2004-2013十年高考物理大全分类解析专题08机械能汇总

1、2004-2013 十年高考物理大全分类解析专题 08 机械能一. 2013 高考题1.（2013 全国新课标理综 II 第 20 题）目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。 若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列说法正确的是A.卫星的动能逐渐减小B.由于地球引力做正功，引力势能一定减小C. 由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D. 卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小答案.BD。【命题意图】本题考查卫星的运动、机械能*功能关系、动能定理及其相关知识 点，意在考查考生综合应用相关知

2、识分析卫星运动的能力。亠【解题思路】由于空气阻力做负功，卫星轨道半径变小，地球引力做正功，引 力势能一定减小，动能増大，机械能减小，选项M错误B正确。根据动能定理, 卫星动能增大，卫星克服阻力做的功小于地球引力做的正功而地球引力做的正 功等于引力势能的减小，所以卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小，选 项D正确。【命题分析】此题提岀了引力势能，可类比重力势能。引力势能属于卫星和地球 这个系统的。地球引力做功，弓I力势能减小；克服地球引力做功，引力势能2.（2013 高考山东理综第 14 题）如图所示，楔形木块abc 固定在水平面上，粗糙斜面abb 处安装一定滑轮。质量分别为M m （ Mm

3、 的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜 面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中A.两滑块组成系统的机械能守恒B.重力对 M 做的功等于 M 动能的增加C. 轻绳对 m 做的功等于 m 机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于M 克服摩擦力做的功笞案=CD解析由于斜面詬粗糙， 在两滑块沿斜面运动的过程中两滑块组成系统的机 械能不守恒，选项A错误。由动能定理，重力对切做的功大于朗动能的增加，选项B错误。由功能关系，轻绳对rr做的功等于rr机械能的増加，选项C正确。由功能关系可剜两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力

4、做的功选 项D正确。3.（2013 高考安徽理综第 17 题）质量为 m 的人造地球卫星与地心的距离为r 时，引力势能可表示为E=-GMm，其中 G 为引力常量，M 为地球质量。该卫星原来的在半径为R 的轨r道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为 艮，此过程中因摩擦而产生的热量为和光滑斜面 bc 与水平面的夹角相同，顶角A.GMm1-1)B.GMm1-1)R2RR-!R2C.1GMm1-1)D.1GMm1-1)2R2&2RR2【答案】C【解析】卫星降低轨道，减少的引力势能，的轨道上绕地球做匀速圆周运芒的动畑寸心咪卫星在半径杠的轨道上绕

5、地球做匀速圆周运动药丽口尸丄沪丄 空巴，动能增加厶22R.E严竺空由功能矢丟是 E 匸江匕亠、联立解得；此过程屮因摩擦丽产1R： 迅生的热量为gG咖十存所以正确选项为4. （ 2013 全国高考大纲版理综第 20 题）如图所示，一固定斜面倾角为30, 质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动， 的大小g。物块上升的最大高度为H则此过程中，物块的（A. 动能损失了 2mgHB. 动能损失了mgHC. 机械能损失了mgHD.机械能损失了1答案：AC解析：分析小物块沿斜面上滑，根据题述可知，物块所受滑动摩擦力为仁0.5吨, 由动能定理， 动能损失了/H/sin30 +mgH=2

6、/ngH ,选项A正确B错误。 由功能 关系， 机械能损失/H/sin3O=mgHf选项匚工确D错误。5。（2013 高考江苏物理第 5 题）水平面上，一白球与一静止的灰球碰撞，两球质量相等。碰撞过程的频闪照片如, .11-1-(j-)=6丄川 -R.R、 R1AT由R,可得卫星在半径为R.加速度大小等于重力加速度O图所示，据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的(A30%(B)50%(C)70%(D)90%答案：a 解析；由图可知碰桂洁白琮速度夫列减小到原来的06倍，灰球速度 大约是白球碰撞前速度的0.6倍。碰撞过程严羔统损尖的动能1mvz-1 n?(0.6v);1 /7i(0.

7、6)-=0.28X1-据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的20%远项A正确。6.( 2013 高考天津理综物理第 2 题)我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子 3000m 接力三连冠.观察发现，“接棒”的运动员甲 提前站在“交捧”的运动员乙前面. 并且开始向前滑行，待乙追上甲 时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程 中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则A 甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B. 甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C. 甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D. 甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功答案:B解析：冲量是矢量.

8、甲乙相互作用时，二者相互作崩力相等.甲对乙的冲量大小 一定等于乙对甲的冲量的大小.但是方向相反，选项A错误。由动量定理.甲、 乙的动量变化一定大小相等方向相反，选项3正确。甲乙相互作用过程，是非弹 性碰撞，机械能不守恒，所以选项CD错误。7。(2013 高考江苏物理第 9 题)如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物 块相连。弹簧处于自然长度时物块位于o 点(图中未标出)。物块的质量为 m AB=a 物W 撤去拉力后物块由静止向左运动，经 O 点到达 B 点时速度为零。重力加速度为 go则上述过程中(A)物块在 A 点时，弹簧的弹性势能等于V-1卩mga2(B) 物块在 B 点时，

9、弹簧的弹性势能小于W3卩mga2(C)(D)答案:经 O 点时，物块的动能小于W W卩mga物块动能最大时，弹簧的弹性势能小于物块在B 点时弹簧的弹性势能BC块与桌面间的动摩擦因数为卩。现用水平向右的力将物块从O 点拉至 A 点，拉力做的功为解析；设物块在A点时，弹簧的弹性势能等于E-用水平向右的力将物块从0点拉至A点，拉力做的功为伙氓虻叩 g 2A,物块在A点时，弹簧的弹性势能E 沁大于rnqQj选项A错误.由于物块与桌面间有摩擦，0A大于0B,物JB块从0到A再由A到8的过程克服摩擦力做功Bfng * OA 十叩 ge大于才p.mgoc由功能关系，物块在B点时，弹簧的弹性势能小于W-mgo

10、t选项B正确。物块从0到A再由A到0的过程，克服摩擦力做功2mg 5,大于片妙 所以 经0点时，物块的动能小于Wmga,选项匚正确。当物块运动到从A向B运 动.弹簧弹力等于摩擦力时物块的刼能最大此时弹簧处于拉伸状态；运动到B点时弹簧处于压缩状态，根据题述不能判断这两个位置弹簧的弹性势能的大小, 选项D错误。，8. （2013 高考福建理综第 20 题）（15分）如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于 O 点，T 端系一质量 m=1.0kg 的小球。现将小球拉到 A 点（保持绳绷直） 由静止释放，当它经过B 点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C 点。地面上的 D 点与 OB 在同一竖直线上，

11、已知绳长 L=1.0 m，B 点离地高 度 H=1.0mAB 两点的高度差 h=0.5 m，重力加速度 g 取 10m/s ,不计空气 影响，（1）地面上 DC 两点间的距离 s ；（2）轻绳所受的最大拉力大小。解析土1）小球从人到B的过二中耕權竈守恒d mgh=iITIVE2,小球从B到C做平抛运动，存令直方向丄有；- =g在水平方问上有：戸wt,联立解得：4（2）小球下摆到达B点时,鬼的拉力科的合力提供向心力，有：Rmg=rrL联立解得；F=20N根据牛顿第三定律，r=-F,轻绳所受的最大拉力大小为丫梟2012 年咼考题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

12、动至最高点的过程中，vt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1【答秦】AC【解析】前駆内货物加速向上运动，加速度向上，处于超重状态，选项A正 确？聂后25内货物喩速向上运动，加速度大小为301/5受剖了拉力，选项B错误；前対内与最后卞内货物的平均速度相同，选项C正确；第躬末至 第5月末的过程中，赁物向上匀速运动，动能不变，重力势能増大，机械能増 大，选项D错误【考点定位】此题考查速度图象及其相关知识。2.（2012 福建理

13、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.【答案儿D【解析儿由于斜面表面光滑，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網错误；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 g 护叫A下落时间t尸I,重力做功的平均功率p尸号空w妙舄；B下滑时间上尸

14、上爺*重力做功的平均功率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.B.C.3九N大于滑块重力选项B正确A错误，由机械能守恒定律可剜h越大，滑 块滑至B点速度越大，向心加速度越大. 块滑至B点时加速度 m 越大，速度越大，【考点定位】此题考查机械能守恒定律*,重力做功的平均功率相同，选项D正N 大于滑块重力N 越大表明 h 越大N 越大表明 h 越小【答案儿0C【解析】：滑块滑至巳点

15、，加速度冋上，滑道对滑块支持力大于重滑道支持力越大。 所以N越大表明滑h越大，选项匚正确D错误。牛顿第二定律及其相关知识。PB=megsln日4.（2012 安徽理综）如图所示，在竖直平面内有圆弧轨道，半径 OA 水平、OB 竖直，一个质量为 m 的小球自 A 的正半径为R 的上方 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1mgR24.【答案】D【解析】 根据小球沿轨道到达最高点B吋恰好对轨道没有压力， 其速

16、度满足mg=mv:/RJ在B点时动能为二叩评小球从P到8的运动过程中，重力做功mg/?,机械能减少怕g鬥选项AB错误；合外力做功二他 gR#克服摩擦力做功mgR,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，其中四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为处静止释放，最后能够从A.小球落到地面时相对于2、RH -2R2 22RH -4R2C. 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H.in= 5R/25*【答案儿BC解析】由机械能守恒定律，即详，解得小球从A端 水平抛

17、出时的速度戶任7亓W由平抛运动规律，22；历，联立解得s选项A错误B正确，小球能从细管人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) 5R3(C) 4R3(D) 2R3AB段和BC段是半径为R的H的管口DA端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是(A点的水平位移值为B.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为第18题z M/ X【答案儿【解析】；将卫由静止释放，由机械

18、能守恒定律，加gR-m呂R匚讪宀解得A落地时E的速度v=J亡，由竖直M噫动规律可得B竖直上抛运动高度% =R3,所以月上升的最大髙度是R+R3=43.选项C正确。【考点定位】此题考查机械能守恒定律、竖直上抛运动。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】；阮【解析】；在任何情况下，修;本重力巧能的减少都等于重力对物体所 做的功，选

19、项A错误，根据动能定理，合力对韧体所做的功等于物体动能的改变量，选项B正确，物体的重力聲能是物体J.之间的相互作用能，其大小与势 能零点的选取有关，选项C工确；当D艺专做功的情况下，运动物体动能的减 少量才等于其重力势能的増加量 也dD错误。【考点定位】此题考查重力做及、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

20、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B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；（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数。8.【答案儿Cl） AE=/ngLcos;（2）W/=- mgLcosO;（3）= mgLcosi?oFs【解析儿（1）摆極在上述过程中损失的机械能Ewgg*；（2）在上述过程中摩擦力对摆镀所做的功ly-iTigtccsi?;（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数；丄mgLccs【考点定位

21、】此题考查功能关系及其相关知识。9.（2012 海南物理）如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中轨道，BCD 是圆心为 O 半径为 R 的 3/4 圆弧轨道，两轨道相切于 小球从AB 是长为 R 的水平直B 点。在外力作用下，一 已知小球刚好能沿圆轨道A 点由静止开始做匀加速直线运动， 到达 B 点时撤除外力。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。/(1)不球在BCD段运动时：受到重力住、轨道正压力N的作用，如图所示。据题意,4,且小球在最高点C所受轨道的正压 力为零。W设小球在C点的速度大小为 g 根据

22、牛顿第二定律有，mg=ni R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畑有1、1 “ “ 由于小球在AB段由静止开始做匀加速运动,i殳加速度大小为af有Z=2aR,联立解得AB段运动的加遠度的大小圧兀2.(2)设小球在D点处的速度大小为VD,下落到A点时的速度 大小为v,由机械能守恒定律有:玄倍二2吨Z+mqR，设小球从D点运动到A点所用的时间为t,由运动学公式得,【考点定位】此题考查机械能守恒定律、牛顿第二定律及其相关知识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 I 后以速度 v 飞离桌面，最终落在水

23、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6(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。由运动学公式,10.【答案儿CI）s=O.9Omfr（2）0-90Jc（3）4.0m/so【解析】：（1）由平抛运动规律，有竖直方向hpAg水平方向s=vtF联立解得水平距离（2）由机械能守恒定律，动能 E 以+ingh=0.90J（3）由动能定理，有

24、 屮 m萨斗m旳：解得初速度大小妒45/気【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 卩1=0.4。 工件质量M=0.8kg， 与地面间的动摩 擦因数卩2=0.1。（取 g=10m/s ）（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、

25、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。求 F 的大小当速度时，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】（lh=0k2mo（20F=8.5NO【解析】（1）物块从点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理得 叩口/屮仍卩二CI代入数据彳票（2）设物块的加速度大小为 rP点弓圆心的进线与竖直方向间的夹角为8 8 * *由几何关系可得土CCS!?=-* *根据牛顿第二定律，对物体方mgtani?=rra, 对工件和物体整体有F仙附

26、咖才附十利矢宀 联立式，代入藪据备F=8.5N设物体平抛运动的时间丿二平位移 f 物块落点与纱间的距离为x：f由运动学公式可得：h4?-x=x2-Rsin 0联立无代入数据得比二曲仏【考点定位】此题考查动能定理、牛顿第二定律、平抛运动规律及其相关知 识。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 I 时，装置可安全工作。一质量为m 的小车若以速度V。撞击弹簧，将导致轻杆向右移动I/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）（2）（

27、3）rtirti（3）当叫往-羊时，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 ；求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm；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。WWW轻杆12【答案儿Cl）”0V2rri2rri【解析儿（1）轻杆开始移动时，弹簧的弹力 + 且F=f,解得x=f/k,设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为w,贝I小车从撞击到停止的过程中，A动能定理孑* Vlp-0- mvy 42同理小车以.撞击弹簧-fi-W=O丄砂J,联立解得：吩点+工 G)设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为叱，l/nvr=W,由联立解得=叱认# 2w当vvS时，凸【考点

28、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Vo沿水平方向跳向另一侧坡面。如图所示，以沟底的 0 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=1x2,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go2h(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？【解析Is (1)由平抛运动规律.x=votT2h-y= gt2?联立解得焙。由动能定

29、理，mg（2h-y）=Ek-mvjS动能的最小值为E.伯存彳mgha.【考点定位1考查平抛駐动规律、动能定理及其相关知识。三.2011 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、【解析儿变轨后轨道半径土會大，速度减小，

30、卫星动能减小，引力势能増大.选 项D正确。【答案】；D【点评】卫星正常运行时动能和引力势能之和保持不变。2. （2011 新课标理综第 15 题）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. 直增大B. 先逐渐减小到零，再逐渐增大C. 先逐渐增大到某一值，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【解析儿 若该恒力与开始时二速运动渝方向夹甬小于90S则该恒力做正功. 该质点的动能一直增大，选项A U确；芝及恒力三幵始时匀速运动的方向相反， 则该恒力先做负功，待速度减丁到零后该恒力做正功，该质点的动能先逐渐减小 到零，再逐渐増大，选项B正确若该恒

31、力八怡时匀速运动的方向夹角大于90s、则该叵力先做负功，后槟正功，穴虑的动能先逐渐减小至某一非零的最 小值，再逐渐土曽大，选项D正确.【答案】；ABD【点评】此题考查动能定理艺累相关知士点。3. （ 2011 新课标理综）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，至最低点时解得E =nng(2h-+voz+gh-gh)当4gh_ _寸二十呂h,目卩VQ=旺+曲祸时，他落在坡面时的动能最小&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，弹力做负功，弹性势能增加C. 蹦极过程中，运动员

32、、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.答案；ABC【解析】；运动员到达最低点前高度始终减小，重力势能始终减小，选项A正确, 前极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加，选项B错误；蹦极过 程中，运动凰 地球和蹦极绳所组成的系统机械能守叵，重力势能的改变与重力 势能零点的选取无关，选项C正确D错误。【答案】：ABC4. ( 2011 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n=1000kg 的混合动力轿车，在平直公路上以Vi=90km/h 匀速行驶，发动机的输出功率为P=50kW 当驾驶员

33、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%专化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求(1)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；(2) 轿车从 90km/h 减速到 72km/h 过程中，获得的电能E电；(3)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。丄解析(1)汽车牵引力与

34、输出功率关系P二民 将P=50kV;yl=90kmh=25ms代人得F=pn=2X10?N.当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有戶FWX10汎。(2)在减速运励过程中，注意到发动机只有P用于汽车的牵引。根据动能定 理有1D._1 - 1、J丁 丁耳民入数据得Pt=1.575X10Ufl电源获得电能为E ,=0. 5X -Pr=6.3 X 104Jc甘艮据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为匸在此过 程中.由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服狙力做功， 代入数据得r=31.5m&5 (2011 北京理综卷)如图所示，长度为I的轻绳上端固定在 O 点，下端系一质量为

35、m 的小球(小球的大小可以忽略)。(1)在水平拉力 F 的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为a，小球保持静止，画出此时小球的受力图，并求力F 的大小。(2)由图示位置无初速度释放小球，求当小球通过最低点时的速度 大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。【解析】；(1)受力图见右。根据平衡条件，应满足Tcosc/=mS)Tsina=F拉力大小F=mgtand &(2)运动中只有重力做功，系统机械能守恒，fngj l-cos(z；= - m/c则通过最低点时，小球的速度大小v=2g/(l-cos l根据牛顿第二定律 ,Tf-mg=m ,I解得轻绳对小球的拉力r-aig+oi = mg/(3-2c

36、0sy,：,方向竖直向上I【点评】此题考查受力分析、电场力平衡条件、机械能守叵定律、牛顿运动定 律等知识点。6 (2011 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，在弹簧上段放置一粒鱼饵，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

37、g。求：(1)质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时的速度大小vi；(2)弹簧压缩到 0.5R 时的弹性势能 Ep；(3)已知地面与水面相距 1.5R，若使该投饵管绕 AB 管的中轴线 00 在90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2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m3大面积 S 是多少？6一解析；此题考查平抛运动规律牛顿运动定律、竖直面内的圆周运动、机械能 守叵定律等知识点。(1)质量为m的鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则mg=m土,R解得比=J収一(2)弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒

38、定律有Fj=oig(1.5R+R+-mvi2t由式解得EP=3mgR9（3）不考虑因缓慢转动裝置对鱼馆it度大小的影响，质量为m的鱼馆离开管口C后做平抛运动。设经过t时间落到水面上 离 g 的水平距离为卩 由平抛运 动规律有4.5R= - gt:3x1=y1t+R,由式解得当鱼饵的质量为2m/3时，设其到达管口C时速度大小为畑 由机械能守恒定律 有由式解得V-=2质量为2m/3的鱼饵落到水面上时，设离06的水平距离为心贝lJx;=v-t+RT由式解得x；=7R.鱼饵能够落到水面的最大面积5,佗J拒亍冗小或呂.25TIR咲四.2010 年高考题1解析】以地面为零势能面.他到达最高处时的重力势能为

39、E0=rngh=5CX10X108J=5.4xl04J,周期T=25rnin=150g角速度为cj=2n/r=4.2xlCr3rad/s,选项（:正 确。【答案】C点评1 此题以锦江乐园的摩天轮为命题素材，考查重力势能和匀速圆周运动等亠2.（ 2010 福建理综）如图 6（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 6（乙）如 示，贝 UA.t1时刻小球动能最大

40、一 _叫R+叫（評丛g=10m/s2)()。5.4x104J，角速度为 0.2rad/s4.9x104J，角速度为 0.2rad/s5.4x104J，角速度为 4.2x10-3rad/sA.重力势能为B.重力势能为C.重力势能为D.重力势能为4.9x104J，角速度为 4.2x10-3rad/s1 （2010 上海理综）如图 5 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（取压力传越器J/B.t2时刻小球动能最大C. t2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D

41、. t2t3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cma比时刻小球刚扶触弹託 重力九弹力,小球向下继续加速, 当弾力増大到等于重力时，小球速度最大，动能最大；上吋刻对应弹力最大.小 球下落到最低点，动能为零，强住势狀：大.茎AB错误，匕时刻对应小球向 上运动即将脱离弹簧的瞬时，弹力为零.上这段时间内，小球的动能先増加 后减少，小球加的动能和增和北重力势能一已寻于弹簧减少的弹性势能.选项C正确D错误。【点评】小球与弹簧组成的系统，二矶械能守恒，当弹力增大或减小）到等于 重力时，小球速度最大，动能最弋。要能够从弹簧弹力F随时间变化的图象中 找出各个时刻小球受力情况和运动情?S3.（2

42、010 安徽理综）伽利略曾设计如图 9 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 处有钉子，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【解析】摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点，说明摆球的机械能守恒& 当物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面或弧线）下滑时，只有重力做功，机 械能守叵，其末速度的大小

43、只与下滑的高度有关，选项C正确，【答案】C点评 1 物体沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，机械能守叵，此题以伽 利略摆球实验切入，考查机械能守恒定律。4.（ 2010 上海理综）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【解析】不考虑空气阻力，运动员下落过程中只有重力做功，重力势能減少,动 能増加，选项C正确。【答案】C【点评 1 如杲不考虑空气阻力，所有抛体运动（竖直上抛、竖直下抛、斜抛、平 抛、自由落体等认机械能守恒。5.（ 2010 山

44、东理综）如图 11 所示，倾角 7=30。的粗糙斜面固定在地面上，长为I、质量为 m 粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与图9软绳相连，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面） 在此过程中A. 物块的机械能逐渐增加B. 软绳的重力势能共减少了mgl/4C. 物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D. 软绳的重力势能的减少小于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所做的功之和析】物块由静止释放后，物块受到竖直向上的拉力作坤，拉力对物块做负功. 物块的机械能逐渐减少，选项A错误；粗细均勻、质量分布均匀的软绳其重心在 软绳的中心，

45、初状态，软绳重心在距斜面最高点/ 末状态，软绳重心在距斜 面最高点在匕过程中软绳的重力势能共减少了mg丿洱）-mg （-1/1） -mg叽选项B正确，物块重力势能的减少、软绳的重力势能的减少之和等于二者増 加的动能和软绳克服摩擦力所做的功，选项匚错误，由功能关系可知，软绳的重 力势能的减少加上物块机械能的减少等于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所 做的功之和，所以选项D正确。【答案】BD*【点评】 本题考查机械能守叵定律、动能定理、功能关系等知识点，意在考查 考生理解能力.分析能力和综合运用知识的能力*6. （ 2010 福建理综）如图 4 所示，物体 A 放在足够长的木板 B 上，木板 B 静

46、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=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知 A 的质量 mA和 B 的质量 m 均为 2.0kg,A、B 之间的动摩擦 因数卩1=0.05 , B 与水平面之间的动摩擦 因数卩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 aAt1=1.0s 时，电动机的输出功率P;（3）若t1=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，t2=3.8s 时物体 A 的速度为 1.2m/s。则在 t1=

47、1.0s 到 t2=3.8s 这段时间【解析人（1）物体A在水平方问上受到向右的摩擦九 由牛顿第二定律得 耗人数据解得a=0.5m/sLe（2）t=1.0s时*木板B的速度大小为v：=OBti木板B受到拉力F,由牛顿第二定律得F-比叫g-ge +mB/Cj= mg电动机输出功率Pd联立上述各式并代人数据解得P-7W.3电动机的输出功率调整为FWW时，设纟田绳对木板B的拉力为尸,则 U 代人数据解隹r=5No木板B受力满足尸屮 二“旳屮“惘丄+巾日冶二。，所以木板8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仏B速度相等。设这一过程时间为广，有叱=口心+门 这段时间内0的位移S：=

48、 /IVAB速度相同后，由于且电动机输岀功率恒定，A. B将一起做加.速度逐渐减小的变加速运动。由动能定理得P（t2 -S2=伽”嘶）巾*丄电动机吩2 - t-k）-日）g s2=-由CW并代人数据諒得木板B在t:=1.0s到这段时间内的位移为沪s+S2=3.O3rr内木板 B 的位移为多少？【点评】：此题将牛顿运动定律、功和功率、动能定理、摩擦力等综合在一起考查，题目设 置了梯度，有一定难度。7( 2010 北京理综)如图，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从0点水平飞出，经过 3.0 s 落到斜坡上的A点。已知0点是斜坡的起点，斜坡与水平面 的夹角 尸 37 ,运动员的质量mF50 kg。不

49、计空气阻力。(取 sin 37 = 0.60 , cos37= 0.80 ; g 取 10 m/s )求(1)A点与0点的距离L；(2) 运动员离开0点时的速度大小；(3) 运动员落到A点时的动能。【解析儿(1)运动员在巴宜方向驾自由落件运动，有设运动员离开0点的朗支为心 辽 *任水平方向做匀速直线运动，即解得旳=20 rrr/s(3)运动员由0点到A,由动竄定理,匚八血37N,丄皿内二Jr解得5尸3250Dh【点评】：此题以跳台滑雪运动切入，考查动能定理、平抛运动等知识点。8. (2010 山东理综) 如图 8 所示，四分之一圆轨道 0A 与水平轨道 AB 相切，它们与另一水 平轨道 CD

50、在同一竖直面内，圆轨道 0A 的半径 R=0.45m,水平轨道 AB 长 S1=3m, 0A与 AB 均光滑。一滑块从 0 点由静止释放，当滑块经过 A 点时，静止在 CD 上的小车在 F=1.6N 的水平恒力作用下启动，运动段时间后撤去力 F。当小车在 CD 上运动了 S2=3.28m 时速度v=2.4m/s，此时滑块恰好落入小车中。已知小车质量 M=0.2kg, 与 CD 间的动摩擦因数 =0.4。(取 g=10m/s2)求(1) 恒力 F 的作用时间 t。(2) AB 与 CD 的高度差 h。【解析】(1)设小车在恒力F作坪下的位移为h由动能定理H-迅皿=刖川解得/=2m;由牛顿弟二定律

51、F屮MgW口解j#a=4m/sS：由运动学公式i =解得匸 R 仏-SIU J（2）滑块由0滑至人的过程，由动能定理，mgR =i ,解得vA=yjlgR 故滑块离开8后平抛时间与小车撤掉恒力F后运动时间相同中 由牛顿第二定律得梓 MgW”由运动学公式得v=at-aY由平抛规律得护联立解并代人数据得h二0.8化【点评】此题考查动能定理、牛顿运动定律、平抛运动、匀变速直线运动规律等。答案：A【解析】上升的过程中，重力做负功，阻力f做负功，由动能定理得-（mgh+fh=0- +mv-，解得小物块上升的最大高度 A、,划1-丄对上升和下落的全过程，重力做功为零，只有阻力做功，应用动能定理，得-2fh

52、- mvi2,J22解得小物块返回抛岀点的速度EEZ,所以选项A正确q 陀+丁【点评】若题中所述问题涉及初末速度或初末动能，容易表达出或己知过程中各 个力所做功，一般首选动能定理此题也可利用牛顿运动定律和匀变速直线运动 规律解答。.五.2009 年高考题1.（ 2OO9 年全国卷H）以初速度Vo竖直向上抛出一质量为 气阻力 分别为A.f大小不变。已知重力加速度为m的小物块。假定物块所受的空g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率C.2VoV。mg - fmg f2g （1）mg和2VoVo2g（1益）mgmg f2g（1益）mg mg f滑块在AB段运动时间为mg和Vo2Vo62.（20

53、09 广东物理）某缓冲装置可抽象成图4 所示的简单模型。图中 ki、k2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确 的是A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B.垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C. 垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D. 垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变【答案】BD.【解析】不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，选项人错误，在垫片向 右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大.选项E正确; 由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律F=kZlx可知，两弹簧的型变量不同, 则两弹簧的长度不相等，选项C错误；在垫片向右运动的过程中，由于弹簧的 弹力做功

54、，则弹性势能将发生变化，选项D正确.3. （2009 江苏物理）如图所示，两质量相等的物块 A、B 通过一轻质弹簧连接，B 足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限 度内。在物块A 上施加一个水平恒力， A、B 从静止开始运动到第一次速度相等的过程中， 下列说法中正确的有A. 当 A、B 加速度相等时，系统的机械能最大B. 当 A、B 加速度相等时，A、B 的速度差最大C. 当 A、B 的速度相等时，A 的速度达到最大D. 当 A、B 的速度相等时，弹簧的弹性势能最大答案；BCD【解析】处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析， 使用图象处

55、理则可以使问题大大简化。对丄B在水平方向受力分析如图，斤为 弹簧的拉力；当办速度大小相同为&时*对A有戸一兀=阮匕，对日有Fx=ma ,得石二 ,在整个过程中A的合力（加速度）一肓减小而B的合力加速度） 一直增大，在达到共同加速度之前A的合力加速度）一直大于日的合力（加 速度）*之后A的合力加速度一直/卜于日的合力加速度）一两物体运动的 图象如图，口时刻.两物休抑速度相等，斜率相同，速度差最大，亡时刻两物体的速度相等，速度达到最大值，两实线之间围成的面积有最大值即两物体的 相对位移最大，弾簧被拉到最长，除重力和弾簧弾力外其它力对系统正功，系统 机械能増加.口时刻之后拉力依然做正功，即加

56、速度相等时，系统机械能并非最 大值。4.（2009 山东理综第 22 题）图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为 30,质量为 M 的木箱与轨道的动摩擦因数为3。木箱在轨道顶端时，自动装货装置WWWA图4（第9题躍将质量为 m 的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑 下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。 下列选项正确的是A. m = MB. m = 2MC.木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D.在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中， 减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能， 答案： 解析：

57、对木箱下滑受力分析， 由牛顿伊二定律， 下滑加速度al=gSin 9卩geose；对木箱上滑受为分析.田牛顿第二定律,上滑加速度a2=gsin6 + ngcoSe；选项c正确。对上滑和下滑的整程，由能量守恒定律，k（m+N0gLcos 6十卩Mg cos B gLsin日），:-J m=2Mf选项A错误B正确在木 箱与货物从顶端滑到最低点的过丹；血少的重力务能一部分转化为弹簧的弹性 势能，另一部分克服摩擦力做功，远项D错误。6. （09 浙江理综）某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点 A 出发，沿水平直线轨道运动L 后，由 B 点进入半径为 R 的光滑竖直圆轨道，

58、离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C 点，并能越过壕沟。已知赛车质量 m=0.1kg,通电后以额定功率 P=1.5W 工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为 0.3N ,随后在运动中受到的阻 力均可不计。图中 L=10.00m, R=0.32m, h=1.25m, S=1.50m。问：要使赛车完成比赛，电动 机至少工作多长时间？（取g=10m/s2）【解析】设赛车越过壕沟需要的最小速度为比，由平抛运动的规律5二心h- gf2,联立解得 =3m/s设赛车恰好越过圆轨道，对应圆轨道最高点的速度为心最低点的速度为心由 牛顿第二定律及机械能守恒定律mg=mVj2/R m vj2= m Vj2+mg

59、2R 联立解得V3= 7 =4m/s通过分析比较，赛车要完成比赛，在逬入圆轨道前的速度最小应该是咛n=4m/s设电动机工作时间至少为匕根据动能定理，P 甘 L、仁由此可得仔2.53办【点评】解答此题常见错误是，把赛车越过壕沟需要的最小速度比当作赛车要 完成比赛，在进入圆轨道前的最小谨度。此题考查平抛运动竖直圆周运动、机 械能守恒定律、动能定理、牛顿运动定律等。5 (09 安徽理综)过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成，B、C D分别是三个圆形轨道的最低点，B、C间距与C D间距相等，半径R=2.0m、R=1.4m。一个质量为 m=

60、1.0kgkg 的小球(视为质点)， 从轨道的左侧A点以 Vo=12.Om/s 的初速度沿轨道向右运动，A、B间距Li=6.0m。小球与水平轨道间的动摩擦因数 卩=0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相 互重叠。重力加速度取 g=10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字。试求(1) 小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L应是多少；(3) 在满足(2)的条件下，如果要使小球不能脱离轨道，在第三个圆形轨道的设计中，半径 R 应满足的条件；小球最终停留点与起点A的距离。【解析】：(1)设小球经过笫一个圆轨道的最高点时的速度为込根据动能定理小球在最高点受旬重力丘和轨道对它的作用力