2019年高考物理真题同步分类解析专题04-曲线运动功和能(解析版)

12019年高考物理试题分类解析专题04曲线运动功和能1.2019全国1卷25.（20分）竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块B静止于水平轨道的最左端，如图（a）所示。t=0时刻，小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）；当A返回到倾斜轨道上的P点（图中未标出）时，速度减为0，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止。物块A运动的v-t图像如图（b）所示，图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m，初始时A与B的高度差为H，重力加速度大小为g，不计空气阻力。（1）求物块B的质量；（2）在图（b）所描述的整个运动过程中，求物块A克服摩擦力所做的功；（3）已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等，在物块B停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然后将A从P点释放，一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。【答案】（1）根据图（b），v1为物块A在碰撞前瞬间速度的大小，12v为其碰撞后瞬间速度的大小。设物块B的质量为m，碰撞后瞬间的速度大小为v，由动量守恒定律和机械能守恒定律有11()2vmvmmv①2221111()222vmvmmv②22121''21)2(2121vmvmmv联立①②式得3mm③【解析】方程组解的过程，移项得''231vmmv221''2183vmmv下式除以上式得121'vv，代入以上任一式得3mm（2）在图（b）所描述的运动中，设物块A与轨道间的滑动摩擦力大小为f，下滑过程中所走过的路程为s1，2返回过程中所走过的路程为s2，P点的高度为h，整个过程中克服摩擦力所做的功为W，由动能定理有211102mgHfsmv④2121()0()22vfsmghm⑤从图（b）所给的v-t图线可得11112svt⑥11111(1.4)22vstt⑦由几何关系21shsH⑧物块A在整个过程中克服摩擦力所做的功为12Wfsfs⑨联立④⑤⑥⑦⑧⑨式可得215WmgH⑩（3）设倾斜轨道倾角为θ，物块与轨道间的动摩擦因数在改变前为μ，有cossinHhWmg⑪设物块B在水平轨道上能够滑行的距离为s，由动能定理有2102mgsmv⑫设改变后的动摩擦因数为，由动能定理有cos0sinhmghmgmgs⑬联立①③④⑤⑥⑦⑧⑩○11○12○13式可得11=9⑭2.全国2卷18．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。由图中数据可得（）A．物体的质量为2kgB．h=0时，物体的速率为20m/sC．h=2m时，物体的动能Ek=40JD．从地面至h=4m，物体的动能减少100J3【答案】AD【解析】从地面至h=4m,JE80p,又mghEP，得kgkgm241080，A正确。从地面至h=4m，JE20-总，JEP80，因为PkEEE总，所以JE100k,即减少100J，D正确。h=0时，JEk100,所以物体的速率为smmEvk/10210022，B错误；h=2m时，物体的动能Ek=E总-EP=85-40=45J，C错误。所以答案为AD.3.全国2卷19．如图（a），在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图（b）所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则（）A．第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B．第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C．第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D．竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大【答案】BD【解析】根据“面积法”求位移，从图可以看出第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的大，A错误；平均加速度tva_，12vv，但12tt，所以_12_aa，C错误；根据“斜率法”求加速度，从图可以看出，竖直方向速度大小为v1时，加速度12aa，根据牛顿定律mfga，所以12ff，D正确；因为第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的大，并且tanyx（为斜面倾角），所以第二次滑翔过程中在4水平方向上的位移比第一次的大，B正确。所以选BD.4.全国3卷17．从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。该物体的质量为（）A．2kgB．1.5kgC．1kgD．0.5kg【答案】C【解析】设上升时加速度为a1，下落时加速度为a2，外力为f，则a1=g+f/m，a2=g-f/m根据动能定理，上升过程JJJEhmak3672361下落过程，JJJEhmak24244822代入数据，解得kgm1。5.全国3卷25.（20分）静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为mA=l.0kg，mB=4.0kg；两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0m，如图所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为Ek=10.0J。释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为u=0.20。重力加速度取g=10m/s²。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。（1）求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；（2）物块A、B中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与B之间的距离是多少？（3）A和B都停止后，A与B之间的距离是多少？【解析】（1）设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB，以向右为正，由动量守恒定律和题给条件有0=mAvA-mBvB①22k1122AABBEmvmv②5联立①②式并代入题给数据得vA=4.0m/s，vB=1.0m/s（2）A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设为a。假设A和B发生碰撞前，已经有一个物块停止，此物块应为弹簧释放后速度较小的B。设从弹簧释放到B停止所需时间为t，B向左运动的路程为sB。，则有BBmamg④a=ug=2m/s2212BBsvtat⑤sB=10.5-20.52/2=0.250Bvat⑥t=vB/a=0.5s在时间t内，A可能与墙发生弹性碰撞，碰撞后A将向左运动，碰撞并不改变A的速度大小，所以无论此碰撞是否发生，A在时间t内的路程SA都可表示为sA=vAt–212at⑦sA=40.5-20.52/2=1.75m联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得sA=1.75m，sB=0.25m⑧这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞，但没有与B发生碰撞，此时A位于出发点右边0.25m处。B位于出发点左边0.25m处，两物块之间的距离s为s=0.25m+0.25m=0.50m⑨（3）t时刻后A将继续向左运动，假设它能与静止的B碰撞，碰撞时速度的大小为vA′，由动能定理有2211222AAAAABmvmvmgls⑩或vA’=)22(2BAsLav=25.222-42=7m/s联立③⑧⑩式并代入题给数据得7m/sAv○11故A与B将发生碰撞。设碰撞后A、B的速度分别为vA′′和vB′′，由动量守恒定律与机械能守恒定律有AAAABBmvmvmv○12222111222AAAABBmvmvmv○13联立○11○12○13式并代入题给数据得:2''85Av+0821''47Av3727m/s,m/s55ABvv○146这表明碰撞后A将向右运动，B继续向左运动。设碰撞后A向右运动距离为sA′时停止，B向左运动距离为sB′时停止，由运动学公式222,2AABBasvasv○15由④○14○15式及题给数据得0.63m,0.28mABss○16sA′小于碰撞处到墙壁的距离。由上式可得两物块停止后的距离0.91mABsss○176.天津卷10.（16分）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长1150mL，BC水平投影263mL，图中C点切线方向与水平方向的夹角12（sin120.21）。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经6st到达B点进入BC。已知飞行员的质量60kgm，210m/sg，求（1）舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；（2）舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力NF多大。【解析】（1）舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为，则有12Lt①根据动能定理，有72102Wm②联立①②式，代入数据，得47.510JW③（2）设上翘甲板所对应的圆弧半径为R，根据几何关系，有2sinLR④由牛顿第二定律，有2NFmgmR⑤联立①④⑤式，代入数据，得3N1.110NF⑥7.江苏卷6．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱（A）运动周期为2πR（B）线速度的大小为ωR（C）受摩天轮作用力的大小始终为mg（D）所受合力的大小始终为mω2R【答案】BD【解析】周期2T，A错误；线速度Rv,B正确；所受合力的大小始终为F向=mω2RD正确。8.江苏卷8．如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态．小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止．物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度．在上述过程中8（A）弹簧的最大弹力为μmg（B）物块克服摩擦力做的功为2μmgs（C）弹簧的最大弹性势能为μmgs（D）物块在A点的初速度为2gs【答案】BC【解析】逐项判断A.当加速度为0时，弹力等于摩擦力μmg，此位置不是最大弹力，A错误；B.物块克服摩擦力做的功为μmgs+μmgs=2μmgs，B正确；C.弹力做功=弹性势能，弹出时，0-mgsW弹，所以弹簧的最大弹性势能为μmgs，C正确。D.压缩过程，2210mgs-AmvW弹,解得gsvA2，D错误。9.2019年高考江苏省物理卷第10题.（8分）某兴趣小组用如图10-1所示的装置验证动能定理（1）有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：A.电磁打点计时器B.电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_______(选填“A”或“B”)(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为，此时摩擦力的影响已经得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是______(选填“甲”或“乙”)。（3）消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码，接通打点计时器电源，松开小车，小车运动，纸带被打出一系列点，其中一段如题10-2图所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度Av=______m/s.9（4）测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用2k21AMvE算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g.实验中，小车的质量应(