完整版高考物理试题分类汇编1机械能含详解.docx
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完整版高考物理试题分类汇编1机械能含详解
2019高考物理试题分类汇编
(1)-机械能(含详解)
1〔2018福建卷〕如图,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮〔不计滑轮的质量和摩擦〕。
初始时刻,A、B处于同一高度并恰好静止状态。
剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,那么从剪断轻绳到物块着地,两物块
A、速率的变化量不同B、机械能的变化量不同
C、重力势能的变化量相同D、重力做功的平均功率相同
答案:
D
2、〔2018天津卷〕.如图甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等,那么
A、0–t1时间内F的功率逐渐增大
B、t2时刻物块A的加速度最大
C、t2时刻后物块A做反向运动
D、t3时刻物块A的动能最大
解析:
由F与t的关系图像0~t1拉力小于最大静摩擦力物块静止F的功率为0,A错误;在t1~t2阶段拉力大于最大静摩擦力物块做加速度增大的加速运动,在t2~t3阶段拉力大于最大静摩擦力物块做加速度减小的加速运动,在t2时刻加速度最大,B正确,C错误;在t1~t3物块一直做加速运动,在t3~t4拉力小于最大静摩擦力物块开始减速,在时刻速度最大,动能最大,D正确。
答案BD。
3、〔2018上海卷〕、质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面,绳A较长。
分别捏住两绳中点缓慢提起,直到全部离开地面,两绳中点被提升的高度分别为hA、hB,上述过程中克服重力做功分别为WA、WB。
假设〔〕
〔A〕hA=hB,那么一定有WA=WB〔B〕hA>hB,那么可能有WA<WB
〔C〕hA<hB,那么可能有WA=WB〔D〕hA>hB,那么一定有WA>WB
答案:
B
4、〔2018上海卷〕、如图,可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱,A的质量为B的两倍。
当B位于地面时,A恰与圆柱轴心等高。
将A由静止释放,B上升的最大高度是〔〕
〔A〕2R〔B〕5R/3〔C〕4R/3〔D〕2R/3
答案:
C,
5、〔2018上海卷〕、位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下,做速度为v1的匀速运动;假设作用力变为斜面上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同。
那么可能有〔〕
〔A〕F2=F1,v1>v2〔B〕F2=F1,v1<v2
〔C〕F2>F1,v1>v2〔D〕F2<F1,v1<v2
答案:
B、D,
6、〔2018安徽卷〕.如下图,在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道,半径水平、竖直,一个质量为的小球自的正上方点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力。
=2,重力加速度为,那么小球从到的运动过程中()
O
B
R
2R
P
A
A.重力做功
B.机械能减少
C.合外力做功
D.克服摩擦力做功
16D;
解析:
小球从P到B高度下降R,故重力做功mgR,A错。
在B点小球对轨道恰好无压力,由重力提供向心力得,取B点所在平面为零势能面,易知机械能减少量,B错。
由动能定理知合外力做功W=,C错。
根据动能定理,可得,D选项正确。
B
A
F
O
7、〔2018江苏卷〕、如下图,细线的一端固定于O点,另一端系一小球,在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点,在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是
A、逐渐增大
B、逐渐减小
C、先增大,后减小
D、先减小,后增大、
【解析】设F与速度的夹角为,那么,力的分解,在切线上〔速度方向上〕合力为0,即,所以,随增大,P增大。
【答案】A
8、〔2018海南卷〕.一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1秒内受到2N的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1N的外力作用。
以下判断正确的选项是
A.0~2s内外力的平均功率是W
B.第2秒内外力所做的功是J
C.第2秒末外力的瞬时功率最大
D.第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是
答案;CD
解析:
由动量定理求出1s末、2s末速度分别为:
v1=2m/s、v2=3m/s故合力做功为w=功率为1s末、2s末功率分别为:
4w、3w第1秒内与第2秒动能增加量分别为:
、,比值:
4:
5
9、(2018全国理综).〔20分〕
一探险队员在探险时遇到一山沟,山沟的一侧竖直,另一侧的坡面呈抛物线形状。
此队员从山沟的竖直一侧,以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面。
如下图,以沟底的O点为原点建立坐标系Oxy。
,山沟竖直一侧的高度为2h,坡面的抛物线方程为y=,探险队员的质量为m。
人视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求此人落到破面试的动能;
(2)此人水平跳出的速度为多大时,他落在坡面时的动能最小?
动能的最小值为多少?
【解析】
(1)平抛运动的分解:
,,得平抛运动的轨迹方程,此方程与坡面的抛物线方程为y=的交点为,。
根据机械能守恒,
解得
(3)〔2〕求关于的导数并令其等于0,解得当此人水平跳出的速度为时,他落在坡面时的动能最小,动能的最小值为。
10、〔2018广东卷〕.〔18分〕
图18〔a〕所示的装置中,小物块A、B质量均为m,水平面上PQ段长为l,与物块间的动摩擦因数为μ,其余段光滑。
初始时,挡板上的轻质弹簧处于原长;长为r的连杆位于图中虚线位置;A紧靠滑杆〔A、B间距大于2r〕。
随后,连杆以角速度ω匀速转动,带动滑杆作水平运动,滑杆的速度-时间图像如图18〔b〕所示。
A在滑杆推动下运动,并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞。
〔1〕求A脱离滑杆时的速度uo,及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE。
〔2〕如果AB不能与弹簧相碰,设AB从P点到运动停止所用的时间为t1,求ω得取值范围,及t1与ω的关系式。
〔3〕如果AB能与弹簧相碰,但不能返回道P点左侧,设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,求ω的取值范围,及Ep与ω的关系式〔弹簧始终在弹性限度内〕。
答案:
解:
〔1〕由题知,A脱离滑杆时的速度uo=ωr
设A、B碰后的速度为v1,由动量守恒定律
muo=2mv1
A与B碰撞过程损失的机械能
解得
〔2〕AB不能与弹簧相碰,设AB在PQ上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律及运动学规律
v1=at1
由题知
联立解得
〔3〕AB能与弹簧相碰
不能返回道P点左侧
解得
AB在的Q点速度为v2,AB碰后到达Q点过程,由动能定理
AB与弹簧接触到压缩最短过程,由能量守恒
解得
11.〔2018四川卷〕、〔16分〕
四川省“十二五”水利发展规划指出,假设按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。
某地要把河水抽高20m,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。
工作电压为380V,此时输入电动机的电功率为9kW,电动机的内阻为0.4Ω。
水的密度为1×l03kg/m3,重力加速度取10m/s2。
求:
(1)电动机内阻消耗的热功率;
(2)将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间〔不计进、出水口的水流速度〕。
23、解:
(l)设电动机的电功率为P,那么P=UI①
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,那么Pr=I2r②
代入数据解得Pr=1×103W③
说明:
①③式各2分,②式3分。
(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t。
抽水高度为h,容积为V,水的密度为ρ,那么
M=ρV④
设质量为M的河水增加的重力势能为△Ep,那么△Ep=Mgh⑤
设电动机的输出功率为P0,那么P0=P-Pr⑥
根据能量守恒定律得P0t×60%×80%=△Ep⑦
代人数据解得t=2×l04s⑧
说明:
④⑤式各1分,⑥⑧式各2分,⑦式3分。
Oo
v(m/s)
0.5
4
t(s)
12.〔2018安徽卷〕.〔14分〕质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的图象如下图。
球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。
该球受到的空气阻力大小恒为,取=10m/s2,求:
〔1〕弹性球受到的空气阻力的大小;
〔2〕弹性球第一次碰撞后反弹的高度。
22.
(1)0.2N;
(2)0.375m
解析:
(1)由v—t图像可知:
小球下落作匀加速运动,
由牛顿第二定律得:
解得
(2)由图知:
球落地时速度,那么反弹时速度
设反弹的加速度大小为a',由动能定理得
解得
13.〔2018安徽卷〕.〔20分〕
A
⊙
⊙
B
h
l
u=2m/s
如下图,装置的左边是足够长的光滑水平面,一轻质弹簧左端固定,右端连接着质量M=2kg的小物块A。
装置的中间是水平传送带,它与左右两边的台面等高,并能平滑对接。
传送带始终以u=2m/s的速度逆时针转动。
装置的右边是一光滑的曲面,质量m=1kg的小物块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放。
物块B与传送带之间的摩擦因数μ=0.2,l=1.0m。
设物块A、B中间发生的是对心弹性碰撞,第一次碰撞前物块A静止且处于平衡状态。
取g=10m/s2。
(1)求物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小;
(2)通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边曲面上?
(3)如果物块A、B每次碰撞后,物块A再回到平衡位置时都会立即被锁定,而当他们再次碰撞前锁定被解除,试求出物块B第n次碰撞后运动的速度大小。
答案:
.〔1〕4m/s
〔2〕不能滑到右边的曲面上
〔3〕
解:
〔1〕设B滑到曲面底部速度为v,根据机械能守恒定律,
得
由于>u,B在传送带上开始做匀减速运动。
设B一直减速滑过传送带的速度为
由动能定理的
解得
由于仍大于u,说明假设成立,即B与A碰前速度为4m/s
(2)设地一次碰后A的速度为,B的速度为,取向左为正方向,根据动量守恒定律和机械等守恒定律得:
解得
上式说明B碰后以的速度向右反弹。
滑上传送带后做在摩擦力的作用下减速,设向左减速的最大位移为,由动能定理得:
解得
因,故B不能滑上右边曲面。
〔3〕B的速度减为零后,将在传送带的带动下向左匀加速,加速度与向右匀减速时相同,且由于小于传送带的速度u,故B向左返回到平台上时速度大小仍为。
由于第二次碰撞仍为对心弹性碰撞,故由〔2〕中的关系可知碰后B仍然反弹,且碰后速度大小仍为B碰前的,即
同理可推:
B每次碰后都将被传送带带回与A发生下一次碰撞。
那么B与A碰撞n次后反弹,速度大小为。
14.〔2018江苏卷〕、〔10分〕为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如下图的装置进行实验,实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面,将A拉到P点,待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点,分别测量OP、OQ的长度h和s,重复上述实验,分别记录几组实验数据
〔1〕实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮,请提出两个解决方案;
〔2〕请根据下表的实验数据作出s-h关系图像
h〔cm〕
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
s〔cm〕
19.5
28.5
39.0
48.0
56.5
〔3〕实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg,根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ=__________〔结果保留一位有效数字〕
〔4〕实验中,滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________〔选填“偏大”、或“偏小”
【解析】〔3〕在B下落至临落地时,据动能定理,有,
在B落地后,A运动到Q,据动能定理,有,解得:
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