2011-2018高考物理試題分類匯編020.機(jī)械能守恒定律

.C．a(chǎn)下落過程中,其加速度大小始終不大于gD．a(chǎn)落地前,當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí),b對(duì)地面的壓力大小為mg解析：當(dāng)a物體剛釋放時(shí),兩者的速度都為0,當(dāng)a物體落地時(shí),則桿的分速度為0,由機(jī)械能守恒定律可知：a物體落地時(shí)速度大小為,故B正確；b物體的速度也為0,所以輕桿對(duì)b先做正功,后做負(fù)功,故A錯(cuò)；a落地前,當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)b的速度最大,此時(shí)桿對(duì)b的作用力為0,這時(shí),b對(duì)地面的壓力大小為mg,a的加速度為g,故C錯(cuò)誤D正確。7.2017年XX卷9．如圖所示,三個(gè)小球A、B、C的質(zhì)量均為m,A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接,桿長(zhǎng)為L(zhǎng),B、C置于水平地面上,用一輕質(zhì)彈簧連接,彈簧處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點(diǎn),兩輕桿間夾角由60°變?yōu)?20°,A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),彈簧在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦,重力加速度為g.則此下降過程中〔AB〔AA的動(dòng)能達(dá)到最大前,B受到地面的支持力小于mgALLBCmmmALLBCmmm〔C彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),A的加速度方向豎直向下〔D彈簧的彈性勢(shì)能最大值為mgL解析：球A由靜止釋放下降,開始做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)A的加速度等于零時(shí),速度最大,動(dòng)能最大,繼續(xù)下降則A球合力向上,加速度向上,A球做減速運(yùn)動(dòng),所以當(dāng)A的動(dòng)能達(dá)到最大前,A球處于失重狀態(tài),對(duì)整體分析,B、C球受到地面的支持力小于3mg,B受到地面的支持力小于mg,選項(xiàng)A正確；A的動(dòng)能最大時(shí),加速度等于零,所以B受到地面的支持力等于mg,選項(xiàng)B正確；A由靜止釋放下降到最低點(diǎn)時(shí),彈簧最長(zhǎng),彈性勢(shì)能最大,A的加速度方向豎直向上,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；A由靜止釋放下降到最低點(diǎn),兩輕桿間夾角由60°變?yōu)?20°,由幾何關(guān)系可知,球A下降的高度為,彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),三球速度均為零,由機(jī)械能守恒定律,所以彈簧的彈性勢(shì)能最大值為,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AB.8.2011年理綜北京卷FmαOl22．〔16分如圖所示,長(zhǎng)度為l的輕繩上端固定在FmαOl⑴在水平拉力F的作用下,輕繩與豎直方向的夾角為α,小球保持靜止。畫出此時(shí)小球的受力圖,并求力F的大??；⑵由圖示位置無初速度釋放小球,求當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小及輕繩對(duì)小球的拉力。不計(jì)空氣阻力。[解析]〔1受力圖見圖TFmg根據(jù)平衡條件,的拉力大小F=mgTFmg〔2運(yùn)動(dòng)中只有重力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒則通過最低點(diǎn)時(shí),小球的速度大小根據(jù)牛頓第二定律解得輕繩對(duì)小球的拉力,方向豎直向上。9.2014年理綜XX卷21．〔19分圖為某游樂場(chǎng)內(nèi)水上滑梯軌道示意圖。整個(gè)軌道在同一豎直平面內(nèi),表面粗糙的AB段軌道與四分之一光滑圓弧軌道BC在B點(diǎn)水平相切。點(diǎn)A距水面的高度為H,圓弧軌道BC的半徑為R,圓心O恰在水面。一質(zhì)量為m的游客〔視為質(zhì)點(diǎn)可從軌道AB上任意位置滑下,不計(jì)空氣阻力?！?若游客從A點(diǎn)由靜止開始滑下,到B點(diǎn)時(shí)沿切線方向滑離軌道落在水面D點(diǎn),OD=2R,求游客滑到B點(diǎn)時(shí)的速度vB大小及運(yùn)動(dòng)過程軌道摩擦力對(duì)其所做的功Wf；HhPm/gCm/gDm/gRm/HhPm/gCm/gDm/gRm/gBm/gA2ROm/g答案：〔1〔2解析：〔1游客從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),有：,,解得：從A到B,根據(jù)動(dòng)能定理,有解得：〔2設(shè)OP與OB間夾角為θ,游客在P點(diǎn)時(shí)的速度為,受支持力為N,從B到P由機(jī)械能守恒可得：過P點(diǎn)時(shí),根據(jù)向心力公式,有：,N=0,解得：10.2015年上海卷31．〔12分質(zhì)量為m的小球在豎直向上的恒定拉力作用下,由靜止開始從水平地面向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)一段時(shí)間,拉力做功為W,此后撤去拉力,球又經(jīng)相同時(shí)間回到地面。以地面為零勢(shì)能面,不計(jì)空氣阻力。求：〔1球回到地面時(shí)的動(dòng)能Ekt；〔2撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F；〔3球動(dòng)能為W/5時(shí)的重力勢(shì)能Ep。答案：〔1W；〔2；〔3或〔1撤去拉力時(shí)球的機(jī)械能為W,由機(jī)械能守恒定律,回到地面時(shí)的動(dòng)能〔2設(shè)拉力作用時(shí)間為t,在此過程中球上升h,末速度為v,則,v=at由題意有解得根據(jù)牛頓第二定律,F-mg=ma,解得〔3動(dòng)能為W/5時(shí)球的位置可能在h的下方或上方,設(shè)球的位置可能在h下方離地h'處,,而,解得重力勢(shì)能設(shè)球的位置在h下方離地h"處,由機(jī)械能守恒定律因此重力勢(shì)能11.2018年XX卷ACmOBBFOB3lB5lM53°14．〔16分如圖所示,釘子A、B相距5l,處于同一高度。細(xì)線的一端系有質(zhì)量為M的小物塊,另一端繞過A固定于B。質(zhì)量為m的小球固定在細(xì)線上C點(diǎn),B、C間的線長(zhǎng)為3l。用手豎直向下拉住小球,使小球和物塊都靜止,此時(shí)BC與水平方向的夾角為53°。松手后,小球運(yùn)動(dòng)到與A、B相同高度時(shí)的速度恰好為零,然后向下運(yùn)動(dòng)ACmOBBFOB3lB5lM53°〔1小球受到手的拉力大小F；〔2物塊和小球的質(zhì)量之比M：m；〔3小球向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),物塊M所受的拉力大小T。解：〔1設(shè)小球受AC、BC的拉力分別為F1、F2F1sin53°=F2cos53°F+mg=F1cos53°+F2sin53°且F1=Mg解得〔2小球運(yùn)動(dòng)到與A、B相同高度過程中小球上升高度h1=3lsin53°,物塊下降高度h2=2l機(jī)械能守恒定律mgh1=Mgh2解得〔3根據(jù)機(jī)械能守恒定律,小球回到起始點(diǎn)．設(shè)此時(shí)AC方向的加速度大小為a,重物受到的拉力為T牛頓運(yùn)動(dòng)定律Mg–T=Ma小球受AC的拉力T′=T牛頓運(yùn)動(dòng)定律T′–mgcos53°=ma解得〔12.2016年新課標(biāo)Ⅲ卷R/4ABC24．〔12分如圖,在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道,兩者在最低點(diǎn)B平滑連接。AB弧的半徑為R,BC弧的半徑為。一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處由靜止開始自由下落,經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)。R/4ABC〔1求小球在B、A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比；〔2通過計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。[答案]〔1〔2小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)[解析]〔1設(shè)小球的質(zhì)量為m,小球在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA,由機(jī)械能守恒得①設(shè)小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB,同理有②由①②式得③〔2若小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力N應(yīng)滿足N≥0④設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和向心力加速度公式有⑤由④⑤式得,vC應(yīng)滿足⑥由機(jī)械能守恒有⑦由⑥⑦式可知,小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。13.2016年XX卷xAαB14．〔16分如圖所示,傾角為α的斜面A被固定在水平面上,細(xì)線的一端固定于墻面,另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連,B靜止在斜面上?；喿髠?cè)的細(xì)線水平,右側(cè)的細(xì)線與斜面平行。A、B的質(zhì)量均為m.撤去固定A的裝置后,A、BxAαB<1>A固定不動(dòng)時(shí),A對(duì)B支持力的大小N；<2>A滑動(dòng)的位移為x時(shí),B的位移大小s；<3>A滑動(dòng)的位移為x時(shí)的速度大小vA.[答案]<1>mgcosα<2><3>eq\r<\f<2gxsinα,3－2cosα>>[解析]〔1支持力的大小N=mgcosα〔2根據(jù)幾何關(guān)系sx=x·<1-cosα>,sy=x·sinα且xssxssxsy〔2B的下降高度sy=x·sinα根據(jù)機(jī)械能守恒定律根據(jù)速度的定義得,則解得。14.2017年新課標(biāo)I卷24．〔12分一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105m處以7.5×103m/s的速度進(jìn)入大氣層,逐漸減慢至速度為100m/s時(shí)下落到地面。取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8m/s2?！步Y(jié)果保留2位有效數(shù)字〔1分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；〔2求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%。[答案]〔1〔14.0×108J2.4×1012J；〔29.7×108J[解析]〔1飛船著地前瞬間的機(jī)械能為①式中m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率。由①和