2023年高考物理试题分类汇编06机械能

2023年高考物理试题分类汇编：机械能

1（2023福建卷）如图，外表光滑的固定斜面顶端安装确

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.重力势能的变化量一样D.重力做功的平均功率一样

2.（2023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f与滑动摩擦力大小相等，

则

A.0-1时间内F的功率渐渐增大B.L时刻物块A的加速度最大

C.t时刻片物块A做反向运动D.时刻物块A的动能最大

23

3.（2023上海卷）.质量相等的均质松软细绳A、B平放于水平地面，绳八较长。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h,、上,上述过程

中抑制重力做功分别为W、琳。假设（）

（A）h=h,则确定有/=/（B）h>h,则可能有WVW

（Oh'vh：则可能有『=用」（D）h*>h1则确定有/>,丁

4BAB4BAB

4.（2023上海卷）.如图，可视为质点的小球A、B用不行伸长的细软轻线

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恰与圆柱地心等商。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

5.（2023上海卷）.位于水平面上的物体在水平恒力[

作用下，做速度为、的匀速运动；假设作用力变为斜面i[―|―^

的恒力F,物体做速晶为v的匀速运动，且F与F功率'八八""川标"八

一样。贝j可能有（2）（A）F=F,v>v（B）F=F,v<v

21122112

（C）F?Fjv>v?（D]F<F（,%Vv,

6.（2023安徽卷）.如以下图「在《直*面内有一半径为R的圆弧轨道，半

径OA水平、。3竖直，一个质量为〃，的小球自A的正上方尸点由静止开

头自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。

AP=2R,重力加速度为g,则小球从。到8的运动过程中（）

A.重力做功2"吆宠B.机械能削减〃

1

C.合外力做功"吆氏D.抑制摩擦力做功；■〃吆&

认真爱心认真

8.(2023海南卷).一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从『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。以下推断正确的选项是

95

A.0〜2s内外力的平均功率是:、B.第2秒内外力所做的功是

44

4

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-

co

9.(2023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

呈抛物线外形。此队员从山沟的竖直一侧，以速度v加不平方向跳

向另一侧坡面。如以下图，以沟底的0点为原点建《坐标系Oxyo

,山沟竖直一侧的高度为2h,坡面的抛物线方程为y=2人,探险

队员的质量为nu人视为质点，无视空气阻力，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？

10.（2023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1,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3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脱离滑杆时的运度u,及A与B碰撞过程的机械能损失AE。

O

<2)假设AB不能与弹簧相碰，设AB从P点到运动停顿所用的时间为t,求出得取值范围,

I

及t与3的关系式。

1

(3)假设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E,求出的取值范围，及E与3的关系式(弹簧始终在弹性限度内)。

国18

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11.〔2023四川卷J.（16分〕

四川省“”水利进展规划指出，假设按现有供水力气测算，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。o水的密度为lX10」kg/m3,重力加速度取

10m/s2o求：

（1）电动机内阻消耗的热功率；

⑵将蓄水池蓄入8641n3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度

12.（2023安徽卷）.["分）质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开头下落，该

下落过程对应的ut图象如以下图。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

in/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力。

13.（2023安徽卷）.（20分）

如以下图，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Ao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=lkg的小物

块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放。物块B与传送带之间的摩擦因数p

=0.2,1=1.0mo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：

⑵通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运匆到右边曲面上？

⑶假设物块A、B每次碰避后，物块A再回到平衡位置时都会马上被锁定，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。

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14.（2023江苏卷）.（10分）为测定木块与泉面之间的动摩擦囚数，小亮设”了如以下图的

装置进展试验，试验中，当木块A位于水平桌面上的0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0I\0Q的长度h和s,

重复上述试验，分别记录；I组试验数据

（1）试验开头时，觉察A释放后会撞到滑轮，请提出两

个解决方案；

（2）请依据下表的试验数据作出s-h关系图像

h(cm)20.030.040.050.060.0

s(cm)19.528.539.048.056.5

（3）试验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.为kg,

依据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数〃

=—（结果保存一位有效数字）

（4））试验中，滑轮轴的摩擦会导致〃的测量结果

（选填“偏大”、或“偏小”

15.（2023江苏卷）.（16分）某缓冲装置的理

想模型如以下图，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1

时，装置可安全工作，一质量为m的小车假设以

速度七撞击弹簧，将导致轻杆向右移动1/4,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）假设弹簧的劲度系数为k,求轻杆开头移动时，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v.

（3）争论在装置安全工作时，，该小车弹向速度V’与撞击速限v的关系

16.（2023重庆卷）.（16分）题23图所示为一种摆式摩擦

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0在竖直平面内自由转动，

摆锤重心到0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

最低点四周时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s（s«L）,

之后连续摇撰至与坚直方向成6角的最高位置。假设摆锤

对地面的压力可视为大小为F的恒力，重力加速度为g,求

⑴摆锤在上述过程中损失的机械能

⑵在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功

⑶橡胶片与地面间的动摩擦因数

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17.（2023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。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点经受时间为0,A、B两点间距离为d,缆绳质

量无视不计。求：

（1）小船从A点运动到B点的全过程抑制阳力做的功加；

f

（2）小船经过B点时的速度大小〃：

1

（3）小船经过B点时的加速度大小a。

18.（2023海南卷）.现要通过试验验证机械能守恒定律。试验装置如图1所示：水平桌面

上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M,左端

由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与•质量为m的跌码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨

上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间I,用d表示A点到导轨低端

C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A,B两点的距离，将遮

光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速

觉光片业

度。用g表示重力加速度。完成以下填空和作图;光电门

A

（1）假设将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B

的过程中，滑块、遮光片与徒码组成的系统重力势能的减

小量可表示为—。动能的增加量可表示为，假设在"白

图

运I

1

动过程中机械能守恒，一•与s的关系式为一•二.

/2

（2）屡次转变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）卜滑，测量相应的s与t值,

结果如下表所示:

12345

0.6000.8001.0001.200L400

r(ms)8.227.176.445.855.43

1Z?(1OV2)1.481.952.412.923.39

1

以s为横坐标，一•为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据

/2

点；依据5个数据点作直线，求得该直线的斜率2.40X1O4W-1.<.f-2（保存3

位有效数字）

认真爱心认真

，（|伽力八

3.4

3.0

TTfT

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I-・，

0.60.81.01.4Mm)

图2

由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出一.一$直线的斜率上，将k和4进展比较，假设其

/2

差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。

1答案：D

2解析：由F与t的关系图像。〜t拉力小于最大静摩擦力物块静止F的功率为0,A错误：

在｝〜,阶段拉力大于最大静摩擦为物块做加速度增大的加速运动，在t丁*阶段拉力大于

最大।静膜擦力物块做加速度减小的加速运动，在t时刻加速度最大，B正词，i错误；在1〜

t、物块始终做加速运动，在\〜:拉力小于最大神摩擦力物块开头减速，在时刻速度最大：

4能最大，D正确。答案BD。,

3答案：B

4答案：C,

5答案：B、D,

6D：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，由重力供给向心力得、，8=麻，取B点所在平面为零势能面，易知机械能削减量

1111

△E=mgR-_勿〃2=_.%尺，B错。由动能定理知合外力做功W=_勿”2=_〃七R,C错。

2B22»2

依据动能定理mgR-W=mv2-0,可得\v=mgR,D选项正确。

f2Bf2

8答案；CD

解析：由动量定理求出Is末、2s末速度分别为：v『2m/s、v=3m/s故合力做功为

认真爱心认真

iw45

=4.5/功率为2==-W=1.5W1s末、2s末功率分别为：4w、3w第1秒内

w=血口_

2t3

111…

与第2秒动能增加量分别为：_mv2=2Jx_mvz-_mv2=2.5/,比值：4：5

2i222।

9【解析】

(1)平抛运动的分解：x=vt,y=2h-nt2,得平抛运动的轨迹方程

()2

9-x2I4/121/2

y=2/?---X2,此方程与坡面的抛物线方程为y=2力的交点为X=|--------丁，

2V2\|V2+qh

2Ziv2V。

y=u

U2+gh。

。1

依据机械能守恒，mg-2/1+-zr?v2=mgy+E

Z0k

解得E=2mg/?+J巾理一里史£

k2<)V2+gh

0

12mgh\n

(3)(2)求E=2mg/?+-mu2------------节关于v的导数并令其等于0,解得当

A20V2^gh0

o

此人水平跳出的速度为I)=周万时，他落在坡面时的动能最小，动能的最小

6mg2h?

值为E=—mgh一————，0

Amin2V2+gh

u

(4)

10答案:

解(1)由题知，A脱离滑杆时的速度u=sr

D

设A、B碰后的速度为v,由动量守恒定律

I

mu=2mv

11

A与B碰撞过程损失的机械能△£1=-muz—x2mvz

2o2i

1

解得AE=ms2r2

s

(2)AB不能与弹簧相碰，设AB在PQ上运动的加速度大小为a,由牛顿其次定律及运动学

规律

H•2mg=2mav=atx=_Yt

ii2।

由题知x<I

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联立解得0</<4/_£=*.

r\痴

1

(3)AB能与弹簧相碰-2mg/<-x2mu2

21

不能返回道P点左侧N•2/ng・2/之1x2mvi

21

解得242M<(0<4如)"

rr

AB在的Q点速度为v,AB碰后到达Q点过程，由动能定理

2

1，

-M•2mgi=±x2mv2-_x2mv2

222।

AB与弹簧接触到压缩最短过程，由能量守恒

1

E=—x2mv2

P22

m((D2r2-8图7)

解得E=---------------------

p4

11解：

(1)设电动机的电功率为P,则P=UI①

设电动机内阻1•上消耗的热功率为Pr,则P=hr②

r

代入数据解得Pr=lXlO^W

说明：①③式各2分，②式3分。

(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为1抽水高度为h,容积为V,水的密度为。，则

M=pV④

设质量为M的河水增加的重力势能为aEp,则二Mgh⑤

设电动机的输出功率为P,则P=P-Pr©

00

依据能量守恒定律得PtX60%X80%=AEp⑦

0

代人数据解得t=2X10.s⑧

说明：④⑤式各1分，⑥⑧式各2分，⑦式3分。

12(1)0.2N；(2)0.375m

Av

解析：(D由v—t图像可知:小球下落作匀加速运动，a=__=sm/s2

At

由牛顿其次定律得：mg-f=ma

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f=7〃&+〃)=0.2N

解得

(2)由图知：球落地时速度v=4"/$,则反弹时速度〃'=彳"=3"/,

设反弹的加速度大小为十，由动能定理得

-(mg+f)h=0——mvi

2

解得力=0.375/zz

13答案:

.(1)4m/s

(2)不能滑到右边的曲面.卜.

4

(3)—4B/$

3n

解(1)设B滑到曲面底部速度为V,依据机械能守恒定律,

1

mgh=—m优得v—J2幼—2y/5w/s

由于〃>u,B在传送带上开头做匀减速运动。

设B始终减速滑过传送带的速度为〃

由动能定理的-Nm<g/=:勿〃2--L勿〃2

2।2

解得彳=]〃2-2皿=4加/$

由于〃仍大于u,说明假设成立，即B与A碰前速度为4m/s

1

(2)设地一次碰后A的速度为〃，B的速度为“，取向左为正方向，依据动量守

zllBI

恒定律和机械等守恒定律得：

mv—Mv+tnv

1A\Bl

111

_勿〃2=_MP2+_加〃2

2।2川2M

v4

解得〃=-_J.=zv/J'

Bl33

4

上式说明B碰后以一勿/$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

3

左减速的最大位移为x,由动能定理得：

W

1

—|i=0——勿〃2

m2B

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4

解得x=m

，”9

因乂</,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一样，

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力/5。由于其次

H13

次碰撞仍为对心弹性碰撞，故由(2)中的关系可知碰后B照旧反弹，且碰后速度大小仍为

11〃4

B碰前的一，即〃=—〃=——1-=-...ZZ/ZJ

3B23加3232

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,

速度大小为二,加’。

3〃

14【解析】⑶在B下落至临落地时，据动能定理，有八磔一"妙=2(乂+加)叫

在B落地后，A运动到Q,据动能定理，有一期=。-2切〃2,解得i=

2(A1+w)s+wb

56

将M=0.5松,w=0.4恕代入得M==5从$一小图象得斜率美=104,

9s+4,9x^-4

7

即二二1.04,代入上式得日=0.4。

b

本题易错点：认为“B末速度都为0,根据

Mgb4“必bIJ-)=0,解得卜I=0.6o

(4)滑轮组的摩擦会导致，偏小，从而N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【答案】

①轻杆开头移动时，弹簧的弹力/=右①且F=/②解得乂=」.③