高考物理试题分类汇编（1）机械能.doc

2012年高考物理试题分类汇编：机械能1 （2012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，则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：d2（2012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，则a0 t1时间内f的功率逐渐增大bt2时刻物块a的加速度最大ct2时刻后物块a做反向运动dt3时刻物块a的动能最大解析：由f与t的关系图像0t1拉力小于最大静摩擦力物块静止f的功率为0，a错误；在t1t2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t2t3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t1t3物块一直做加速运动，在t3t4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（2012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。若（）（a）hahb，则一定有wawb（b）hahb，则可能有wawb （c）hahb，则可能有wawb（d）hahb，则一定有wawb答案：b4（2012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（2012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；若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。则可能有（）（a）f2f1，v1v2（b）f2f1，v1v2（c）f2f1，v1v2（d）f2f1，v1v2 答案：b、d，6（2012安徽卷）.如图所示，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。已知=2,重力加速度为，则小球从到的运动过程中 ( )obr2rpaa. 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。bafo7（2012江苏卷）如图所示，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，则，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】a8（2012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。下列判断正确的是a. 02s内外力的平均功率是wb.第2秒内外力所做的功是jc.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：4：59(2012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。如图所示，以沟底的o点为原点建立坐标系oxy。已知，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。（4）10（2012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，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e。（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，求得取值范围，及t1与的关系式。（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，求的取值范围，及ep与的关系式（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=r 设a、b碰后的速度为v1，由动量守恒定律 m uo=2m v1a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.（2012四川卷）（16分） 四川省“十二五”水利发展规划指出，若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0.4。已知水的密度为1l03kg/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，则p=ui设电动机内阻r上消耗的热功率为pr，则pr=i2r代入数据解得pr=1103w说明：式各2分，式3分。(2)设蓄水总质量为m，所用抽水时间为t。已知抽水高度为h，容积为v，水的密度为，则m=v设质量为m的河水增加的重力势能为ep，则ep=mgh设电动机的输出功率为p0，则p0=p-pr根据能量守恒定律得p0t60%80%=ep代人数据解得t=2l04s说明：式各1分，式各2分，式3分。oov(m/s)0.54t(s)12.（2012安徽卷）.（14分）质量为0.1 kg 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图所示。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=10 m/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vt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，则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.（2012安徽卷）.（20分）abhlu=2m/s如图所示，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。已知物块b与传送带之间的摩擦因数 =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：解得上式表明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。则b与a碰撞n次后反弹，速度大小为。14.（2012江苏卷）（10分）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验，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）20.030.040.050.060.0s（cm）19.528.539.048.056.5（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=_（结果保留一位有效数字）（4）实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_（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：。将，代入得=，从图象得斜率，即，代入上式得。本题易错点：认为a/b末速度都为0，根据，解得。（4）滑轮组的摩擦会导致偏小，从而偏大。【答案】（1）减小b的质量，增加细线的长度，或增大a的质量，降低b的起始高度。（2）如图（3）0.4（4）偏大mvl轻杆15.（2012江苏卷）（16分）某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f，轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作，一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动l/4，轻杆与槽间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。（1）若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；（2）为这使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm（3）讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v与撞击速度v的关系【答案】（1）轻杆开始移动时，弹簧的弹力 且 解得 （2）设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为w，则小车从撞击到停止的过程中，动能定理小车以撞击弹簧时 小车以撞击弹簧时 解 （3）设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为， 由解得当时，当时，。16.（2012重庆卷）（16分）题23图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其中主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为m，细杆可绕轴o在竖直平面内自由转动，摆锤重心到o点的距离为l.测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与0等高的位置由静止释放。摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(sl),之后继续摆动至与坚直方向成角的最高位置。若摆锤对地面的压力可视为大小为f的恒力，重力加速度为g，求摆锤在上述过程中损失的机械能在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功橡胶片与地面间的动摩擦因数23（16分）损失的机械能e= mgl摩擦力做的功= -mgl动摩擦因数= mgl/fs17.（2012福建卷）.（19分）如图，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一搜失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为p，小船的质量为m，小船受到的阻力大小恒为f，经过a点时的速度大小为，小船从a点沿直线加速运动到b点经历时间为t1，a、b两点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求：（1）小船从a点运动到b点的全过程克服阻力做的功；（2）