2011年高考物理真题分类汇编-5功和能(机械能功能关系能量守恒)

12011年高考物理真题分类汇编功和能1．（2011年高考·江苏理综卷）如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于A．0.3JB．3JC．30JD．300J2．（2011年高考·海南理综卷）一物体自t=0时开始做直线运动，其速度图线如图所示。下列选项正确的是（）A．在0～6s内，物体离出发点最远为30mB．在0～6s内，物体经过的路程为40mC．在0～4s内，物体的平均速率为7.5m/sD．在5～6s内，物体所受的合外力做负功3．（2011年高考·四川理综卷）如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D．返回舱在喷气过程中处于失重状态4．（2011年高考·全国卷新课标版）一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的动能可能A．一直增大B．先逐渐减小至零，再逐渐增大C．先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小D．先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大5．（2011年高考·全国卷新课标版）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法t/sv/m·s-1010-10246降落伞返回舱缓冲火箭2正确的是A．运动员到达最低点前重力势能始终减小B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关6．（2011年高考·全国卷新课标版）电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变7．（2011年高考·山东理综卷）如图所示，将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时，将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放，两球恰在h/2处相遇（不计空气阻力）。A．两球同时落地B．相遇时两球速度大小相等C．从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加量D．相遇后的任意时刻，重力对球a做功功率和对球b做功功率相等8．（2011年高考·海南理综卷）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9/4WB．第2秒内外力所做的功是5/4JC．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4/59．（2011年高考·上海卷）如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为ILabv0hh/23A．mgLωB．23mgLωC．21mgLωD．63mgLω10．（2011年高考·上海卷）如图，在竖直向下，场强为E的匀强电场中，长为l的绝缘轻杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动，两个小球A、B固定于杆的两端，A、B的质量分别为m1和m2(m1m2)，A带负电，电量为q1，B带正电，电量为q2。杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中电场力做功为__________，在竖直位置处两球的总动能为__________。11．（2011年高考·上海卷）以初速为v0，射程为s的平抛运动轨迹制成一光滑轨道。一物体由静止开始从轨道顶端滑下，当其到达轨道底部时，物体的速率为，其水平方向的速度大小为。12．（2011年高考·山东理综卷）如图所示，在高出水平地面h=1.8m的光滑平台上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m=1kg。B与A左段间动摩擦因数μ=0.4。开始时二者均静止，现对A施加F=20N水平向右的恒力，待B脱离A（A尚未露出平台）后，将A取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x=1.2m。（取g=10m/s2）求：⑴B离开平台时的速度vB。⑵B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB。⑶A左端的长度l2，l/2ABOABFl2l1xh60ºFω413．（2011年高考·浙江理综卷）节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量m=1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P=50kW。当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L=72m后，速度变为v2=72km/h。此过程中发动机功率的1/5用于轿车的牵引，4/5用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求⑴轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；⑵轿车从90km/h减速到72km/h过程中，获得的电能E电；⑶轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L′。14．（2011年高考·福建理综卷）如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：⑴质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1；⑵弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep；⑶已知地面与水面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO′在90º角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在2m/3到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？OO′CBAR2R1.5R0.5R515．（2011年高考·广东理综卷）如图所示，以A、B和C、D为端点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠B点，上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C。一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上E点，运动到A时刚好与传送带速度相同，然后经A沿半圆轨道滑下，再经B滑上滑板。滑板运动到C时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m，滑板质量M=2m，两半圆半径均为R，板长l=6.5R，板右端到C的距离L在R＜L＜5R范围内取值。E距A为s=5R。物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因素均为μ=0.5，重力加速度取g。⑴求物块滑到B点的速度大小；⑵试讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力做的功Wf与L的关系，并判断物块能否滑到CD轨道的中点。ABCDEmMMRMRMs=5RMl=6.5RL61.A解析：生活经验告诉我们：10个鸡蛋大约1斤即0.5kg，则一个鸡蛋的质量约为0.50.0510mkg，鸡蛋大约能抛高度h=0.6m，则做功约为W=mgh=0.05×10×0.6J=0.3J，A正确。2.BC解析：在0~5s,物体向正向运动，5~6s向负向运动，故5s末离出发点最远，A错；由面积法求出0~5s的位移s1＝35m,5~6s的位移s2＝－5m,总路程为：40m，B对；由面积法求出0~4s的位移s=30m，平度速度为：v＝s/t＝7.5m/sC对；由图像知5～6s过程物体加速，合力和位移同向，合力做正功，D错3.A解析：在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，加速度方向向上，返回舱处于超重状态，动能减小，返回舱所受合外力做负功，返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力。火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力，火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小。4.ABD解析：当恒力方向与速度在一条直线上，质点的动能可能一直增大，也可能先逐渐减小至零，再逐渐增大。当恒力方向与速度不在一条直线上，质点的动能可能一直增大，也可能先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大。所以正确答案是ABD。5.ABC解析：运动员到达最低点过程中，重力做正功，所以重力势能始终减少，A项正确。蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加，B项正确。蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹性力做功，所以机械能守恒，C项正确。重力势能的改变与重力势能零点选取无关，D项错误。6.BD解析：利用动能定理有212BIlLmv，B＝kI解得22kIlLvm。所以正确答案是BD。7.C解析：相遇时间为t则有2122hgt，20122hvtgt两式联立得0htv，相遇是甲的速度为0hgtgv，乙的速度为000hvgtvgv，故两者速度不一定相等、也不能同时落地，相遇之后的速度不同，故重力的功率也不相同；根据动能定律，两球重力做功分别为2mgh、2mgh，故C正确。8.CD解析：由动量定理或运动学规律求出1s末、2s末速度分别为：v1=2m/s、v2=3m/s，7故0～2s内合力做功为214.52WmvJ，功率为4.51.53WpWWt；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：21122mvJ，2221112.522mvmvJ，比值：4：5。9.C解析：本题考查转动力矩平衡、功率、线速度与角速度。根据题意轻杆匀速转动，故可根据转动力矩平衡条件：F·L2sin60°=mgLcos60°，解得F=23mg。杆的中点速度为v=ω·L2，方向垂直杆，此时拉力的功率为P=Fvsin60°，解得P=12mgLω，C对。10.(q1＋q2)El/2，[(q1＋q2)E＋(m2－m1)g]l/2。解析：本题考查动能定理。电场力对A做正功WEA＝q1El/2，电场力对B做正功WEB＝q2El/2，故电场力做的总功为WE＝WEA＋WEB＝(q1＋q2)El/2。两球的速率时刻相同，由系统动能定理：－m1gl/2＋m2gl/2＋WE＝Ek总，解得在竖直位置出两球的总动能为Ek总＝[(q1＋q2)E＋(m2－m1)g]l/2。11.gSv0；v01＋(v02/gs)2解析：本题考查平抛运动规律及动能定理。根据平抛运动规律，水平方向：S＝v0t，①式；竖直方向：h＝12gt2，②式；平抛运动落地时竖直速度vy＝gt，③式；落地速度与水平方向的夹角为θ满足：tanθ＝vyv0，④式；联立①②解得h＝gS22v02，⑤式；联立①③④解得：tanθ＝gSv02，即cosθ＝v0v02＋(gS)2，⑥式。当物体由静止开始从轨道顶端滑下到达底端的过程，由动能定理：mgh＝12mv12，⑦式，联立⑤⑦解得到达轨道底部速率v1＝gSv0，⑧式在轨道底部时水平方向的速度大小为vx＝v1cosθ，⑨式，联立⑥⑧⑨解得vx＝gSv02＋(gS)2＝v01＋(v02/gs)2。12.解析：（1）B离开平台做平抛运动。竖直方向有212hgt①水平方向有Bxvt②由①②式解得2Bgvxh代入数据求