高考物理真題分類匯編-機械能(含解析)-人教版高三全冊物理試題

1、wordword17/17word2015年高考物理真題分類匯編：機械能(2015新課標I-17). 如圖，一半徑為R、粗糙程度處處一樣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運動到N點的過程中抑制摩擦力所做的功，如此A. W = 12mgR,質(zhì)點恰好可以到達Q點 B. W 12mgR,質(zhì)點不能到達Q點 C. W = 12mgR,質(zhì)點到達Q點后，繼續(xù)上升一段距離 D. W 12mgR,質(zhì)點到達Q點后，繼續(xù)上升一段距離【答案】 C 【考點】勻速圓

2、周運動線速度；向心加速度；勻速圓周運動的向心力；動能和動能定理；重力做功與重力勢能；功能關(guān)系、機械能守恒定律與其應(yīng)用【解析】根據(jù)動能定理可得質(zhì)點在P點的動能EKP = mgR，在圓弧運動時，沿半徑方向的合力提供所需的向心力即FN mgsin = mv2R ，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 = mvN2R ,得VN = 3gR ,所以N點的動能EKN = 32mgR ，從P到N點過程由動能定理可得：mg2R W = 32mgR - mgR,得抑制摩擦力做功W = 12mgR，滑動摩擦

3、力Ff=FN ,根據(jù)功能關(guān)系可知質(zhì)點抑制摩擦力做功機械能減少，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)點抑制摩擦力做功WNQ 0 ,仍會向上運動一段距離，選項C正確,【2015新課標II-17】17. 一汽車在平直公路上行駛。從某時刻開始計時，發(fā)動機的功率P隨時間t的變化如下列圖。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。如下描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖像中，可能正確的答案是【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

4、運動，后以更大功率P2運動，所以再次做加速度減小的加速運動，故A正確，B、C、D錯誤。考點：機車起動問題【2015新課標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。如此A. a落地前，輕桿對b一直做正功B. a落地時速度大小為 QUOTE 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的機械能最小時，b對地面的壓力大小為mg【答案】BD考點：機械能守恒定律；運動的合成與分解【2015重慶-8】.16分同學(xué)們參照伽利略時期演示平拋運動的方法制

5、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小球運動到Q點時速度的大小以與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由平拋運動規(guī)律可知，同理：，考點：此題考查平拋運動的

6、規(guī)律、動能定理、牛頓第二定律、牛頓第三定律。2015浙江-14如下說法正確的答案是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2015浙江-18我國科學(xué)家正在研制航母艦載機使用的電磁彈射器。艦載機總質(zhì)量為，設(shè)起飛過程中發(fā)動機的推力恒為；彈射器有效作用長度為100m，推力恒定。要求艦載機在水平彈射完畢時速度大小達到80m/s。彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的20，如此A彈射器的推力大小為B彈射器

7、對艦載機所做的功為C彈射器對艦載機做功的平均功率為D艦載機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)動機的推力為，彈射器的推力為，如此阻力為，根據(jù)動能定理可得，故解得，A正確；彈射器對艦載機所做的功為，B正確；艦載機在彈射過程中的加速度大小為，根據(jù)公式可得運動時間為，所以彈射器對艦載機做功的平均功率為，故C錯誤D正確；考點：動能定理，牛頓第二定律，運動學(xué)公式，功率和功的計算2015浙江-21甲同學(xué)準備做“驗證機械能守恒定律實驗，乙同學(xué)準備做“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表示局部實驗器材，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

8、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】1AB；BDE2，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：“驗證機械能守恒定律實驗；“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗2015浙江-23如下列圖，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

9、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)sin37=0.6，cos37=0.83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】123考點：動能定理，運動學(xué)公式2015四川-915分嚴重的霧霾天氣，對國計民生已造成了嚴重的影響，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，大力開展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放。假設(shè)一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動，先勻加速運動20s達到最高速度72km/h，再勻速運動80s，接著勻

10、減速運動15s到達乙站停住。設(shè)列車在勻加速運動階段牽引力為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如果燃油公交車運行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功一樣，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】1s1950m；2m2.04kg【解析】試題分析：1根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律可知，地鐵列車勻加速運動的位移為：s1勻減速運動的位移為：s3根據(jù)勻速運動規(guī)律可知，地鐵列車勻速運動的位移為：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：s1950m2地鐵

11、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：勻速直線運動與勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用，以與功大小的計算。2015四川-1018分如下列圖，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電場。帶負電的小物體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動，經(jīng)過0

12、.55s到達A點，到達B點時速度是5m/s，到達空間D點時速度與豎直方向的夾角為，且tan1.2。P在整個運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從開始運動至速率為2m/s所用的時間；2小物體P從A運動至D的過程，電場力做的功?！敬鸢浮?t10.5s；2W9.25J?！窘馕觥吭囶}分析：1物體P在水平桌面上運動時，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，在進入電場區(qū)域之前，物體P

13、做勻加速直線運動，設(shè)加速度為a1，不妨設(shè)經(jīng)時間t1速度為v12m/s，還未進入電場區(qū)域。根據(jù)勻變速直線運動規(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從開始運動至速率為2m/s所用的時間為t10.5s2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)勻變速直線運動規(guī)律有：v2v1a2t2由式聯(lián)立解得：v23m/s 物體P從A點運動至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

14、有：F2fqEma3根據(jù)勻變速直線運動規(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動，在豎直方向上只受重力，做自由落體運動，設(shè)運動至D點時，其水平向右運動位移為x2，時間為t3，如此在水平方向上有：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：WqEx1x2由式聯(lián)立解得：W9.25J考點：物體的受力分析、牛頓第二定律、勻變速直線運動規(guī)律、平拋運動規(guī)律、功的定義式的應(yīng)用?！?015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)細繩跨過兩等高定滑輪連接。物

15、塊置于左側(cè)滑輪正下方的外表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段細繩的力，將小球緩慢拉起至細繩與豎直方向成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從釋放到運動至最低位置的過程中，小球抑制阻力所做的功?！敬鸢浮?3m；20.1mgl考點：物體的平衡；牛頓第二定律；動能定理.【2015廣東-36】36(18分)如圖18所示，一條帶有圓軌道的長軌道水

16、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】1F = 22N (2) k = 45

17、 (3) vn = 9-0.2n m/s (且n k )【考點】功能關(guān)系、機械能守恒定律與其應(yīng)用；動量守恒定律與其應(yīng)用；勻速圓周運動的向心力【解析】(1)由機械能守恒定律得：12mv02 = mg(2R) + 12mv2 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 = mv2R 解得：A滑過Q點時受到的彈力 F = 22N 2AB碰撞前A的速度為vA , 由機械能守恒定律有：12mv02 = 12mvA2 得：vA = v0 = 6m/s AB碰撞后以共同的速度vp前進，由動量守恒定律得： mvA = (m + m)vp 得：vp = 3m/s

18、 總動能Ek = 12(m + m)vp2 = 9J滑塊每經(jīng)過一段粗糙段損失的機械能E = fL = (m + m)gL = 0.2J 如此： k = EkE = 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：12(m + m)vp2 - 12(m + m)vn2 = nE 帶入數(shù)據(jù)解得：vn = 9-0.2n m/s ，n k【2015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

19、速度為g。1假設(shè)固定小車，求滑塊運動過程中對小車的最大壓力；2假設(shè)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，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：滑塊運動過程中，小車的最大速度vm；滑塊從B到C運動過程中，小車的位移大小s?！敬鸢浮浚?3mg 2s=L/3【解析】試題分析：1由圖知，滑塊運動到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3mg2假設(shè)不固定小車， 滑塊到達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)

20、能量守恒：聯(lián)立解得：設(shè)滑塊到C處時小車的速度為v，如此滑塊的速度為2v，根據(jù)能量守恒：解得：小車的加速度：根據(jù)解得：s=L/3【2015-23】.18 分如下列圖，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

21、力所做的功；并與彈力做功比擬，說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩 擦力勢能的概念。【答案】12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?彈簧彈力與位移的圖像如圖，圖像面積即為彈性做功:如此 2a: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。【2015江蘇-9】9如下列圖，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與質(zhì)量為

22、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，如此圓環(huán)A下滑過程中，加速度一直減小B下滑過程中，抑制摩擦力做功為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)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，如此摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼?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；【2015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，抑制摩擦力所做的功為 A. B. C. D. 【答案】C【2015某某-5】5如下列圖，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，