2019-2020年高考物理真題分類匯編 機(jī)械能（含解析）.doc

2019-2020年高考物理真題分類匯編 機(jī)械能（含解析）(xx新課標(biāo)I-17). 如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道如圖放置，三點POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點自P點上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點進(jìn)入軌道，質(zhì)點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg,g為重力加速度的大小，用W表示質(zhì)點從P運(yùn)動到N點的過程中克服摩擦力所做的功，則A. W = mgR,質(zhì)點恰好可以到達(dá)Q點 B. W > mgR,質(zhì)點不能到達(dá)Q點 C. W = mgR,質(zhì)點到達(dá)Q點后，繼續(xù)上升一段距離 D. W < mgR,質(zhì)點到達(dá)Q點后，繼續(xù)上升一段距離【答案】 C 【考點】勻速圓周運(yùn)動線速度；向心加速度；勻速圓周運(yùn)動的向心力；動能和動能定理；重力做功與重力勢能；功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用【解析】根據(jù)動能定理可得質(zhì)點在P點的動能EKP = mgR，在圓弧運(yùn)動時，沿半徑方向的合力提供所需的向心力即FN mgsin = m ，經(jīng)過N點時， 根據(jù)牛頓第三定律軌道對質(zhì)點的支持力FN與質(zhì)點對軌道的壓力FN/大小相等為4mg ，由牛頓第二定律和向心力公式有： 4mg - mg = m ,得VN = ,所以N點的動能EKN = mgR ，從P到N點過程由動能定理可得：mg2R W = mgR - mgR ,得克服摩擦力做功W = mgR，滑動摩擦力Ff=FN ,根據(jù)功能關(guān)系可知質(zhì)點克服摩擦力做功機(jī)械能減少，根據(jù)對稱性再結(jié)合前面可知從N到Q過程中的速度小P到N過程中對應(yīng)高度的速度，軌道彈力小于P到N過程中對應(yīng)高度的彈力，軌道摩擦力小于P到N過程中對應(yīng)高度的摩擦力，故從N到Q質(zhì)點克服摩擦力做功WNQ < W = mgR, 由動能定理可得：mgRWNQ= mvQ2 mvN2 ,得VQ>0 ,仍會向上運(yùn)動一段距離，選項C正確,【xx新課標(biāo)II-17】17. 一汽車在平直公路上行駛。從某時刻開始計時，發(fā)動機(jī)的功率P隨時間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖像中，可能正確的是 【答案】A【解析】試題分析：由圖可知，汽車先以恒定功率P1起動，所以剛開始做加速度減小的加速度運(yùn)動，后以更大功率P2運(yùn)動，所以再次做加速度減小的加速運(yùn)動，故A正確，B、C、D錯誤?？键c：機(jī)車起動問題【xx新課標(biāo)II-21】21. 如圖，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接。不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g。則A. a落地前，輕桿對b一直做正功B. a落地時速度大小為C. a下落過程中，其加速度大小始終不大于gD. a落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時，b對地面的壓力大小為mg【答案】BD考點：機(jī)械能守恒定律；運(yùn)動的合成與分解【xx重慶-8】.（16分）同學(xué)們參照伽利略時期演示平拋運(yùn)動的方法制作了如題8圖所示的實驗裝置。圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和N板。M 板上部有一半徑為的圓弧形的粗糙軌道，P為最高點，Q為最低點，Q點處的切線水平，距底板高為.N板上固定有三個圓環(huán).將質(zhì)量為的小球從P處靜止釋放，小球運(yùn)動至Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為處。不考慮空氣阻力，重力加速度為.求：（1）距Q水平距離為的圓環(huán)中心到底板的高度；（2）小球運(yùn)動到Q點時速度的大小以及對軌道壓力的大小和方向；（3）摩擦力對小球做的功.【答案】（1）到底板的高度；（2）速度的大小為 ，壓力的大小，方向豎直向下 ；（3）摩擦力對小球作功【解析】試題分析：（1）由平拋運(yùn)動規(guī)律可知，同理：，考點：本題考查平拋運(yùn)動的規(guī)律、動能定理、牛頓第二定律、牛頓第三定律。（xx浙江-14）下列說法正確的是A電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小成正比B力對物體所做的功與力的作用時間成正比C電容器所帶電荷量與兩極板間的電勢差成正比D彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧伸長量成正比【答案】C考點：電功率，功，電容，胡克定律（xx浙江-18）我國科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射器。艦載機(jī)總質(zhì)量為，設(shè)起飛過程中發(fā)動機(jī)的推力恒為；彈射器有效作用長度為100m，推力恒定。要求艦載機(jī)在水平彈射結(jié)束時速度大小達(dá)到80m/s。彈射過程中艦載機(jī)所受總推力為彈射器和發(fā)動機(jī)推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的20，則A彈射器的推力大小為B彈射器對艦載機(jī)所做的功為C彈射器對艦載機(jī)做功的平均功率為D艦載機(jī)在彈射過程中的加速度大小為【答案】ABD【解析】試題分析：設(shè)發(fā)動機(jī)的推力為，彈射器的推力為，則阻力為，根據(jù)動能定理可得，故解得，A正確；彈射器對艦載機(jī)所做的功為，B正確；艦載機(jī)在彈射過程中的加速度大小為，根據(jù)公式可得運(yùn)動時間為，所以彈射器對艦載機(jī)做功的平均功率為，故C錯誤D正確；考點：動能定理，牛頓第二定律，運(yùn)動學(xué)公式，功率和功的計算（xx浙江-21）甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗（1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實驗器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材_乙同學(xué)需在圖中選用的器材_.（用字母表示）（2）乙同學(xué)在實驗室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶和。紙帶_的加速度大（填或者），其加速度大小為_.【答案】（1）AB；BDE（2），（）紙帶中前第1、2點與第2、3點的位移差為三個點的位移差為根據(jù)逐差法可得紙帶的加速度大，大小為考點：“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗；“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗（xx浙江-23）如圖所示，用一塊長的木板在墻和桌面間架設(shè)斜面，桌面高H=0.8m，長。斜面與水平桌面的傾角可在060間調(diào)節(jié)后固定。將質(zhì)量m=0.2kg的小物塊從斜面頂端靜止釋放，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)，忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失。（重力加速度??；最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（1）求角增大到多少時，物塊能從斜面開始下滑；（用正切值表示）（2）當(dāng)增大到37時，物塊恰能停在桌面邊緣，求物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)（已知sin37=0.6，cos37=0.8）（3）繼續(xù)增大角，發(fā)現(xiàn)=53時物塊落地點與墻面的距離最大，求此最大距離【答案】（1）（2）（3）考點：動能定理，運(yùn)動學(xué)公式（xx四川-9）（15分）嚴(yán)重的霧霾天氣，對國計民生已造成了嚴(yán)重的影響，汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源，“鐵腕治污”已成為國家的工作重點，地鐵列車可實現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放。若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運(yùn)動，先勻加速運(yùn)動20s達(dá)到最高速度72km/h，再勻速運(yùn)動80s，接著勻減速運(yùn)動15s到達(dá)乙站停住。設(shè)列車在勻加速運(yùn)動階段牽引力為1106N，勻速階段牽引力的功率為6103kW，忽略勻減速運(yùn)動階段牽引力所做的功。（1）求甲站到乙站的距離；（2）如果燃油公交車運(yùn)行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣體污染物的質(zhì)量。（燃油公交車每做1焦耳功排放氣體污染物3106克）【答案】（1）s1950m；（2）m2.04kg【解析】試題分析：（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律可知，地鐵列車勻加速運(yùn)動的位移為：s1 勻減速運(yùn)動的位移為：s3 根據(jù)勻速運(yùn)動規(guī)律可知，地鐵列車勻速運(yùn)動的位移為：s2vt2 根據(jù)題意可知，甲站到乙站的距離為：ss1s2s3 由式聯(lián)立，并代入數(shù)據(jù)解得：s1950m（2）地鐵列車在從甲站到乙站的過程中，牽引力做的功為：W1Fs1Pt2 根據(jù)題意可知，燃油公交車運(yùn)行中做的功為：W2W1 由式聯(lián)立，并代入數(shù)據(jù)解得：W26.8108J所以公交車排放氣體污染物的質(zhì)量為：m31096.8108kg2.04kg考點：勻速直線運(yùn)動與勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用，以及功大小的計算。（xx四川-10）（18分）如圖所示，粗糙、絕緣的直軌道OB固定在水平桌面上，B端與桌面邊緣對齊，A是軌道上一點，過A點并垂直于軌道的豎直面右側(cè)有大小E1.5106N/C，方向水平向右的勻強(qiáng)電場。帶負(fù)電的小物體P電荷量是2.0106C，質(zhì)量m0.25kg，與軌道間動摩擦因數(shù)0.4，P從O點由靜止開始向右運(yùn)動，經(jīng)過0.55s到達(dá)A點，到達(dá)B點時速度是5m/s，到達(dá)空間D點時速度與豎直方向的夾角為，且tan1.2。P在整個運(yùn)動過程中始終受到水平向右的某外力F作用，F(xiàn)大小與P的速率v的關(guān)系如表所示。P視為質(zhì)點，電荷量保持不變，忽略空氣阻力，取g10 m/s2，求：（1）小物體P從開始運(yùn)動至速率為2m/s所用的時間；（2）小物體P從A運(yùn)動至D的過程，電場力做的功?！敬鸢浮浚?）t10.5s；（2）W9.25J?！窘馕觥吭囶}分析：（1）物體P在水平桌面上運(yùn)動時，豎直方向上只受重力mg和支持力N作用，因此其滑動摩擦力大小為：fmg1N根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，物體P在速率v02m/s時，所受水平外力F12Nf，因此，在進(jìn)入電場區(qū)域之前，物體P做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)加速度為a1，不妨設(shè)經(jīng)時間t1速度為v12m/s，還未進(jìn)入電場區(qū)域。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有：v1a1t1 根據(jù)牛頓第二定律有：F1fma1 由式聯(lián)立解得：t10.5s0.55s，所以假設(shè)成立即小物體P從開始運(yùn)動至速率為2m/s所用的時間為t10.5s（2）當(dāng)物體P在速率v25m/s時，所受水平外力F26N，設(shè)先以加速度a2再加速t20.05s至A點，速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律有：F2fma2 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有：v2v1a2t2 由式聯(lián)立解得：v23m/s 物體P從A點運(yùn)動至B點的過程中，由題意可知，所受水平外力仍然為F26N不變，設(shè)位移為x1，加速度為a3，根據(jù)牛頓第二定律有：F2fqEma3 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有：2a3x1 由式聯(lián)立解得：x11m 根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物體P到達(dá)B點時，水平外力為F3qE3N，因此，離開桌面在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，在豎直方向上只受重力，做自由落體運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動至D點時，其水平向右運(yùn)動位移為x2，時間為t3，則在水平方向上有：x2vBt3 根據(jù)幾何關(guān)系有：cot 由式聯(lián)立解得：x2m 所以電場力做的功為：WqE（x1x2） 由式聯(lián)立解得：W9.25J考點：物體的受力分析、牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動規(guī)律、平拋運(yùn)動規(guī)律、功的定義式的應(yīng)用?！緓x山東-23】. 如圖甲所示，物塊與質(zhì)量為m的小球通過不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩跨過兩等高定滑輪連接。物塊置于左側(cè)滑輪正下方的表面水平的壓力傳感裝置上，小球與右側(cè)滑輪的距離為l。開始時物塊和小球均靜止，將此時傳感裝置的示數(shù)記為初始值?，F(xiàn)給小球施加一始終垂直于l段細(xì)繩的力，將小球緩慢拉起至細(xì)繩與豎直方向成60o角，如圖乙所示，此時傳感裝置的示數(shù)為初始值的1.25倍；再將小球由靜止釋放，當(dāng)運(yùn)動至最低位置時，傳感裝置的示數(shù)為初始值的0.6倍.不計滑輪的大小和摩擦，重力加速度的大小為g。求：（1）物塊的質(zhì)量；（2）從釋放到運(yùn)動至最低位置的過程中，小球克服阻力所做的功?！敬鸢浮浚?）3m；（2）0.1mgl考點：物體的平衡；牛頓第二定律；動能定理.【xx廣東-36】36(18分)如圖18所示，一條帶有圓軌道的長軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑R0.5m，物塊A以v06m/s的速度滑入圓軌道，滑過最高點Q，再沿圓軌道滑出后，與直軌道上P處靜止的物塊B碰撞，碰后粘在一起運(yùn)動，P點左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長度都為L0.1m，物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為0.1，A、B的質(zhì)量均為m1kg(重力加速度g取10m/s2；A、B視為質(zhì)點，碰撞時間極短)。(1)求A滑過Q點時的速度大小v和受到的彈力大小F；(2)碰后AB最終停止在第k個粗糙段上，求k的數(shù)值；(3)碰后AB滑至第n個(nk)光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式。【答案】（1）F = 22N (2) k = 45 (3) vn = m/s (且n < k )【考點】功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用；動量守恒定律及其應(yīng)用；勻速圓周運(yùn)動的向心力【解析】(1)由機(jī)械能守恒定律得：mv02 = mg(2R) + mv2 得：A滑過Q點時的速度v = 4m/s 在Q點，由牛頓第二定律和向心力公式有： F + mg = 解得：A滑過Q點時受到的彈力 F = 22N （2）AB碰撞前A的速度為vA , 由機(jī)械能守恒定律有： mv02 = mvA2 得：vA = v0 = 6m/s AB碰撞后以共同的速度vp前進(jìn)，由動量守恒定律得： mvA = (m + m)vp 得：vp = 3m/s 總動能Ek = (m + m)vp2 = 9J滑塊每經(jīng)過一段粗糙段損失的機(jī)械能E = fL = (m + m)gL = 0.2J 則： k = = 45 (3)AB滑到第n個光滑段上損失的能量E損 = nE = 0.2n J由能量守恒得：(m + m)vp2 - (m + m)vn2 = nE 帶入數(shù)據(jù)解得：vn = m/s ，（n < k）【xx福建-21】21. （19分）如圖，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點，一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g。（1）若固定小車，求滑塊運(yùn)動過程中對小車的最大壓力；（2）若不固定小車，滑塊仍從A點由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點滑出小車，已知滑塊質(zhì)量,在任一時刻滑塊相對地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為，求： 滑塊運(yùn)動過程中，小車的最大速度vm； 滑塊從B到C運(yùn)動過程中，小車的位移大小s?！敬鸢浮浚海?）3mg （2）s=L/3【解析】試題分析：（1）由圖知，滑塊運(yùn)動到B點時對小車的壓力最大從A到B，根據(jù)動能定理：在B點：聯(lián)立解得：FN=3mg，根據(jù)牛頓第三定律得，滑塊對小車的最大壓力為3mg（2）若不固定小車， 滑塊到達(dá)B點時，小車的速度最大根據(jù)動量守恒可得：從A到B，根據(jù)能量守恒：聯(lián)立解得：設(shè)滑塊到C處時小車的速度為v，則滑塊的速度為2v，根據(jù)能量守恒：解得：小車的加速度：根據(jù)解得：s=L/3【xx北京-23】.（18 分）如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個物塊，彈簧質(zhì)量不計。物塊（可視為質(zhì)點）的質(zhì)量為 m，在水平桌面上沿 x 軸運(yùn)動，與桌面間的動摩擦因數(shù)為 。以彈簧原長時物塊的位置為坐標(biāo)原點 O，當(dāng)彈簧的伸長量為 x 時，物塊所受彈簧 彈力大小為 F=kx,k 為常量。（1）請畫出 F 隨 x 變化的示意圖；并根據(jù) F-x 的圖像求物塊沿 x 軸從 O 點運(yùn)動到位置 x 的 過程中彈力所做的功。 a. 求彈力所做的功.并據(jù)此求彈性勢能的變化量； b. 求滑動摩擦力所做的功；并與彈力做功比較，說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩 擦力勢能”的概念?！敬鸢浮浚?）（2） 因為摩擦力做功與路程成正比，而非像彈簧彈力做功一樣與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)，所以無“摩擦勢能”的概念?！倦y度】【考點】用圖像法求做功，功能關(guān)系?！窘馕觥浚?）彈簧彈力與位移的圖像如圖，圖像面積即為彈性做功:則 （2）a:由圖可知，物體由 x1x2的過程中，彈力做功：，由W=EP得：b:在此過程中摩擦力做功由f = N， Wf =fs 得因為摩擦力做功與路程成正比，而非像彈簧彈力做功一樣與路徑無關(guān)，而只與初 末位置有關(guān)，所以無”摩擦勢能” 的概念?！緓x江蘇-9】9如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A；彈簧始終在彈性限度之內(nèi)，重力加速度為g，則圓環(huán)A下滑過程中，加速度一直減小B下滑過程中，克服摩擦力做功為C在C處，彈簧的彈性勢能為D上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度【答案】BD3假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇發(fā)動機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼模?）A.4倍 B. 2倍 C.倍 D. 倍【答案】D【解析】設(shè)，當(dāng)阻力等于牽引力時，速度最大，輸出功率變化前，有，變化后有，聯(lián)立解得，D正確；【xx海南-4】如圖，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端登高。質(zhì)量為m的質(zhì)點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g，質(zhì)點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為（ ）A. B. C. D. 【答案】C【xx天津-5】5如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到 最大距離的過程中A圓環(huán)的機(jī)械能守恒B彈簧彈性勢能變化了mgLC圓環(huán)下滑到最大距離時所受合力為零D圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變【答案】B【xx天津-10】10(16分)某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意如圖皮帶在電動機(jī)的帶動下保持V=1 ms的恒定速度向右運(yùn)動現(xiàn)將一質(zhì)量為m=2 kg的郵件輕放在皮帶上郵件和皮帶間的動摩擦因數(shù)= 05。設(shè)皮帶足夠長取g=10ms2，在郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中，求(1)郵件滑動的時間t ； (2)郵件對地的位移大小x ；(3)郵件與皮帶間的摩擦力對皮帶做的功W?！敬鸢浮浚?）0.2s (2) 0.1m (3) -2 J【解析】（1）設(shè)郵件放到皮帶上與皮帶發(fā)生相對滑動過程中受到的滑動摩擦力為F，則 F = mg 由牛頓第二定律求出郵件的加速度a = F/m =g =5m/s 由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律v = at ，代入數(shù)據(jù)得： t = v/a = 0.2s （2）郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中，對郵件應(yīng)用動能定理，有 Fx = mv2 0 由式并代入數(shù)據(jù)得： x = 0.1m （3）郵件與皮帶發(fā)生相對滑動過程中，設(shè)皮帶相對地面的位移為s ，則S = vt 摩擦力對皮帶做的功W = -Fs 由式并代入數(shù)據(jù)得：W = -2 J