2013年高考物理 模拟新题精选分类解析（第8期）专题06 机械能

1 20132013 年高考物理模拟新题精选分类解析 第年高考物理模拟新题精选分类解析 第 8 8 期 专题期 专题 0606 机械能机械能 1 2013 云南省昆明市质检 如图所示 质量为 m 的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上 一根轻 质弹簧一端固定于 O 点 另一端与小球相连 弹簧与杆在同一竖直平面内 将小球沿杆拉到 弹簧水平位置由静止释放 小球沿杆下滑 当弹簧位于竖直位置时 小球 速度恰好为零 此时小球下降的竖直高度为 h 若全过程中弹簧始终处于 伸长状态且处于弹性限度范围内 下列说法正确的是 A 弹簧与杆垂直时 小球速度最大 B 弹簧与杆垂直时 小球的动能与重力势能之和最大 C 小球下滑至最低点的过程中 弹簧的弹性势能增加量小于 mgh D 小球下滑至最低点的过程中 弹簧的弹性势能增加量等于 mgh 2 2013 东北 四市联考 如图所示 物体 A 的质量为M 圆环 B 的质律为m 通过轻绳连结在 一起 跨过光滑的定滑轮 圆环套在光滑的竖直杆上 设杆足够长 开始时连接圆环的绳处于水 平 长度为l 现从静止释放圆环 不计定滑轮和空气的阻力 以下说法正确的是 A 当M 2m时 l越大 则小环m下降的最大高度h越大 B 当M 2m时 l越大 则小环m下降的最大高度h越小 C 当M m时 且l确定 则小环下降过程中速度先增大后减小到零 D 当M m时 且l确定 则小环m下降过程中速度一直增大 2 试题答案 AD 命题立意 考查系统机械能守恒的相关问题 2 3 2013 年 3 月山东省泰安市质检 如图所示 长为 L 的轻质细绳悬挂一个质量为 m 的小球 其 下方有一个倾角为 的光滑斜面体 放在光滑水平面上 开始时小球刚好与斜面接触无压力 现 在用水平力 F 缓慢向左推动斜面体 直至细绳与斜面平行为止 对该过程中 有关量的描述正确的是 A 绳的拉力和球对斜面的压力都在逐渐减小 B 绳的拉力在逐渐减小 球对斜面的压力逐渐增大 C 重力对小球做负功 斜面弹力对小球不做功 D 推力 F 做的功是 mgL 1 cos 4 2013 浙江省 12 校联考 如图所示 由光滑细管做成的半径R 10cm 的半圆形轨道ABC 管道 半径远小于轨道半径 竖直放置 A为最高点 C为最低点 B是半圆形轨道的中点且与圆心O处 于同一高度 半圆形轨道ABC细管内侧有一光滑缝 可使轻弹簧在缝中无摩擦移动 一 质量m 200g 的小球放在A处 在管内 小球的直径略小于管道的直径 小球与一原长 L 10cm 劲度系数k 100N m 的轻弹簧相连接 弹簧的另一端固定在点O O 点在直 径AC连线上且O C 5cm 取 g 10m s2 下列说法正确的是 A 若把小球缓慢的沿管道从A点移动到C点 过程中小球不能在B点以上的位置平衡 B 不论小球以何种方式沿管道从A点移动到C点 过程中弹簧做功值一定为 0 C 若在A点给小球一个水平向右的速度v 1 5m s 则小球在A点时对轨道的作用力为 4N D 若在A点给小球一个水平向右的速度v 2m s 则小球到C点时对轨道的作用力为 23N 3 5 16 分 2013 北京市海淀区质检 如图 10 所示 是游乐场翻滚过山车示意图 斜面轨道AC 弯曲 水平轨道CDE和半径R 7 5m 的竖直圆形轨道平滑连接 质量m 100kg 的小车 从距水平面 H 20m 高处的A点静止释放 通过最低点C后沿圆形轨道运动一周后进入弯曲 水平轨道CDE 重 力加速度g 10m s2 不计摩擦力和阻力 求 1 若小车从A点静止释放到达圆形轨道最低点C时的速 度大小 2 小车在圆形轨道最高点B时轨道对小车的作用力 3 为使小车通过圆形轨道的B点 相对于C点的水平面 小车下落高度的范围 4 6 20 分 2013 北京市海淀区质检 在 极限 运动会中 有一个在钢索桥上的比赛项目 如 图 12 所示 总长为L的均匀粗钢丝绳固定在等高的A B处 钢丝绳最低点与固定点A B的高 度 差为H 动滑轮起点在A处 并可沿钢丝绳滑动 钢丝绳最低点距离水面也为H 若质量为m的人 抓住滑轮下方的挂钩由A点静止滑下 最远能到达右侧C点 C B间钢丝绳相距为 高度 10 L L 差为 参赛者在运动过程中视为质点 滑轮受到的阻力大小可认为不变 且克服阻力所做 3 H h 的功与滑过的路程成正比 不计参赛者在运动中受到的空气阻力 滑轮 含挂钩 的质量和大小 不考虑钢索桥的摆动及形变 重力加速度为g 求 1 滑轮受到的阻力大小 2 若参赛者不依靠外界帮助要到达B点 则人在A点处抓 住挂钩时至少应该具有的初动能 3 某次比赛规定参赛者须在钢丝绳最低点松开挂钩并落到 与钢丝绳最低点水平相距为 宽度为 厚度不计的海绵垫子4aa 上 若参赛者由A点静止滑下 会落在海绵垫子左侧的水中 为 了能落到海绵垫子上 参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围 解析 20 分 1 设参赛者 滑轮受到的阻力为Ff 根据能量守恒 6 2 分mgH H mga E 27 22 4 25 2 max 7 即初动能范围为 1 分 22 4222522 27427 mgamga mgHEmgH HH 7 16 分 2013江苏省六市调研 如图所示 质量足够大 截面是直角梯形的物块静置在光滑 水平地面上 其两个侧面恰好与两个固定在地面上的压力传感器 X 和 Y 相接触 图中 AB 高 H 0 3m AD 长 L 0 5m 斜面倾角 370 可视为质点的小物块 P 图中未画出 质量 rr lkg 它与斜面的 动摩擦因数 可以通过更换斜面表面的材料进行调节 调节范围是 0 1 sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度 g 取 10m s2 1 令 0 将 P 由 D 点静止释放 求 P 在斜面上的运动时间 2 令 0 5 在 A 点给 P 一个沿斜面向上的初速度 vo 2m s 求 P 落 地时的动能 3 将 X 和 Y 接到同一数据处理器上 已知当 X 和 Y 受到物块压力 时 分别显示正值和负值 于不同的 每次都在 D 点给 P 一个沿斜面 向下足够大的初速度以保证它能滑离斜面 求滑行过程中处理器显示的 读数 F 随 变化的关系表达式 并在坐标系中画出其函数图象 代入数据解得 Ek 3 4J 3 P 在斜面上下滑的过程中物块受力如图所示 由平衡条件可得 F Nsin fcos 8 8 14 分 2013 年 3 月河南省郑州市二模 特种兵过山谷的一种方法可简化为如图所示的模 型 将一根长为 2d 不可 伸长的细绳的两端固定在相距为 d 的 A B 两等髙处 细绳上有小滑轮 P 战士们相互配合 可沿着细绳滑到对面 开始时 战士甲拉住滑轮 质量为M的战士乙吊在滑 轮上 处于静止 状态 AP 竖直 不计滑轮与绳的质量 不计滑轮的大小及 摩擦 重力加速度为 g D 若甲对滑轮的拉力沿水平方向 求拉力的大小 2 若甲将滑轮由静止释放 求乙在滑动中速度的最大值 结果可带根式 9 9 15 分 2013 重庆市名校联盟联考 如图 7 所示 粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成的 S 形轨道 光 滑半圆轨道半径为 R 两个光滑半圆轨道连接处 CD 之间留有很小空隙 刚好能够使小球通过 CD 之间距离可忽略 粗糙弧形轨道最高点 A 与水平面上 B 点之间的高度为 h 从 A 点静止释放一个可视 为质点的小球 小球沿 S 形轨道运动后从 E 点水平飞出 落到水平地面上 落点到与 E 点在同一 竖直线上 B 点的距离为 已知小球质量 m 不计空气阻力 求 x 1 小球从 E 点水平飞出时的速度大小 2 小球运动到半圆轨道的 B 点时对轨道的压力 3 小球从 A 至 E 运动过程中克服摩擦阻力做的功 分 10 10 16 分 2013 北京市西城区一模 如图所示 跳台滑雪运动员从滑道上的A点由静止滑下 经时间t0从跳台O点沿水平方向飞出 已知O点是斜坡的起点 A点与O点在竖直方向的距离为 h 斜坡的倾角为 运动员的质量为m 重力加速度为g 不计一切摩擦和空气阻力 求 1 运动员经过跳台O时的速度大小v 2 从A点到O点的运动过程中 运动员所受重力做功的平均功率 G P 3 从运动员离开O点到落在斜坡上所用的时间t 解析 16 分 1 运动员从A到O点过程中 根据动能定理 11 11 18 分 2013 北京市海淀区模拟 一般来说 正常人从距地面 1 5m 高处跳下 落地时速度较 小 经过腿部的缓冲 这个速度对人是安全的 称为安全着地速度 如果人从高空跳下 必须使 用降落伞才能安全着陆 其原因是 张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用 经过大量实验 和理论研究表明 空气对降落伞的阻力f与空气密度 降落伞的迎风面积S 降落伞相对空气 速度v 阻力系数c有关 由伞的形状 结构 材 料等决定 其表达式是f c Sv2 根据以上信 2 1 息 解决下列问题 取g 10m s2 1 在忽略空气阻力的情况下 计算人从 1 5m 高 处跳下着地时的速度大小 计算时人可视为质点 2 在某次高塔跳伞训练中 运动员使用的是有排 气孔的降落伞 其阻力系数c 0 90 空气密度取 1 25kg m3 降落伞 运动员总质量m 80kg 张 开降落伞后达到匀速下降时 要求人能安全着地 降落伞的迎风面积S至少是多大 3 跳伞运动员和降落伞的总质量m 80kg 从h 65m 高的跳伞塔上跳下 在下落过程中 经历了 12 张开降落伞前自由下落 张开降落伞后减速下落和匀速下落直至落地三个阶段 图 12 是通过固定 在跳伞运动员身上的速度传感器绘制出的从张开降落伞开始做减速运动至达到匀速运动时的v t 图像 根据图像估算运动员做减速运动的过程中 空气阻力对降落伞做的功 由v t图线和时间轴所围面积可知 在 0 3s 时间内运动员下落高度h 25m 3 分 带入数据解得 2 分 4 3 5 10 JW 说明 由于h是估算值 至都算正确 4 3 4 10 JW 4 3 6 10 JW 12 13分 2013 河北省石家庄模拟 如图所示 在游乐节目中 选手需要借助悬挂在高处 的强飞越对面的高台上 一质量 m 60kg的选手脚穿轮滑鞋 以 v0 7m s的水平速度抓住竖直的绳开始摆动 选手可看作质 13 点 绳子的悬挂点到选手的距离 L 6m 当绳摆到与竖直方向夹角 37 时 选手放开绳子 不 考 虑空气阻力和绳的质量 取重力加速度 g 10m s2 sin370 0 6 cos370 0 8 求 1 选手放开绳子时的速度大小 2 选手放开绳子后继续运动到最高点时 刚好可 以站到水平传送带 A点 传送带始终以 v1 3m s的速度匀速向左运动 传送带的另一端 B 点就是终点 且 SAB 3 75m 若选手在传送 货上不提 供动力自由滑行 受到的摩擦阻力为自重的 0 2倍 通过计算说明该选手 是否能顺利冲过终点 B 并求出选手在传送带上滑行过程中因摩擦而产生的热量 Q 13 18 分 2013 北京市大兴区模拟 面对能源紧张和环境污染等问题 混合动力汽车应运而生 所谓混合动力汽车 是指拥有两种不同动力源 如燃油发动机和电力发动机 的汽车 既省油 又环保 车辆在起步或低速行驶时可仅靠电力驱动 快速行驶或者需急加速时燃油发动机启动 功率不足时可由电力补充 在制动 下坡 怠速时能将机械能转化为电能储存在电池中备用 14 假设汽车质量为M 当它在平直路面行驶时 只采用电力驱动 发动机额定功率为 P1 能达到 的最大速度为v1 汽车行驶在倾角为 的斜坡道上时 为获得足够大的驱动力 两种动力同 时启动 此时发动机的总额定功率可达 P2 已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力与在平直 路面上相等 运动过程阻力不变 重力加速度为g 求 1 汽车在平直路面上行驶时受到的阻力 2 汽车在斜坡道上能达到的最大速度 3 若汽车在斜面上以恒定功率 P1从静止做加速直线运动 经时间刚好达到最大速度 V1 求 这段时间的位移 13 解 1 在平直路面行驶 汽车以功率P1匀速行驶时速度最大 设驱动力为F1 阻力为f 则 P1 F1v1 2 分 14 2013 北京市海淀模拟 如图所示 粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成的 S 形轨道 光滑半 圆轨道半径为 R 两个光滑半圆轨道连接处 CD 之间留有很小空隙 刚好能够使小球通过 CD 之间 距离可忽略 粗糙弧形轨道最高点 A 与水平面上 B 点之间的高度为 h 从 A 点静止释放一个可视为质 点的小球 小球沿 S 形轨道运动后从 E 点水平飞出 落到水平地面上 落点到与 E 点在同一竖直 线上 B 点的距离为 已知小球质量 m 不计空气阻力 求 x 15 1 小球从 E 点水平飞出时的速度大小 2 小球运动到半圆轨道的 B 点时对轨道的压力 3 小球从 A 至 E 运动过程中克服摩擦阻力做的功 解 1 小球从 E 点水平飞出做平抛运动 设小球从 E 点水平飞出时的速度大小为 由平抛运 E v 动规律 联立解得 E xv t 2 2