2010年高考物理 机械能试卷汇编 新人教版

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1、2010年高考物理试卷汇编（必修二-机械能）机械能1、（全国卷）24如图，MNP 为整直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N、P端固定一竖直挡板。M相对于N的高度为h，NP长度为s.一木块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为，求物块停止的地方与N点距离的可能值。【答案】物块停止的位置距N的距离可能为或【解析】根据功能原理，在物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中，物块的重力势能的减少EP与物块克服摩擦力所做功的数值相等。 设物块的质量为m，在水平轨道上滑行的总路程为s，则 连立

2、化简得 第一种可能是：物块与弹性挡板碰撞后，在N前停止，则物块停止的位置距N的距离为 第一种可能是：物块与弹性挡板碰撞后，可再一次滑上光滑圆弧轨道，滑下后在水平轨道上停止，则物块停止的位置距N的距离为 所以物块停止的位置距N的距离可能为或2、（全国卷）25小球A和B的质量分别为mA 和 mB 且mAmB 在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放初距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正幢，设所有碰撞都是弹性的，碰撞事件极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。【答案】【解析】根据题意，由运动学规律可知，小球A与B碰撞前的速度大小相等，设均为，由机

3、械能守恒有 ks5u ks5u设小球A与B碰撞后的速度分别为和，以竖直向上方向为正，由动量守恒有 ks5u ks5u由于两球碰撞过程中能量守恒，故 联立ks5uks5u式得： ks5u ks5u设小球B能上升的最大高度为h，由运动学公式有ks5u 由式得ks5u 3、（北京卷）21如图，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经过3.0 s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角37，运动员的质量m50 kg。不计空气阻力。（取sin370.60，cos370.80;g取10 m/s2）求（1）A点与O点的距离L;（2）运动员离开O点时的速度大小; （3）运动员落到A

4、点时的动能。【答案】（1）75m （2）20m/s （3）32500J【解析】（1）运动员在竖直方向做自由落体运动，有 A点与O点的距离 （2）设运动员离开O点的速度为v0，运动员在水平方向做匀速直线运动， 即 解得：（3）由机械能守恒，取A点为重力势能零点，运动员落到A点时的动能为4、（新课标卷）16如图所示，在外力作用下某质点运动的图象为正弦曲线。从图中可以判断A在0t1时间内，外力做正功B在0t1时间内，外力的功率逐渐增大C在t2时刻，外力的功率最大D在t1t2时间内，外力做的总功为零【答案】AD【解析】根据P=Fv和图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，外力的功率先减小后增大，B错误。

5、t2时刻外力的功率为零，C错误MNEF5、（安徽卷）14伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小A只与斜面的倾角有关B只与斜面的长度有关C只与下滑的高度有关D只与物体的质量有关【答案】C【解析】伽利略的理想斜面和摆球实验，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变。物体由静止开始沿不同倾角的光

6、滑斜面（或弧线）下滑时，高度越大，初始的势能越大转化后的末动能也就越大，速度越大。选项C正确。6、（安徽卷）24如图，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是水平的，BD段为半径R=0.2m的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=5.0103V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度0沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.010-2kg，乙所带电荷量q=2.010-5C，g取10m/s2。(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)（1）甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨

7、道上的首次落点到B点的距离；（2）在满足(1)的条件下。求的甲的速度0；（3）若甲仍以速度0向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。AEBRDv0甲乙【答案】（1）0.4m （2） （3）【解析】（1）在乙恰能通过轨道的最高点的情况下，设乙到达最高点的速度为vD，乙离开D点到达水平轨道的时间为t，乙的落点到B点的距离为x，则 联立得： （2）设碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙，根据动量守恒和机械能守恒定律有： 联立得：v乙= v0 由动能定理得： 联立得： （3）设甲的质量为M，碰撞后甲、乙的速度分别为vM、vm，根据动量守恒和机械能守恒定律有： 联

8、立得： 由和，可得： 设乙球过D点的速度为，由动能定理得 联立得： 设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为，则有： 联立得：7、（上海理综）5高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是（ ）。A动能减少，重力势能减少 B动能减少，重力势能增加C动能增加，重力势能减少 D动能增加，重力势能增加【答案】C【解析】高度降低，重力做功，重力势能减少，动能增大。C正确。8、（上海理综）8如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108m，直径是98m。一质量为50kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取g=10m

9、/s2）（ ）。A重力势能为5.4104J，角速度为0.2rad/sB重力势能为4.9104J，角速度为0.2rad/sC重力势能为5.4104J，角速度为4.210-3rad/sD重力势能为4.9104J，角速度为4.210-3rad/s【答案】C【解析】以地面为零势能面，Ep=mgh=5010108J=5.4104J，角速度=2/T且T=1/(2560)s,所以角速度=4.210-3rad/s，C正确。9、（上海理综）40太阳能是清洁的新能源，为了环保，我们要减少使用像煤炭这样的常规能源而大力开发新能源。划分下列能源的类别，把编号填入相应的表格。石油 地热能 核能 天然气 风能 潮汐能类别

10、编号新能源常规能源【答案】；【解析】新能源有地热能、核能、风能、潮汐能；常规能源：石油、天然气。10、（上海理综）43纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一。若E1概念车的总质量为920kg，在16s内从静止加速到100km/h（即27.8m/s），受到恒定的阻力为1500N，假设它做匀加速直线运动，其动力系统提供的牵引力为 N。当E1概念车以最高时速120km/h（即33.3m/s）做匀速直线运动时，其动力系统输出的功率为 kW。【答案】3.1103；50【解析】纯电动概念车E1的加速度a=27.8/16=1.73m/s2，动力系统提供的牵引力F=ma+Ff=9201.73N+1500N=3

11、.1103N。动力系统输出的功率P=F牵v=Ffv=150033.3W=5104W=50kW。11、（上海物理）18如图为质量相等的两个质点A、B在同一直线上运动的v-t图像。由图可知（）（A）在t时刻两个质点在同一位置（B）在t时刻两个质点速度相等（C）在0-t时间内质点B比质点A位移大（D）在0-t时间内合外力对两个质点做功相等【答案】BCD【解析】首先，B正确；根据位移由v-t图像中面积表示，在时间内质点B比质点A位移大，C正确而A错误；根据动能定理，合外力对质点做功等于动能的变化，D正确；正确选项BCD。F30012、（上海物理）25如图，固定于竖直面内的粗糙斜杆，与水平方向夹角为30

12、，质量为m的小球套在杆上，在大小不变的拉力作用下，小球沿杆由底端匀速运动到顶端。为使拉力做功最小，拉力F与杆的夹角a_，拉力大小F_。【答案】600 【解析】，。因为没有摩擦力，拉力做功最小。13、（上海物理）30如图，ABC和ABD为两个光滑固定轨道，A、B、E在同一水平面上，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度为h，C点的高度为2h，一滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出。（1）求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离sC和sD；（2）为实现sCsD，v0应满足什么条件？【答案】（1） （2）【解析】(1)根据机械能守恒，, 根据平抛运动规律：, , 综合得，.

13、(2) 为实现，即,得，但滑块从A点以初速度分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出，要求，所以。14、（江苏卷）8如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B。然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（A）物块经过P点的动能，前一过程较小（B）物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少（C）物块滑到底端的速度，前一过程较大（D）物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长【答案】AD【解析】由于，动摩擦因数由A到B逐渐减小，两

14、过程倾角相同，前一过程加速度a1逐渐增大，后一过程加速度a2逐渐减小，即a1 a2。根据，P点距A端较近，所以 ，选项A正确。由于,且，P点距A端较近，无法确定两过程中Q的大小，选项B错误。因，动摩擦因数由A到B或由B到A变化相同，Wf相同，由动能定理：，所以物块滑到底端的速度相同。C错误。由于前一过程加速度a1逐渐增大，后一过程加速度a2逐渐减小，物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长，选项D正确。15、（江苏卷）14在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示，他们将选手简化为质量m=60kg的指点， 选手抓住绳由静止开始摆动，此事绳

15、与竖直方向夹角=300，绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取中立加速度g=10m/s2，sin530=0.8，cos530=0.6（1）求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F；（2）若绳长l=2m, 选手摆到最高点时松手落入手中。设水碓选手的平均浮力f1=800N，平均阻力f2=700N，求选手落入水中的深度d；（3）若选手摆到最低点时松手， 小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。【答案】（1）1080N （2）1.2m （3）见解析【解析】（1）机械能守恒 圆周运动Fmgm解

16、得F（32cos）mg人对绳的拉力FF则F1080N（2）动能定理 则d= 解得d=1.2m （3）选手从最低点开始做平抛运动 且由式解得：当 时，x有最大值 解得因此，两人的看法均不正确当绳长越接近1 . 5m 时，落点距岸边越远。16、（重庆卷）25某兴趣小组用如题25所示的装置进行实验研究。他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯，杯口上放置一直径为d,质量为m的匀质薄原板，板上放一质量为2m的小物体。板中心、物块均在杯的轴线上，物块与板间动摩擦因数为，不计板与杯口之间的摩擦力，重力加速度为g，不考虑板翻转。（1）对板施加指向圆心的水平外力，设物块与板间最大静摩擦力为，若物块能在板上

17、滑动，求应满足的条件。（2）如果对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力，冲量为，应满足什么条件才能使物块从板上掉下？物块从开始运动到掉下时的位移为多少？ 根据与的关系式说明要使更小，冲量应如何改变。.【答案】（1）（2）；I越大【解析】（1）设圆板与物块相对静止时，它们之间的静摩擦力为f，共同加速度为a由牛顿运动定律，有 对物块 f2ma 对圆板Ffma两物相对静止，有 ffmax 得Ffmax相对滑动条件 （2）设冲击刚结束时圆板获得的速度大小为v0，物块掉下时，圆板和物块速度大小分别为v1和v2。由动量定理，有 由动能定理，由 对圆板 对物块 有动量守恒定律，有 要使物块落

18、下，必须：由以上各式得：s分子有理化得s根据上式结果知：I越大，s越小17、（四川卷）25如图所示，空间有场强的竖直向下的匀强电场，长的不可伸长的轻绳一端固定于点，另一端系一质量的不带电小球，拉起小球至绳水平后，无初速释放。另一电荷量、质量与相同的小球，以速度水平抛出，经时间与小球与点下方一足够大的平板相遇。不计空气阻力，小球均可视为质点，取。（1）求碰撞前瞬间小球的速度。（2）若小球经过路到达平板，此时速度恰好为O，求所加的恒力。v1O（3）若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在点下方面任意改变平板位置，小球均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力。【答案】【解析】（1）设P

19、的加速度为a0、到D点的竖直速度为vy，合速度大小为v1,与水平方向的夹角为，有 联立上述方程，代入数据解得：v1=6m/s =300 （2）设A碰前速度为v2，此时轻绳与竖直线的夹角为，由动能定理得： 设A、P碰撞后小球C的速度为v，由动量守恒定律得： 小球C到达平板时速度为0，应做匀减速直线运动，设加速度的大小为a 有xyqE2mgF 设恒力大小为，F与竖直方向的夹角为，如图，根据牛顿第二定律，得： 代入相关数据解得： （3）由于平板可距D点无限远，小球C必做匀速或匀加速直线运动，恒力F1的方向可从竖直方向顺时针转向无限接近速度方向，设恒力与速度方向夹角为，有：vqE2mgF1在垂直于速度

20、方向上，有： 则F1的大小满足条件为 （式中）18、（福建卷）17如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图（乙）所示，则 KS*5U.C#OA时刻小球动能最大B时刻小球动能最大C这段时间内，小球的动能先增加后减少D这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【答案】C【解析】小球在接触弹簧之前做自由落体。碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0即重力

21、等于弹簧弹力时加速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能。上升过程恰好与下降过程互逆。由乙图可知t1时刻开始接触弹簧；t2时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小；t3时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；t2t3这段时间内，小球的先加速后减速，动能先增加后减少，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能。19、（福建卷）22如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。t=0时，电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零，加速度aB=10m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mg均为2.0

22、kg,A、B之间的动摩擦因数1=0.05，B与水平面之间的动摩擦因数2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。求（1）物体A刚运动时的加速度aA（2）t=1.0s时，电动机的输出功率P；（3）若t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为P=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）物体A在水平方向上受到向右的摩擦力，由牛顿第二定律得，KS*5U.C#代入数据解得（2）时，木板B的速度大小为，KS*5U.C#木板

23、B所受拉力F，由牛顿第二定律有，KS*5U.C#解得：F=7N，电动机输出功率 。（3）电动机的输出功率调整为5W时，设细绳对木板B的拉力为，则，解得，KS*5U.C#木板B受力满足，所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。设这一过程时间为，有，KS*5U.C#这段时间内片的位移，由以上各式代入数据解得：木板B在到3.8s这段时间内的位移。20、（浙江卷）22在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中。设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节（取g=10

24、m/s2）。求：（1）运动员到达B点的速度与高度h的关系；（2）运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离Smax为多少？（3）若图中H4m，L5m，动摩擦因数0.2，则水平运动距离要达到7m，h值应为多少？HLhAB【答案】（1）（2）（3）2.62cm或0.38cm【解析】（1）由A运动到B过程：（2）平抛运动过程： 解得当时，x有最大值，（3）解得21、（广东卷）35如图15所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起，静止于b处，A的质量是B的3倍。两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终沿轨道运动。B到b点时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的3/4，A与ab段的动摩擦因数为，重力加速度g，求：（1） 物块B在d点的速度大小;（2） 物块A滑行的距离s【答案】（1）（2）【解析】（1）B在d点，根据牛顿第二定律有： 解得：（2）B从b到d过程，只有重力做功，机械能守恒有：AB分离过程动量守恒有：A匀减速直线运动，用动能定理得，联立，解得：