高考物理真题分类汇编机械能含解析

1、2015年高考物理真题分类汇编：机械能（2015新课标I- 17）.如图，一半径为 R粗糙程度处处相同的半圆形轨道如图放置，三点POQK平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道，质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小，用W表示质点从P运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则1 日? P O QW = -mgR,质点恰好可以到达 Q点-W -mgR质点不能到达Q点 2W =二mgR,质点到达Q点后，继续上升一段距离 fl1W -mgR,质点到达Q点后，继续上升一段距离 2【答案】C【考点】匀速圆周运动线速度；向心加速度；匀速圆周运动的向

2、心力；动能和动能定理；重力做功与重力 势能；功能关系、机械能守恒定律及其应用【解析】根据动能定理可得质点在P点的动能Ep = mgR,在圆弧运动时，沿半径方向的合力提供所需的向心力即Fn - mgsin 0 = m,经过N点时， 根据牛顿第三定律轨道对质士 点的支持力 Fn与质点对轨道的压力 F：大小相等为 4mg ,由牛顿第二定律和向心力公式有：4mg - mg=鲍m，得Vn = j3gR ,所以N点的动能En = -mgR ,从P到N点过程由动能定理可得：mg?2R - W = -mgR - mgR得克服摩擦力做功 W= -mgR滑动摩擦力Ff=科Fn ,根据功能关系可知质点克服摩擦力做功

3、机械能减少，根据对称性再结合前面可知从N到Q过程中的速度小 P到N过程中对应高度的速度，轨道弹力小于 P到N过程中对应高度的弹力，轨道摩擦力小于P到N过程中对应高度的摩擦力，故从 N到Q质点克服摩擦力做22功 Wq0 ,仍会向上运动一段距离，选项 ： ： ：C正确，【2015新课标II-17 17. 一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是【答案】A【解析】试题分析：由图可知，7车先以恒定功率Pi起动，所以刚开始做加速度减小的加速度运动，后以更大功率P2运动，所以再

4、次做加速度减小的加速运动，故A正确,考点：机车起动问题【2015新课标II-21 21.如图，滑块a、b的质量均为 放在地面上，a、b通过较链用刚性轻杆连接。不计摩擦， A. a落地前，轻杆对 b一直做正功a落地时速度大小为 错误！未找到引用源。a下落过程中，其加速度大小始终不大于gB、C D错误。m a套在固定直杆上，与光滑水平地面相距h, ba落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为 mg【答案】BD【解析】试题分析:当白物年刚释放时，两者的速度都为及当支物体落地时，没杆的分速度为、由机械能守恒定 律可知，以落地时速度大小为豆二 后?故W正确15物体的速度也是为;L所匕承杆对士光敌

5、正功，后救 负功，故A错误；白落地前，当H的机械能最小时，2的速度最大，此时杆对5作用力为屏这时，;对地 面的压力大小为北牌三的加速度为M故C错误.口正确口 .考点：机械能守恒定律；运动的合成与分解【2015重庆-8.(16分)同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如题8图所示的实验装置。、一_ , 一 ，一 ，1 ，一图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板。M板上部有一半径为 R的圆弧形的粗糙轨道，P为最4高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为H.N板上固定有三个圆环.将质量为m的小球从P处静止释放，小球运动至 Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距Q水平距离为L处。

6、不考虑空气阻力，重力加速度为 g .求：(1)距Q水平距离为 L的圆环中心到底板的高度；2(2)小球运动到 Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;(3)摩擦力对小球做的功.【答案】(1)到底板的高度 3 H ； (2)速度的大小为L,前，压力的大小mg(1+g*),方向竖直向下L2(3)摩擦力对小球作功 mg(石 -R)【解析】12试题分析：(1)由平抛运动规律可知L =vt , H =鼻gt TOC o 1-5 h z E L12同理：一 =vt1, h =-gt1 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 22u寸：解得；力二巴，则距地面高度为

7、三二二巴 HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 44 4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 对抛出点分析，由牛顿第二定律：F - = w1解得匚=mg+ R由牛顿第三定律知F二=Fl =喧-互，方向竖直向下。“- 1HR（对F点至p点，由动能定理；明gR-IF； =，丁一0 解得；叱二三二普唱R4H考点：本题考查平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律。（2015浙江-14）下列说法正确的是A电流通过导体的热功率与电流大小成正比B力对物体所做的功与力的作用时间成正比C电容器所带电荷量与两极

8、板间的电势差成正比D弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比【答案】C【解析】试题分析二根据公式产=/天可得在电阻一定时，电流通过导体的发热功率与电流的平声厂二比，A错误;根据公式旷二忌可得力对物体所做的功与力的作用时间无关，m错误；根据公式c=&可得电容器所带 u电荷量与两极板间的电势差成正比，c正确，弹簧的劲度系数与弹簧的伸长壁无关，和弹簧的材料等自身因素有关，D正确；考点：电功率，功，电容，胡克定律（2015浙江-18）我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为3M 104kg ,设起飞过程中发动机的推力恒为 i.005n ；弹射器有效作用长度为100m推力恒定。要

9、求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到 80m/s。弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%,则A弹射器的推力大小为1.1m106NB弹射器对舰载机所做的功为1.1 m108JC弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8 m 107WD舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m / s2【答案】ABD试题分析：设发动机的推力为E ,弹射器的推力为F2,则阻力为f =0.2(E+F2),根据动能定理可得0.2(F1+F2)0.2(F1 +F2)s=；mv2 , Fi=1.0 x105N,故解得 F2=1.1m106N, A 正确；弹射器对舰 载机所做的功为 WF2 =

10、F2s =1.1m108J , B正确；舰载机在弹射过程中的加速度大小为 TOC o 1-5 h z 0.2(Fi F2) -0.2(Fi F2)2 , ,12 口 t云a =- =32m /s2,根据公式s = 1at2可得运动时间为t =J =2.5s,所以弹射 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document m2, aWf,7器对舰载机做功的平均功率为PF =一=4.4107w ,故C错误D正确;2 t考点：动能定理，牛顿第二定律，运动学公式，功率和功的计算乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关(2015浙江-21)甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实

11、验,系”实验(1)图1中A、B C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材 乙同学需在图中选用的器材.(用字母表示)啊啊蒯聊卿啊卿唧啊啊0:I:q、八,78ci】i70；112”JU J哪哪Ni帆唧涮晒血脚甲n叫i*“呻则28 29 3。3132 工彳 34 3、36 5第21题图2（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带和。纸带 的加速度大（填或者），其加速度大小为.【答案】（1） AB; BDE（2），（20士 ）m/s2【解析】试题分析工（1广跪证机械能守恒定律实验，需要在竖直面上打出一条重锤下喳的纸带,即垃证，故选仪器-1探究加速度与力、质量的关

12、系实嗑需要钩码拉动小车打出一条我带，故L5JE（2）纸带中前第1、二点与第二、3点的位移差为三个点的位移差为W：=门240 -3”0 I -i30。79.10 1 = 0中？纸带中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为xi = 31.65-29.00 ）-（29.00-27.40 = 0.05cm201 10”2根据逐差法 Ax=aT可得纸带的加速度大，大小为 a =2一 =2.5m/s0.2考点：“验证机械能守恒定律”实验；“探究加速度与力、质量的关系”实验（2015浙江-23）如图所示，用一块长 L1 = 1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高H=0.8m,长1-2 =1.

13、5m。斜面与水平桌面的倾角 日可在060 间调节后固定。将质量 m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数9=0.05,物块与桌面间的动摩擦因数口2,忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。(重力加速度取 g =10m/s2 ;最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)求日角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；(用正切值表示)(2)当e增大到37。时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数(已知 sin37 =0.6, cos37 =0.8) TOC o 1-5 h z (3)继续增大日角，发现9=53。时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离xm【答案】(1) ta

14、ne 0.05 (2) N2=0.8 (3) 1.9m【解析】或题分析：(1)为使小物块下滑”喧sin S三”严将cos SS满足的条件tan 8三0 05(2)克服摩爆力微功 /二产鬼。与白小久沙以二一：匚。6)由动能定理得普唱 win 6 -联=0代入数据得凡=05(3)由动能定理可得总喧L. sin - 1T. = wv*一代入数据得V = 1m5H = r t = 0,4j ，1 JXi=xt 9苴=0陶，t二二苦工：二19维考点：动能定理，运动学公式（2015四川-9）. （15分）严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响，汽车尾气是形成雾霾的重要 污染源，“铁腕治污”已成为国家

15、的工作重点，地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油 公交车的使用，减少汽车尾气排放。若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20s达到最高速度72km/h,再匀速运动80s,接着匀减速运动15s到达乙站停住。设列车在匀加速运动阶段牵引力为1X106N,匀速阶段牵引力的功率为6X103kW忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功。（1）求甲站到乙站的距离；（2）如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同，求公交车排放气体污染物的 质量。（燃油公交车每做1焦耳功排放气体污染物 3X106克）【答案】（1） s= 1950m; （2） m 2.04kg【解析】

16、试题分析：（1）根据匀变速直线运动规律可知，地铁列车匀加速运动的位移为：s1=Ivt2 TOC o 1-5 h z 匀减速运动的位移为：s3= vt32根据匀速运动规律可知，地铁列车匀速运动的位移为：s2 = vt 2根据题意可知，甲站到乙站的距离为：s= Si+S2+S3由式联立，并代入数据解得：s= 1950m（2）地铁列车在从甲站到乙站的过程中，牵引力做的功为：W= Fs+Pt2根据题意可知，燃油公交车运行中做的功为：W= W由式联立，并代入数据解得：W= 6.8 x 108J所以公交车排放气体污染物的质量为：件3X 10 9X 6.8 x 108kg = 2.04kg考点：匀速直线运动

17、与匀变速直线运动规律的应用，以及功大小的计算。（2015四川-10）. （18分）如图所示，粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上，B端与桌面边缘对齐，A是轨道上一点，过 A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E= 1.5 X106N/C,方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体 P电荷量是2.0X106C,质量 m 0.25kg ,与轨道间动摩擦因数科=0.4, P从O点由静止开始向右运动，经过0.55s到达A点，到达B点时速度是5m/s,到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为a ,且tan a =1.2 。 P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用，F大小与P的速率v的关系如表所示。P视为

18、质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取 g= 10 m/s ,求:turns1 JFN263(1)小物体P从开始运动至速率为 2m/s所用的时间；(2)小物体P从A运动至D的过程，电场力做的功。【答案】(1) ti=0. 5s ; (2) W= 9.25J。【解析】试题分析：(1)物体P在水平桌面上运动时，竖直方向上只受重力m矫口支才e力N作用，因此其滑动摩擦力大小为：f = m mg= 1N根据表格数据可知，物体 P在速率v= 02m/s时，所受水平外力 F1 = 2N f,因此，在进入电场区域之前，物体P做匀加速直线运动，设加速度为as不妨设经时间t1速度为V1=2m/s,还未进入电场区域

19、。 TOC o 1-5 h z 根据匀变速直线运动规律有：V1=a1t1根据牛顿第二定律有：F1 f = ma由式联立解得：t1= Fmv1f = 0.5s 0.55s ,所以假设成立 即小物体P从开始运动至速率为 2m/s所用的时间为t1=0.5s(2)当物体P在速率v=25m/s时，所受水平外力 F2=6N,设先以加速度 比再加速t2=0.05s至A点，速度为v2,根据牛顿第二定律有：Ef = ma根据匀变速直线运动规律有：v2= Vi + a2t 2由式联立解得：v2= 3m/s物体P从A点运动至B点的过程中，由题意可知，所受水平外力仍然为F2 = 6N不变，设位移为Xi,加速度为as,

20、根据牛顿第二定律有：F2f qE= ma根据匀变速直线运动规律有：2 a3X1=vB 第由式联立解得：X1 = 1m根据表格数据可知，当物体P到达B点时，水平外力为 Fs=qE= 3N,因此，离开桌面在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做自由落体运动，设运动至D点时，其水平向右运动位移为X2,时间为t3,则在水平方向上有：X2= vBt 3根据几何关系有：COt a = gt3v2 由式联立解得：X2= 25 m12所以电场力做的功为： W= qE（X1+X2） 由？式联立解得： W= - 9.25J考点：物体的受力分析、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、功的定义式

21、的应用。【2015山东-23】.如图甲所示，物块与质量为 m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为 l。开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成 60角，如图乙所示，此时传感装置的示数为初始值的1.25倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的 0.6倍.不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为 go 求：（1）物块的质量；（2）从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力所做的功。【答案】(1) 3

22、m (2) 0.1 mgl【解析】试题分析:（1）设物块质量为“，开始时，设压力传感器读数三，则八f!史唬;当小球被拾高初角时，则对小球根据力的平行四边形法则可得工了=峪匚如&：3此时对物块；1 .二F厂多 解得；二金湘 品=:咯（2）当小球摆到最低点时，对物块:对小球摆到最低点的过程，根据动能定理可知：明班（1-亡0与60二）-二，二明I， 一 . .考点：物体的平衡；牛顿第二定律；动能定理 【2015广东-36】36. （18分）如图18所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径R= 0.5m,物块A以V0=6m/s的速度滑入圆轨道，滑过最高点Q,再

23、沿圆轨道滑出后，与直轨道上 P处静止的物块 B碰撞，碰后粘在一起运动，P点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为 L=0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为=0.1 , A B的质量均为n1kg(重力加速度g取10m/s2; A B视为质点，碰撞时间极短)。0(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小 F;(2)碰后AB最终停止在第k个粗糙段上，求k的数值； 碰后AB骨至第n个(nv k)光滑段上的速度 Vn与n的关系式。【答案】(1) F = 22N (2) k = 45 (3) v n = m/s (且 n k )【考点】功能关系、机械能守恒定律及其应用；动

24、量守恒定律及其应用；匀速圆周运动的向心力22【解析】(1)由机械能寸恒7E律得：-m0 = mg(2R) + *mv 5I得：A滑过Q点时的速度v = 4m/s在Q点，由牛顿第二定律和向心力公式有：F + mg = 解得：A滑过Q点时受到的弹力 F = 22N(2) AB碰撞前A的速度为va ,由机械能守恒定律有： TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 22mv)= -mw 得：va = v 0 = 6m/sIJAB碰撞后以共同的速度 vp前进，由动量守恒定律得: mv a = (m + m)v p得：vp = 3m/s

25、工2总动能 Ek = =(m + m)v p = 9J滑块每经过一段粗糙段损失的机械能A E = fL = (m + m)gL = 0.2J贝 U: k = = 45 犯(3)AB滑到第n个光滑段上损失的能量 E = n A E = 0.2n J由能量守恒得：(m + m)v p2 - =(m + m)v n2 = n A E32带入数据解得：Vn =赖一双拥 m/s , (n R-21 2 Mvm2从A到B,根据能重寸恒： mgR =一 mv 2121 一设滑块到C处时小车的速度为 v,则滑块的速度为2v,根据能重守恒：mgR =m(2v)2+Mv2 + NmgL22解得：v=J；gR_；g

26、L小车的加速度： a =mg = - Jg M 2根据 v； -v2 =2as解得：s=L/3【2015北京-23】.(18分)如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计。物块(可 视为质点)的质量为 m,在水平桌面上沿 x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为科。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O,当弹簧的伸长量为 x时，物块所受弹簧弹力大小为F=kx,k为常量。(1)请画出F随x变化的示意图；并根据 F-x的图像求物块沿 x轴从O点运动到位置 x的 过程中 弹力所做的功。a .求弹力所做的功.并据此求弹性势能的变化量；b .求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与

27、摩擦力对应的“摩 擦力势能”的概念。，一、._1 .21 .2(2) a : lEp = kx2kx1b : Wf - - mg(2x3 - x2 - x1 )22因为摩擦力做功与路程成正比，而非像弹簧弹力做功一样与路径无关，只与初末位置有关，所以无“摩擦 势能”的概念。【难度】【考点】用图像法求做功，功能关系。【解析】(1)弹簧弹力与位移的图像如图， 图像面积即为弹性做功：则 W=-kx22 TOC o 1-5 h z 1212(2) a:由图可知，物体由 xi-X2的过程中，弹力做功： W= kx1 - kx2 , HYPERLINK l bookmark40 o Current Docu

28、ment 221212 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 由 W=?Ep得：AEp = kx22 kx12 22b：在此过程中喇O做功由f = N, W=-fs得Wf =*mg(2x3-x2-x1)因为摩擦力做功与路程成正比，而非像弹簧弹力做功一样与路径无关，而只与初末位置有关，所以无“摩擦势能”的概念。【2015江苏-9】9.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m套在粗糙竖直固定杆 A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。 圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC=hi) 圆环在C处获得一竖直向上的速度 v,恰

29、好能回到 A;弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为 g,则圆环B.下滑过程中，克服摩擦力做功为Imv2412,C.在C处，弹簧的弹性势能为 一mv -mgh4D.上滑经过B的速度大于下滑经过 B的速度【答案】BD【解析】由题意知，圆环从A到C先加速后够速，到达B处的加速度瀛小为零,故加速度先激小后噌大，故A错误；从A到C,根据能量守恒：=Wf+Ep,从C至！I A： th +Ep= mgh + Wf,联立解得：叼=1流自 号=用或一，出R的：l B正知C错凤 从4到8：叫 =1方Ml甲 442从C到A： gwjv1 + ,1=阴+砰% +m魏，zmv1 + Ep mgh + FKy *联立可得为白匕 s所以D正确3假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的()A.4 倍 B, 2【答案】D倍 C.D.【解析】设f =kv,当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有 P = Fv= fv = kv,v = kv2,变 化后有 2P =Fv=kv，v=kv2,联立解得 v = J2v, D正确；【2015海南-4】如图，一半径为 R的半圆形轨道竖直固定放置