2012年高考物理试题分类汇编（1）---机械能

用心 爱心 专心1 20122012 年高考物理试题分类汇编 机械能年高考物理试题分类汇编 机械能 1 20122012 福建卷 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 答案 D D 2 20122012 天津卷 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 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 20122012 上海卷 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 hA hB 则一定有WA WB B hA hB 则可能有WA WB C hA hB 则可能有WA WB D hA hB 则一定有WA WB 答案 答案 B 4 20122012 上海卷 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 B 用心 爱心 专心2 A 2R B 5R 3 C 4R 3 D 2R 3 答案 答案 C 5 20122012 上海卷 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 F2 F1 v1 v2 B F2 F1 v1 v2 C F2 F1 v1 v2 D F2 F1 v1 v2 答案 答案 B D 6 6 20122012 安徽卷 安徽卷 如图所示 在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道 半径OA水平 OB竖直 一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落 小球沿轨道到达 最高点B时恰好对轨道没有压力 已知AP 2R 重力加速度为g 则小球从P到B的运 动过程中 A 重力做功mgR2 B 机械能减少mgR C 合外力做功mgR D 克服摩擦力做功mgR 2 1 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gRvB 取 B 点所在平面为零势能面 易知机械能减少量 mgRmvR B 2 1 2 1 mgE 2 B 错 由动能定理知合外力做功 W mgRmvB 2 1 2 1 2 C 错 根据动能定理0 mv 2 1 W mgR 2 Bf 可得mgR 2 1 wf D 选项正确 7 7 20122012 江苏卷 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v的夹角为 则 cosFvP 力的分解 在切线上 速度方向上 合力为 0 即 cossinFmg 所以 sinmgP 随 增大 P 增大 F2 F1 O B R 2R P A B A F O 用心 爱心 专心3 答案 A 8 8 20122012 海南卷 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 0 2s 内外力的平均功率是 9 4 W B 第 2 秒内外力所做的功是 5 4 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 4 5 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 2 1 4 5 2 mvJ 功率为 4 5 1 5 3 w pww t 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 2 1 1 2 2 mvJ 22 21 11 2 5 22 mvmvJ 比值 4 5 9 2012 2012 全国理综全国理综 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 用心 爱心 专心4 解析 1 平抛运动的分解 tvx 0 2 2 1 2gthy 得平抛运动的轨迹方程 2 2 0 2 2x v g hy 此方程与坡面的抛物线方程为 y 的交点为 ghv vh x 2 0 2 0 2 4 ghv hv y 2 0 2 0 2 根据机械能守恒 k Emgymvhmg 2 0 2 1 2 解得 ghv mghv mvmghEk 2 0 2 02 0 2 2 1 2 3 2 求 ghv mghv mvmghEk 2 0 2 02 0 2 2 1 2关于 0 v的导数并令其等于 0 解得当 此人水平跳出的速度为ghv3 0 时 他落在坡面时的动能最小 动能的最 小值为 ghv hmg mghEk 2 0 22 min 6 2 7 4 1010 20122012 广东卷 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 用心 爱心 专心5 答案 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 v1 A与B碰撞过程损失的机械能 22 01 11 2 22 Emumv 解得 22 1 8 Emr 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 mamg22 v1 at1 1 1 2 v xt 由题知xl 联立解得 1 4 0 l rt 1 2 r t g 3 AB能与弹簧相碰 2 1 1 22 2 mglmv 不能返回道P点左侧 2 1 1 222 2 mglmv 解得 2 24glgl rr AB在的Q点速度为v2 AB碰后到达Q点过程 由动能定理 22 21 11 222 22 mglmvmv AB与弹簧接触到压缩最短过程 由能量守恒 2 2 1 2 2 p Emv 解得 22 8 4 p mrgl E 11 20122012 四川卷 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 用心 爱心 专心6 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 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 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 1 103W 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P0t 60 80 Ep 代人数据解得t 2 l04s 说明 式各 1 分 式各 2 分 式 3 分 12 12 20122012 安徽卷 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tv 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f 取g 10 m s2 求 1 弹性球受到的空气阻力f的大小 2 弹性球第一次碰撞后反弹的高度h 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 2 8 t v asm 由牛顿第二定律得 mafmg 解得 Nagmf2 0 2 由图知 球落地时速度sm 4v 则反弹时速度smvv 3 4 3 设反弹的加速度大小为 a 由动能定理得 O o v m s 0 5 4 t s 用心 爱心 专心7 2 2 1 0f h mg v m 解得mh375 0 13 13 20122012 安徽卷 安徽卷 20 分 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 s m 3 4 n 解 1 设 B 滑到曲面底部速度为v 根据机械能守恒定律 2 2 1 mghmv 得smghv 522 由于v 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 1 v 由动能定理的 22 1 2 1 2 1 m mvmvgl 解得smglvv 42 2 1 由于 1 v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 1A v B 的速度为 1B v 取向左为正方向 根据动量守 恒定律和机械等守恒定律得 A B h l u 2m s 用心 爱心 专心8 111BA mvMvmv 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 BA mvMvmv 解得sm v vB 3 4 3 1 1 上式表明 B 碰后以sm 3 4 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 m x 由动能定理得 2 2 1 0 Bm mvmgx 解得mxm 9 4 因lxm 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 1B v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sm 3 4 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 3 1 即sm v vv BB 3 4 33 1 22 1 12 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sm n 3 4 14 20122012 江苏卷 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 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 h cm 20 030 040 050 060 0 s cm 19 528 539 048 056 5 用心 爱心 专心9 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 2 2 1 vmMmghMgh 在 B 落地后 A 运动到 Q 据动能定理 有 2 2 1 0mvmgs 解得 mhsmM Mh 将kgM5 0 kgm4 0 代入得 hs h 49 5 49 5 h s 从 hs 图象得斜率04 1 k 即04 1 h s 代入上式得4 0 本题易错点 认为 A B 末速度都为 0 根据 0 shmgMgh 解得6 0 4 滑轮组的摩擦会导致s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 15 20122012 江苏卷 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kxF 且fF 解得 k f x 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 0 v撞击弹簧时 2 0 2 1 0 4 mvW l f 小车以 m v撞击弹簧时 2 2 1 0 m mvWfl 解 m fl vvm 2 3 2 0 3 设轻杆恰好移动时 小车撞击速度为 1 v Wmv 2 1 2 1 m v l 轻杆 用心 爱心 专心10 由 解得 m fl vv 2 2 01 当 m fl vv 2 2 0 时 vv 当 m fl v 2 2 0 m fl vv 2 3 2 0 时 m fl vv 2 2 0 16 16 20122012 重庆卷 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 s L 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 cos 摩擦力做的功 f W mgL cos 动摩擦因数 mgL cos FS 17 17 20122012 福建卷 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 0 v 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