上海市6年高考与等级考真题4年一二模试题汇编11 机械能及其守恒定律主观题（三） 含详解

上海市6年高考4年模拟物理试卷分项汇编

专题09机械能及其守恒定律主观题（三）

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

题量711181510281312

[2021年二模】

1、（2021•上海市浦东新区高三下学期5月二模）如图所示，质量为Ikg的小物体沿倾角为©37。的足够长固定斜

面向上经过A点时速度大小为8m∕s,加速度大小为8m∕s2,物体与斜面间的动摩擦因数不变。求：（取g=10m∕s2,

sin37o=0.6,cos37o=0.8）

（1）物体与斜面间的动摩擦因数和物体沿斜面下滑时的加速度大小;

（2）物体从离开A点到最高点损失的机械能；

（3）物体回到A点时重力的瞬时功率。

一A

2、（2021•上海市宝山区高三下学期5月二模）如图，将质量m=2kg的圆环套在与水平面成。=37。角的足够长的直

杆上，直杆固定不动，环的直径略大于杆的截面直径，直杆在A点以下部分粗糙，环与杆该部分间的动摩擦因数μ=0.5

（最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等），直杆4点以上部分光滑。现在直杆所在的竖直平面内，对环施加一个与

杆成37。夹角斜向上的拉力凡使环从直杆底端。处由静止开始沿杆向上运动，经4s环到达A点时撤去拉力F,圆

4

环向上最远滑行到B处，已知AB间的距离为§m。（重力加速度g=10m⅛2,sin37o=0.6,COS37。=0.8）

（1）求圆环经过A点时速度的大小；

（2）求圆环在OA间向上运动的过程中直杆对圆环的弹力大小和方向；

（3）以O点所在的水平面为重力势能的零势能面，求圆环在直杆上运动所具有的最大机械能；

（4）若要使圆环在沿Ao下滑的过程中机械能守恒，可加一恒力尸，求产的大小和方向。

3√2021止海市黄浦区高三下学期5月二模）如图,长L=5m的细杆AB固定于竖直平面内，与水平方向夹角省37。。

一半径为R=2.5m的光滑圆环与细杆相切连接于B点，C为圆环最高点。质量〃?=lkg的小球穿在杆上，与细杆间的

动摩擦因数"=0.5。小球开始时静止于A点，现用大小为20N、方向沿杆向上的恒力尸拉动小球，经时间f后撤去F,

此时小球尚未到达B点。（重力加速度g取IOmsin37*O.6）

（1）求力F作用时小球运动的加速度大小0;

（2）为使小球能到达B点，求力/作用的最短时间fmin；

（3）小球到达B点时的速度大小VB与f的函数关系式；

（4）若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，求该情况下［的大小。

4、（2021•上海市金山区高三下学期5月二模）如图，倾角为37。的固定斜面上AB段粗糙，BC段光滑，且3AB=4BC.

一个质量为2kg的小物体以IomZS的初速度从A点沿斜面向上滑动，到达8点时速度为6m∕s,再经IS时间，到达C

2

点时速度恰好为零。以B点处为零势能面，sin37o=0.6,COS37。=0.8,g=10m∕so求:

（1）物体到达C点时的重力势能；

（2）物体与AB段斜面之间的动摩擦因数；

（3）物体沿斜面上滑过程中，其动能与重力势能相等的位置。

5、（2021•上海市静安区高三下学期5月二模）如图所示，电梯由质量为1x103kg的轿厢、质量为8×102kg的配重、

定滑轮和钢缆组成，轿厢和配重分别系在绕过定滑轮的钢缆两端，定滑轮与钢缆的质量可忽略不计。在与定滑轮同

轴的电动机驱动下电梯正常工作，在轿厢由静止开始以2m∕s2的加速度向上运行IS的过程中，钢缆对轿厢的拉力所

做的功为J,电动机对电梯整体共做功Jo（取g=10m∕s2）

Θ

6、（2021•上海市静安区高三下学期5月二模）如图，足够长的固定斜面AB和BC的底部B处平滑连接，两斜面

与水平方向的夹角均为53。，AB光滑，BC粗糙。质量〃?=2kg的小物块从AB斜面高为A=1.25m的尸处由静止释放。

已知小物块与BC斜面间的动摩擦因数为〃=；,®sin53o=0.8,cos53o=0.6,^=10m∕s2o

（1）求小物块从P处释放到达B处的速度的大小VB；

（2）求小物块沿斜面BC上滑的最大距离L及此过程中损失的机械能AE机；

（3）请分析说明小物块最终静止在何处。

7、（2021•上海市徐汇区高三下学期5月二模）如图，一小球A从某高处由静止开始下落，选择不同平面为参考平

面，下落过程中小球具有的能量及其变化情况如下表所示，请在表格中将未填写的数据补充完整。

所选择的下落初始时刻的机下落到地面时的机下落到地面时的重下落过程中重力势能下落到地面

参考平面械能EI械能&力势能心变化量AE1,时的动能Ek

四楼地面-2.5J8J

一楼地面9J—O-9J

8、（2021•上海市徐汇区高三下学期5月二模）下面是某品牌新能源汽车介绍中的一段文字：“将近6米的超长车

身设计，使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右。极富流线型的整车造型，使整车风阻大幅下降。

全车采用铝合金框架并结合碳纤维车身，整车质量仅700千克，这一轻量化设计使整车能耗极低。”

（1）上述新能源汽车采用混合动力装置，发动机最大输出功率为30kW,在实验路段上行驶时所受总阻力约为车和

驾驶员总重的01倍。试估算体重为50kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速。

（2）为进一步测试汽车性能，该工程师行驶时采集了某一段运动过程的实验数据，绘出了汽车牵引力F与车速倒

数户间的关系图线48C,如图所示。请根据图线描述该汽车的运动情况，并求B点时发动机的输出功率。

（3）目前制作太阳能电池的最好的材料为神化保，其将光能转化为电能的效率可达到31.6%。如果己知太阳辐射的

总功率PO=4X1O26W,太阳到地球的距离r=1.5xl0"m,太阳光传播到达地面的过程中大约有34%的能量损失。试

通过计算分析，若这种汽车只采用纯太阳能驱动，且能保持最大输出功率30kW不变的可行性。

9、（2021•上海市长宁区高三下学期5月二模）质量为〃，的质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向

始终在一直线上。已知UO时质点处于静止状态，在图中⑶2仙3f。和4h的各时刻中，质点离出发点距离最大的

时刻是;质点动能的最大值是。

10、（2021•上海市长宁区高三下学期5月二模）如图所示，足够长的斜面与水平面的夹角Q37。，质量m=2kg的

物块在平行于斜面向上的恒力F=28N作用下以Vo=Im/s的初速度从斜面底端向上运动，经过s∣=1.25m后撤去?物

块与斜面间动摩擦因数"=0.25。（Si〃37。=0.6,cw37o=0.8,^10m∕s2）

（1）求物块沿斜面向上运动的总位移;

（2）求物块沿斜面向上运动过程中，恒力F的最大功率;

（3）在M坐标中画出物块从斜面底端开始运动到再次回到底端时的图线，并将图线上关键点的物理量标注在纵横

轴对应的位置；

（4）比较在物块沿斜面向上运动的过程中，所有外力做功之和与动能变化的关系。

[2021年一模】

1、（2021♦上海交大附中高三上学期11月期中）如图所示，一根细绳的上端系在。点，下端系一个重球8,放在

光滑的斜面体A上。现用水平推力/向右推斜面体使之在光滑水平面上向右缓慢运动一段距离（细绳尚未到达平行

于斜面的位置）。在此过程中：A的位移大小与8的位移大小（选填：“相等”或“不相等”）；A对8所做

功的大小与B对A所做功的大小（选填：“相等”或“不相等”）。

2、（2021•上海市奉贤区高三上学期1月一模期末）如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过

程可将她的身体视为一根直棒。已知重心在C点,其垂线与脚、两手连线中点间的距离OA、。B分别为0.9m和0.6m。

若她在30s内做了15个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0∙4m,每次上下来回用时约1.5s,在最高处停留约0.5s,

则每次克服重力做功约为J,30s内克服重力做功的功率约为Wo（g取IOm/S?）

3、（2021•上海市嘉定区二中高三上学期11月期中）某人站在20m的平台上，使重为0.1kg的物体以15m∕s的初

速度做竖直上抛运动,它从第1秒末到第3秒末之间的位移为m。第4s末重力的功率为WKg取IOm⅛2）

4、（2021•上海市嘉定区二中高三上学期11月期中）一辆汽车以20m∕s的速度在平直的公路上行驶，发现前方有

险情时，驾驶员立即进行急刹车，刹车过程中受到地面的摩擦力为600N,刹车后的速度V随刹车位移X的变化关

2

系如图所示，设汽车刹车后做匀减速直线运动，则汽车的加速为m∕s-从开始刹车到汽车的速度减小为

8m∕s的过程中，汽车克服地面摩擦力做的功为

v√(m∕s)

5、（2021•上海市松江区高三上学期1月一模期末）竖直向上抛出物体，从抛出点到最高点的过程中其动能和重

力势能随高度力的变化图线如图所示，物体上升过程中空气阻力做的功为J,加速度大小为

2

___________m∕so

6、（2021•上海市嘉定区一中高三上学期11月期中）高铁在水平直轨道上高速运行时，假设空气阻力占全部阻力

的75%,在空气阻力中90%是车头和车尾形成的压强差阻力，如图所示。某列车在前进时，大气压p。，车头压强

l.OO5po,车尾压强0∙985po,车身截面积等效为S。则该列车匀速前进过程中，全部阻力大小为。保持列

车牵引功率不变，进入平直隧道后，车头压强变为LOlOpo,车尾压强变为0.980p0,如果认为压强差阻力在总阻力

中所占比例不变，列车匀速前进的车速将变为隧道外车速的%。

车尾压强小行驶方向一车买压强大

fLIllll------

7、（2021•上海市浦东新区高三上学期1月一模期末）如图所示，长为3/的不可伸长的轻绳，穿过一长为/的竖直

轻质细管，两端拴着质量分别为，小、历机的小球A和小物块B,开始时B先放在细管正下方的水平地面上.手握

细管轻轻摇动一段时间后，B对地面的压力恰好为零，A在水平面内做匀速圆周运动.已知重力加速度为g,不计

一切阻力.

（1）求A做匀速圆周运动时绳与竖直方向夹角仇

（2）求摇动细管过程中手所做的功；

（3）轻摇细管可使B在管口下的任意位置处于平衡，当B在某一位置平衡时，管内一触发装置使绳断开，求A做

平抛运动的最大水平距离.

8、（2021•上海市浦东新区高三上学期1月一模期末）如图所示，光滑水平面上静止放着长L=2.0m,质量M=3.0kg

的木板,一个质量〃?=LOkg的小物体（可视为质点）放在离木板右端占0.4Om处,小物体与木板之间的动摩擦因数A=O.1。

现对木板施加F=IO.ON水平向右的拉力，使其向右运动。g取IOm/s2求：

（1）木板刚开始运动时的加速度大小；

（2）从开始拉动木板到小物体脱离木板，拉力做功的大小；

（3）为使小物体能脱离木板，此拉力作用时间最短为多少？

9、（2021•上海市崇明县高三上学期1月一模期末热身）如图是伽利略理想斜面实验中的一幅图，小球从A点沿光

滑轨道由静止开始运动到另一侧最高点8,则8点一选填（“高于"、"低于''或"等于''）A点的高度；若轨道仅CD部

分光滑，小球仍从A点静止下滑，经过4秒达到斜面另一侧最高点夕，夕的高度是A点高度的工，A到夕的总路

程是2m,且已知小球在水平部分运动的时间为Is,则C到。的距离是—m.

10、（2021•上海市崇明县高三上学期1月一模期末热身）如图所示，弯折的直角轻杆ABCo通过钱链。连接在地

面上，AB=BC=OC=9m,一质量为机的小滑块以足够大的初始速度，在杆上从C点左侧无0=2m处向左运动，作用于

A点的水平向右拉力尸可以保证BC始终水平。若滑块与杆之间的动摩擦因数与离开C点的距离X满足炉=1,则滑

块的运动位移S=m时拉力/达到最小。若滑块的初始速度vo=5m∕s,且〃=0.5-0.1x（〃=0后不再变

化），则滑块达到C点左侧户4m处时，速度减为V=m/So

B

11、（2021•上海市嘉定区一中高三上学期11月期中）如图所示，将半径R的自行车轮架空，原地转动起来后测试

制动。当制动片以大小N的力压在车轮上，车轮转过圆心角6后停止。这一过程机械能转为能。若知道

制动片和车制动片轮之间动摩擦因数〃，可估算车轮在刹车前的动能是。

制动片

12、（2021•上海市闵行区高三上学期1月一模期末）如图所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内形成一重力势阱，

两侧高分别为Hl和Hz可视为质点的小物块Q质量为〃?，静置于水平轨道匕处。设重力加速度为g；若以α处所在

平面为重力势能零势能面，物块。在6处机械能为；一质量为根的小球P从“处静止落下，在6处与

滑块Q相撞后小球P将动能全部传给滑块Q,随后滑块Q从陷阱右侧滑出,其到达C处的速度V大小为。

13、（2021•上海市闵行区高三上学期1月一模期末）一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下

滑，其重力势能和动能随下滑距离S的变化如图中直线［、II所示，取g=10m∕s20则物块开始下滑2m过程中，

机械能损失J；物块沿斜面下滑的加速度。=m∕s2。

14、（2021•上海市浦东新区高三上学期1月一模期末）如图，光滑斜面固定在地面上，底端有小物块P,在沿斜

面向上的拉力尸的作用下由静止开始沿斜面向上运动，经过时间f,拉力做功30J,此时将尸反向，又经过2f时间

物块P回到出发点，设地面为重力势能零势能面，则物块回到地面时的机械能为J,当物块动能为8J时，重力势

能为_J。

15、（2021•上海市浦东新区建平中学高三上学期11月期中）如图所示，半径为R的薄圆板质量不计，可绕过圆心

D

。的水平轴在竖直面内无摩擦自由转动，在距离圆心一处，固定一个质量为帆的小球A。现将圆板由图中情形（A

2

在。的上方）从静止释放，则球A的最大速度大小为；球A与。等高时，球受到的合力大小为。

16、（2021•上海市市东中学高三上学期11月期中）如图所示，一个粗细均匀、内部横截面积均为S的U形管内，

装有密度为P、总长度为4人的液体，开始时左右两端液面的高度差为人现打开阀门C,待液体运动到左右液面高

度相等时，液体重力势能改变量为,此时左侧液面下降的速度为。（重力加速度为g）

17、（2021•上海市延安中学高三上学期11月期中）如图，固定在竖直平面内的光滑圆轨道半径为r,一质量为，"

的小球沿轨道做完整的圆周运动，重力加速度为g。小球经过最低点的最小速度V等于。已知小球在最低点

时对轨道的压力大小为F*在最高点对轨道的压力大小为FN2。则FNI-月V2的值为

18、（2021•上海市延安中学高三上学期11月期中）半径为R的光滑圆环竖直放置，环上套有两个质量分别为m

和bm的小球A和B.A、B之间用一长为血R的轻杆相连，如图所示.开始时，A、B都静止，且A在圆环的

最高点，现将A、B释放，试求:

(1)B球到达最低点时的速度大小；

(2)B球到达最低点的过程中，杆对A球做的功;

(3)B球在圆环右侧区域内能达到的最高点位置.

19、(2021•上海市长宁区高三上学期1月一模期末)将传感器安装在蹦极运动员身上，可以测量出运动员在不同

时刻下落的高度及速度，如图甲所示。运动员及所携带装备的总质量为50kg,弹性绳原长为8m。运动员从蹦极

台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度一位移图像。(g取9.8m∕s2)

(1)运动员下落过程中受到的空气阻力是否能忽略不计？写出你的理由。

(2)运动员下落过程中最大动能是多少？指出该位置运动员受力的特点。

(3)简述运动员下落过程中的运动情况。

(4)运动员下落过程中动能最大时和落到最低点时，绳的弹性势能分别是多少？

20、(2021•上海市市东中学高三上学期U月期中)如图，AB为光滑斜面，BC为粗糙斜面，两斜面的倾角均为

37。，且斜面底部B处平滑连接，质量为m=2kg的物体从高为∕7=L25m的A处由静止开始沿斜面下滑，运动到BC

斜面上最终停止在C处.设物体与BC斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体与BC斜面的动摩擦因数为

"=0.75,sin37o=0.6,cos37o=0.8,¾g=10m∕s2.求：

(1)物体在B处速度大小VB；

(2)物体在BC斜面上的运动时间f；

(3)若BC斜面的倾角可在0~60。范围内变化，请分析并说明物体从A处释放后在BC斜面上可能的运动情况.

21、(2021•上海市市东中学高三上学期11月期中)如图，半径R=0.4m的部分光滑圆轨道与水平面相切于B点，

且固定于竖直平面内。在水平面上距8点s=5m处的A点放一质量m=3kg的小物块，小物块与水平面间动摩擦因数

为《。小物块在与水平面夹角叙37。斜向上的拉力F的作用下由静止向8点运动，运动到B点撤去F,小物块沿圆

轨道上滑，且能到圆轨道最高点C。(g取IOm/S?,sin37o=0.6,cos37o=0.8)求：

(1)小物块在8点的最小速度%大小；

(2)在(1)情况下小物块在水平面上运动的加速度大小；

(3)为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力厂的大小范围。

22、(2021•上海市松江区高三上学期1月一模期末)如图，在竖直平面内，AB为粗糙的长直轨道，与水平方向的

夹角为6=53°，BCD、Z)EG均为半径为r=2m的光滑圆弧形轨道，AB与BeO相切于8点，。卜。2为圆心，连

线水平，C为圆弧形轨道的最低点，E为最高点。一质量为〃?=Ikg的小环套在轨道AB上，受到水平恒力P的作用，

自尸点由静止下滑，运动到B点时撤掉水平恒力F,小环滑入光滑圆弧形轨道，恰能通过最高点及已知小环与48

1C八

轨道间的动摩擦因数为〃=0∙8,P、8之间的距离为S-m,sin53o=0.8,cos53o=0.6,求：

(1)小环过B点的速度；

(2)小环在PB间运动的加速度；

(3)水平恒力尸的大小；

(4)若改变水平恒力F大小，小环能否到达E点？请分析说明。

上海市6年高考4年模拟物理试卷分项汇编

专题09机械能及其守恒定律主观题(三)

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

题量711181510281312

[2021年二模】

1、(2021•上海市浦东新区高三下学期5月二模)如图所示，质量为Ikg的小物体沿倾角为©37。的足够长固定斜

面向上经过A点时速度大小为8m∕s,加速度大小为8m∕s2,物体与斜面间的动摩擦因数不变。求：(取g=10m∕s2,

sin37o=0.6,cos37o=0.8)

(1)物体与斜面间的动摩擦因数和物体沿斜面下滑时的加速度大小；

(2)物体从离开A点到最高点损失的机械能；

(3)物体回到A点时重力的瞬时功率。

-A

n_

【答案】(1)0.25,4m∕s2；(2)8J；(3)24√2W

【解析】

(1)物体上滑受力如图

根据牛顿第二定律，上滑时

tngsinθ+μmgcosf)=ma\

可得

a↑=gsinθ+μgcosθ

代入数据

8=I0×0.6+∕∕×10×0.8

得

〃=0.25

物体下滑的受力如图

*

π

根据牛顿第二定律

mgs∖nθ-μιngcosθ=ma2

代入数据

“2=10x0.6-0.25x10x0.8

解方程得

ɑ2≈4m∕s2

(2)物体上滑的最大位移

Vo82

S=-----=-------m=4m

2%2x8

物体向上滑动的摩擦力

/=∕∕∕πgcos^=0.25×10×0.8N=2N

损失的机械能等于克服阻力所做的功

△E*W=2X4J=8J

(3)物块下滑回到A点的速度为

VA=y∣2a^s=4y∣2m/s

重力的功率

o

P=mgvsinθ=10×4λ∕2×sin37W=24后W

2、（2021•上海市宝山区高三下学期5月二模）如图，将质量m=2kg的圆环套在与水平面成0=37。角的足够长的直

杆上，直杆固定不动，环的直径略大于杆的截面直径，直杆在A点以下部分粗糙，环与杆该部分间的动摩擦因数μ=O∙5

（最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等），直杆A点以上部分光滑。现在直杆所在的竖直平面内，对环施加一个与

杆成37。夹角斜向上的拉力F,使环从直杆底端O处由静止开始沿杆向上运动，经4s环到达A点时撤去拉力F,圆

4

环向上最远滑行到B处，已知A8间的距离为（重力加速度g=10m∕s2,sin37o=0.6,cos37°=0.8）

（1）求圆环经过A点时速度的大小；

（2）求圆环在OA间向上运动的过程中直杆对圆环的弹力大小和方向；

（3）以O点所在的水平面为重力势能的零势能面，求圆环在直杆上运动所具有的最大机械能；

（4）若要使圆环在沿A。下滑的过程中机械能守恒，可加一恒力尸，求产的大小和方向。

【答案】（1）4m∕si（2）4N,方向垂直于杆向上；（3）112Ji（4）16N,垂直于杆向上

【解析】

（1）圆环在沿AB向上运动的过程中机械能守恒，有

12

—mvA=mg-ABsinθ

解得

VA=4m∕s

（2）对于圆环沿OA向上的匀加速运动过程，有

a=-=-=∖m/S2

t4

假设尸Sin37yGcos37。，杆对圆环的弹力垂直于杆向上，由牛顿第二定律，得

N+∕⅛in37°=mgcos370

T7CoS370-“V-ZngSin37°二mα

代入数据，算得

F=20N

N=4N>0

N的解符合假设。

假设尸Sin37>Gcos37。，杆对圆环的弹力垂直于杆向下，由牛顿第二定律，得

N+mgcos37°=FSin37°

Fcos37°-/.i/V-mgsin37°-ma

代入数据，算得

F=12N

N=-8.8N<0

N的解不符合假设。

综合上面二种情况可知，圆环在OA间向上运动时直杆对它弹力的大小为4N,弹力的方向垂直于杆向上。

(3)由于圆环在OA间向上作匀加速直线运动,所以其动能和重力势能都增加,所以在该过程中圆环的机械能增加；

撤去产后，沿AB向上，再沿BA向下的运动，圆环的机械能守恒；圆环沿4。下滑时滑动摩擦力作负功，机械能减

少，所以圆环在A处时机械能最大。

OA=-at~=ɪ×1×42=8m

22

11,

E机材=2mvA+m8-OA-sin0=-×2×4^+2×10×8×0.6=112J

(4)恒力F，的方向垂直于杆向上，且满足

F'=mgcosθ

这样产不作功，圆环也不受摩擦力，只有重力对圆环作功，圆环的机械能守恒，算得

F=16N

3<2021止海市黄浦区高三下学期5月二模)如图,长L=5m的细杆AB固定于竖直平面内，与水平方向夹角省37。。

一半径为R=2.5m的光滑圆环与细杆相切连接于8点，C为圆环最高点。质量〃?=lkg的小球穿在杆上，与细杆间的

动摩擦因数"=0.5。小球开始时静止于A点，现用大小为20N、方向沿杆向上的恒力尸拉动小球，经时间f后撤去F,

此时小球尚未到达B点。(重力加速度g取IOmsin37*O.6)

(1)求力F作用时小球运动的加速度大小0;

(2)为使小球能到达B点，求力/作用的最短时间fmin；

(3)小球到达B点时的速度大小VB与f的函数关系式；

(4)若小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，求该情况下［的大小。

22

【答案】(1)10m∕s;(2)0.707s；(3)vβ=10√2f-l(m∕s)(0.707s<f<ls);(4)0.822s

【解析】

(1)小球受到重力、弹力、摩擦力、恒力尸作用，沿杆方向有

ma1=F-ιngsinθ-f

垂直于杆方向有

IngCGSe=N

另有

月，N

得

F20

a∖-----gsin。一"geos。=(——10x0.6—0.5x10x0.8)m∕s2=10m∕s2

m1

(2)F作用最短时间，小球先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，到B点的速度恰为零

a2=gsine+〃gcos。=10m∕s2

小球加速运动的末速度即减速运动的初速度，两段运动位移之和为L对减速运动，根据

0-V2=-2«252

有

(Gfmin)2=2a2(L----β√in2)

2m

可求出

fɪnin------s≈0.707s

2

(3)小球匀减速运动的初速度

v=a∖t

位移

S2=L——Cl2t1

2

根据

VB2-V2=-2位(L——

2

可得

2

VB=10yj2t—1(nVs)

又撤去恒力/时小球尚未到达8点，即

—a∖t2<iL

2

解得

r<ls

所以

UB=IoAy2产-1(向S)(0.707s<r<ls)

(4)小球运动到C点时与圆环间刚好无弹力，则有

V?

m=mg

R

可得

vc=5m∕s

从B到C机械能守恒，以B为零势能面有

1P=ɪmvc2+mg(R-RcosO)

-mvβ

2

可得

VB2=35m2∕s2

解得

4√2021•上海市金山区高三下学期5月二模)如图，倾角为37。的固定斜面上AB段粗糙，3C段光滑，且3AB=48C

一个质量为2kg的小物体以10m∕s的初速度从A点沿斜面向上滑动，到达B点时速度为6m∕s,再经Is时间，到达C

o2

点时速度恰好为零。以B点处为零势能面，sin37*0.6,cos37=0.8,gɪlOnVso求:

(1)物体到达C点时的重力势能；

(2)物体与AB段斜面之间的动摩擦因数；

(3)物体沿斜面上滑过程中，其动能与重力势能相等的位置。

【答案】(1)36J；(2)025；(3)B点上方高0.9m处

【解析】

(1)物体从B运动到C做匀减速直线运动，其受力如图所示

N

▼mg

根据牛顿第二定律

mgsin31o=ma

物体减速的加速度大小为

α=gsin37°=6m∕s2

BC间的距离

物体在C处的重力势能为

EPc=,"gSBcsin37°=2xl0x3x0.6m=36J

（2）物体从A运动到B做匀减速直线运动，其受力如图所示

N

mg

根据牛顿第二定律

∕wgsin37°+∕"agcos37°=∕na'

得

a'=gsin37°+jugcos37°

AB间的距离

44

s*B=3%c=]x3m=4m

由速度一位移关系有

VA~Vl=2^AB

加速度大小

a'=8nVs2

"=0.25

(3)物体在AB之间时重力势能为负，重力势能不可能与动能相等，重力势能与动能相等位置在BC之间。因在

BC之间运动时只有重力做功，机械能守恒。

mgh--mv]i

Λ=O.9m

即重力势能与动能相等位置在B点上方高0.9m处(斜面上距B点1.5m处)。

5、(2021•上海市静安区高三下学期5月二模)如图所示，电梯由质量为lx∣03kg的轿厢、质量为8×102kg的配重、

定滑轮和钢缆组成，轿厢和配重分别系在绕过定滑轮的钢缆两端，定滑轮与钢缆的质量可忽略不计。在与定滑轮同

轴的电动机驱动下电梯正常工作，在轿厢由静止开始以2m∕s2的加速度向上运行IS的过程中，钢缆对轿厢的拉力所

做的功为J,电动机对电梯整体共做功(取g=10m∕s2)

Θ

【答案】(1).12xl04(2).5.6×103

【解析】

⑴对轿厢受力分析，受到重力和钢缆的拉力，根据牛顿第二定律可得

/一π⅛g=m轿α

解得

R=120OON

Is内通过的位移为

1->1-.2,

%=—αr=-×2×Γm=lm

22

钢缆对轿厢的拉力所做的功力

4

W；=FX=12000×1J=1.2×10J

⑵对于质量为8X102kg的配重，牵引力做负功，其值为W'.根据牛顿第二定律得

F'-mg=ma

解得

F,=64(X)N

因此起重机对配重做负功

W2=F'X=-6400×lJ=-6400J

所以电动机对电梯共做功为

3

¼{fe=W1+W2=12000J-6400J=5.6×IOJ

6、(2021•上海市静安区高三下学期5月二模)如图，足够长的固定斜面4B和BC的底部B处平滑连接，两斜面

与水平方向的夹角均为53。，AB光滑，BC粗糙。质量∕w=2kg的小物块从AB斜面高为∕z=1.25m的尸处由静止释放。

已知小物块与BC斜面间的动摩擦因数为n=g,取sin53t5=0.8,cos53o=0.6,⅞=10m∕s2o

(1)求小物块从尸处释放到达5处的速度的大小VB;

(2)求小物块沿斜面BC上滑的最大距离L及此过程中损失的机械能AE机；

(3)请分析说明小物块最终静止在何处。

【答案】(1)5m/s；(2)1.25m；5J；(3)最终静止在B点

【解析】

(1)小物块从A到B作只有重力做功，机械能守恒，有

,12

mgh=-mVg

代入数据可得

VB=5ΠI∕S

(2)小物块沿BC上滑，受力分析如图

垂直于斜面方向受力平衡

尸N・加gcos530=0

小物块与斜面BC间滑动摩擦力大小

F尸从FN=AmgCOS530

以初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律

(-wzgsin53o)+(-Ff)=ma

代入数据可得

a=-10m∕s2

小物块从B到C作匀减速直线运动至速度为零，有

O2-Vg=2as

代入数据可得

s=1.25m,L=1.25m

小物块损失的机械能

ΔEM=mg/;-WgLSin53。

代入数据可得

△EM=5J

(3)小物块在斜面BC时，因mgsm53°>μmgcos53°,所以小物块速度减为零后，不会静止在BC斜面上，会沿

BC斜面向下做匀加速运动；

到AB斜面后返回再沿斜面BC上滑，由于BC斜面粗糙，上滑高度小于第一次的上滑高度；

此后反复在两斜面间运动若干次，最终静止在B点。

7、(2021•上海市徐汇区高三下学期5月二模)如图，一小球A从某高处由静止开始下落，选择不同平面为参考平

面，下落过程中小球具有的能量及其变化情况如下表所示，请在表格中将未填写的数据补充完整。

E>S

-tt

所选择的下落初始时刻的机下落到地面时的机下落到地面时的重下落过程中重力势能下落到地面

参考平面械能El械能E力势能昂变化量AE,,时的动能Ek

四楼地面-2.5J

8J

一楼地面9J—0-9J

【答案】(1).-1.5J(2).-10.5J(3).-9J(4).8J

【解析】

⑵由表中数据可知选择四楼地面为零势能面时，下落到地面时的机械能E2=-2.5J,下落到地面时的动能Ek=8J,则

下落到地面时的重力势能

%=-2.5J-8J=-10.5J

[3]重力势能变化量与零势能面的选取无关，故A%=-9J

[4]由表中数据可知选择一楼地面为零势能面时，下落到地面时的重力势能昂=0,下落到地面时的动能E∣i=8J,则下

落到地面时的机械能

E2=8J

⑴选择一楼地面为零势能面时，下落初始时刻的机械能E∣=9J,下落到地面时的机械能E2=8J,说明下落过程由于

阻力损失IJ的能量。则根据选择四楼地面为零势能面时，下落到地面时的机械能E2=-2.5J,其初始时刻的机械能为

-1.5Jo

8、（2021•上海市徐汇区高三下学期5月二模）下面是某品牌新能源汽车介绍中的一段文字：“将近6米的超长车

身设计，使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右。极富流线型的整车造型，使整车风阻大幅下降。

全车采用