2016年高考物理真题分类汇编六机械能解析

2016年高考物理试题分类汇编：六、机械能一、选择题1.（全国新课标II卷，16）小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点．A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的动能一定小于Q球的动能C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【答案】C【解析】由动能定理可知，2102mgLmv2vgL①由12ll，则PQvvA错2kQQEmgl1kPPEmgl大小无法判断B错受力分析TmgF向②2vFmL向③FFma向合④由①②③④得3Tmg2ag则pQTTC对PQaaD错2.（全国新课标II卷，21）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连．现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点，已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等．且π2ONMOMN，在小球从M点运动到N点的过程中A．弹力对小球先做正功后做负功B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差【答案】BCD【解析】由题意可知在运动过程中受力如下小球的位移为MN则从MA弹簧处于压缩态，则弹力做负功从AB弹簧从压缩变为原长，弹力做正功从BN弹簧从原长到伸长，弹力做负功，则A错在A点受力如下则Fmg合即ag，B对在B点弹簧处于原长则受力如下在A点时，F弹垂直于杆，则=cos=0PFV弹弹，C对从M到N小球与弹簧机械能守恒，则kPEE增减即0kNPMPNPNPMEEEEE重重弹弹由于M、N两点弹簧弹力相同，由胡克定律可知，弹簧形变量相同，则PNPMEE弹弹，即KNPMPNEEE重重，D对.3.(四川卷，1)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中A．动能增加了1900JB．动能增加了2000JC．重力势能减小了1900JD．重力势能减小了2000J【答案】C【解析】由题可得，重力做功1900J，则重力势能减少1900J，可得C正确D错误。由动能定理：GfkWWE可得动能增加1800J，则A，B错误。4.（浙江卷，18）如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37=0.6cos37=0.8，）。则A．动摩擦因数67B．载人滑草车最大速度为27ghC．载人滑草车克服摩擦力做功为mghD．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为35g【答案】AB【解析】由动能定理得：2cot45cot370mghmghmgh，解得：67，选项A正确；对前一段轨道：21cot452mghmghmv解得：27ghv，B正确；载人滑草车克服摩擦力做功2mgh,C错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度sin37cos37335mgmgagm，D错误，选AB.二、填空题1.（天津卷，9）（1）如图所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一个小滑块B，盒的质量是滑块质量的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ；若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对盒静止，则此时盒的速度大小为；滑块相对盒运动的路程。【答案】3v23vg【解析】试题分析：设滑块质量为m，则盒子的质量为2m；对整个过程，由动量守恒定律可得：mv=3mv共解得v共=3v由能量关系可知：22113()223vmgxmvm解得：23vxg三、计算题1.（全国新课标I卷，25）（18分）如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态。直轨道与一半径为56R的光滑圆弧轨道相切于C点，7ACRABCD，、、、均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点（未画出）随后P沿轨道被弹回，最高到达F点，4AFR。已知P与直轨道间的动摩擦因数14，重力加速度大小为g。（取3sin375，4cos375）(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。(3)改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点。G点在C点的左下方，与C点水平相距72R、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。【解析】（1）选P为研究对象，受力分析如图：设P加速度为a，其垂直于斜面方向受力平衡：cosGN沿斜面方向，由牛顿第二定律得：sinGfma且fN，可得：2sincos5aggg对CB段过程，由2202tvvas代入数据得B点速度：2BvgR（2）P从C点出发，最终静止在F，分析整段过程；由C到F，重力势能变化量：3sinPEmgR①减少的重力势能全部转化为内能。设E点离B点的距离为xR，从C到F，产热：cos(72)QmgRxR②由PQE，联立①、②解得：1x；研究P从C点运动到E点过程重力做功：sin(5)GWmgRxR摩擦力做功：cos(5)fWmgRxR动能变化量：0JkE由动能定理：Gfk弹代入得：125mgRW弹由EW弹弹，到E点时弹性势能E弹为125mgR。（3）其几何关系如下图可知：23OQR，12CQR由几何关系可得，G点在D左下方，竖直高度差为52R，水平距离为3R。设P从D点抛出时速度为0v，到G点时间为t其水平位移：03Rvt竖直位移：25122Rgt解得：0355gRv研究P从E点到D点过程，设P此时质量为'm，此过程中：重力做功：351''(6sin)'210GWmgRRmgR①摩擦力做功：6''6cos'5fWmgRmgR②弹力做功：12'5WEmgR弹弹③动能变化量：201''0J2kEmv9'10mgR④由动能定理：''''Gfk弹⑤将①②③④代入⑤，可得：1'3mm2.（全国新课标II卷，25）（20分）轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l，现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接．AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径RD竖直，如图所示，物块P与AB间的动摩擦因数0.5．用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后放开，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g．⑴若P的质量为m，求P到达B点时的速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离；⑵若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围．【解析】⑴地面上，PE重转化为PE弹，E机守恒∴PPEE重弹5PmglE，此时弹簧长度为lAB：能量守恒：PKBEEQ即215462BBmglmvmglvglBD：动能定理：22112222DBDmglmvmvvgl此后，物体做平抛运动：21422lylgttg22Dxvtl∴B点速度6Bvgl，落点与B点距离为22l⑵假设物块质量为'm则AB：能量守恒：''pKBEEQ'215''42Bmglmvmgl解得：'252'Bmglvglm若要滑上圆弧，则'0Bv≥，即'20Bv≥，解得5'2mm≤若要滑上圆弧还能沿圆弧滑下，则最高不能超过C点此时假设恰好到达C点，则根据能量守恒：'ppcEQE5'4'mglmglmgl解得：5'3mm故若使物块不超过C点，5'3mm≥综上：55'32mmm≤≤3.（天津卷，10）我国将于2022年举办奥运会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，如图所示，质量m=60kg的运动员从长直助滑道末端AB的A处由静止开始以加速度23.6/ams匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度24/Bvms，A与B的竖直高度差H=48m，为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5m，运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1530J，取210/gms（1）求运动员在AB段下滑时受到阻力fF的大小；（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。【答案】（1）144N（2）12.5m【解析】（1）在AB段匀加速运动：22Bvax；Hmgfmax代入数据可得144fN（2）BC段：221122cBmghWmvmvC处:2cNvFmgmR6NmFmg则R=12.5m4.（江苏卷，14）（16分）如图所示，倾角为α的斜面A被固定在水平面上，细线的一端固定于墙面，另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连，B静止在斜面上．滑轮左侧的细线水平，右侧的细线与斜面平行．A、B的质量均为m．撤去固定A的装置后，A、B均做直线运动．不计一切摩擦，重力加速度为g．求：（1）A固定不动时，A对B支持力的大小N；（2）A滑动的位移为x时，B的位移大小s；（3）A滑动的位移为x时的速度大小vA．【答案】（1）cosNmg（2）2(1cos)x（3）2sin32cosAgxv【解析】（1）支持力的大小cosNmg，（2）根据几何关系(1cos),sinxysxsx，且22xysss，解得2(1cos)sx（3）B的下落高度sinysx由动能定理：221122yABmgsmvmv又,ABxsvvtt则2(1cos)BAvv2sin32cosAgxv