十年高考试题分类解析-物理 专题08 机械能

更多精品在大家！大家网，大家的！一．2012年高考题1．（2012·山东理综）将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v—t图像如图所示。以下判断正确的是A．前3s内货物处于超重状态B．最后2s内货物只受重力作用C．前3s内与最后2s内货物的平均速度相同D．第3s末至第5s末的过程中，货物的机械能守恒【考点定位】此题考查速度图象及其相关知识。2.（2012·福建理综）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2.【答案】：D【解析】：由于斜面表面光滑，由机械能守恒定律可知，从剪断轻绳到物块着地，两物块速率的变化量相同，机械能的变化量为零（相同），选项AB错误；由于二者质量不等，重力势能的变化量不相同，选项C错误；由mAg=mBgsinθ，A下落时间tA=gh2，2/351580900155982TopSage.com大家网，大家的！更多精品在大家！重力做功的平均功率PA=AAtghm=mAgh2gh；B下滑时间tB=2sin2gh，重力做功的平均功率PB=BBtghm=mBg2sin2gh=mBgsinθ2gh，重力做功的平均功率相同，选项D正确。3（2012·广东理综物理）图4是滑道压力测试的示意图，光滑圆弧轨道与光滑斜面相切，滑道底部B处安装一个压力传感器，其示数N表示该处所受压力的大小，某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑，通过B点时，下列表述正确的有N小于滑块重力A.N大于滑块重力B.N越大表明h越大C.N越大表明h越小3【答案】：BC【解析】：滑块滑至B点，加速度4.（2012·安徽理综）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2mgRB.机械能减少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功12mgR4.【答案】D【解析】根据小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，其速度满足mg=mv2/R，在B点时动能为12mgR。小球从P到B的运动过程中，重力做功mgR，机械能减少12mgR，选更多精品在大家！大家网，大家的！项AB错误；合外力做功12mgR，克服摩擦力做功12mgR，选项C错误D正确。【考点定位】此题考查动能定理、竖直面内的圆周运动及其相关知识。5.（2012·浙江理综）由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是（）A.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为222RHRB.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2224RHRC.小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD.小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=5R/25.【答案】：BC【解析】由机械能守恒定律，mg(H-2R)=12mv2，解得小球从A端水平抛出时的速度v=22gHR。由平抛运动规律，2R=12gt2，x=vt，联立解得x=2224RHR，选项A错误B正确；小球能从细管A端水平抛出的条件是H2R，选项C正确D错误。6．（2012·上海物理）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的光滑圆柱，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/34/351580900155982TopSage.com大家网，大家的！更多精品在大家！7（2012·海南物理）下列关于功和机械能的说法，正确的是A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量【答案】：BC【解析】：在任何情况下，物体重力势能的减少都等于重力对物体所做的功，选项A错误；根据动能定理，合力对物体所做的功等于物体动能的改变量，选项B正确；物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关，选项C正确；当只有重力做功的情况下，运动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，选项D错误。【考点定位】此题考查重力做功、重力势能、动能定理及其相关知识。8（16分）（2012·重庆理综）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，基主要部件有：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点距离为L。测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置处静止释放。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），之后继续摆至与竖直方向成θ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（1）摆锤在上述过程中损失的机械能；（2）在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；更多精品在大家！大家网，大家的！（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数。9.（2012·海南物理）如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为R的水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R的3/4圆弧轨道，两轨道相切于B点。在外力作用下，一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动，到达B点时撤除外力。已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C，重力加速度为g。求：（1）小球在AB段运动的加速度的大小；（2）小球从D点运动到A点所用的时间。解：（1）小球在BCD段运动时，受到重力mg、轨道正压力N的作用，如图所示。据题意，N≥0，且小球在最高点C所受轨道的正压力为零。NC=0。设小球在C点的速度大小为vC，根据牛顿第二定律有，mg=m2CvR小球从B点运动到C点，根据机械能守恒定律，设B点处小球的速度大小为vB，有12mvB2=12mvC2+2mgR，6/351580900155982TopSage.com大家网，大家的！更多精品在大家！10．（16分）（2012·北京理综）如图所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知l=1.4m,v=3.0m/s,m=0.10kg,物块与桌面间的动摩擦因数u=0.25,桌面高h=0.45m.不计空气阻力，重力加速度取10m/s2.求(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s；(2)小物块落地时的动能EK(3)小物块的初速度大小v0.10.【答案】：（1）s=0.90m。（2）0.90J。（3）4.0m/s。【解析】：（1）由平抛运动规律，有竖直方向h=21gt2,水平方向s=vt,联立解得水平距离s=0.90m。更多精品在大家！大家网，大家的！（2）由机械能守恒定律，动能Ek=21mv2+mgh=0.90J。（3）由动能定理，有-μmgl=21mv2-21mv02解得初速度大小v0=4.0m/s。【考点定位】此题考查平抛运动规律、机械能守恒定律和动能定理。11.（15分）（2012·山东理综）如图所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R=1.0m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L=0.5m的粗糙水平轨道，二者相切与B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块，其质量m=0.2kg，与BC间的动摩擦因数μ1=0.4。工件质量M=0.8kg，与地面间的动摩擦因数μ2=0.1。（取g=10m/s2）（1）若工件固定，将物块由P点无初速度释放，滑至C点时恰好静止，求P、C两点间的高度差h。（2）若将一水平恒力F作用于工件，使物块在P点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动。①求F的大小②当速度时，使工件立刻停止运动（即不考虑减速的时间和位移），物块飞离圆弧轨道落至BC段，求物块的落点与B点间的距离。11【答案】(1)h=0.2m。(2)①F=8.5N。②【解析】（1）物块从P点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理得mgh-μ1mgL=0①代入数据得：h=0.2m。②（2）①设物块的加速度大小为a，P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角8/351580900155982TopSage.com大家网，大家的！更多精品在大家！12.（16分）（2012·江苏物理）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，轻杆与槽间的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）求为使装置安全工作，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’和撞击速度v的关系。12【答案】：（1）x=f/k。(2)vm=2032flvm。（3）当v202flvm时，v’=v。当202flvm≤v≤2032flvm时，v’=202flvm。【解析】：（1）轻杆开始移动时，弹簧的弹力F=kx，①且F=f，②解得x=f/k。③更多精品在大家！大家网，大家的！(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，由动能定理当v202flvm时，v’=v。当202flvm≤v≤2032flvm时，v’=202flvm。【考点定位】此题考查胡克定律、动能定理及其相关知识。13（2012·全国理综）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=h21x2，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）求此人落到坡面时的动能；（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？10/351580900155982TopSage.com大家网，大家的！更多精品在大家！动能的最小值为Ekmin=23mgh。【考点定位】考查平抛运动规律、动能定理及其相关知识。二．2011年高考题1（2011全国理综卷）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比，A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大【解析】：变轨后轨