2019高考物理试题分类汇编(1)-机械能(含详解).doc

2019高考物理试题分类汇编（1）-机械能（含详解）
1〔2018福建卷〕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，那么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
答案：D
2、〔2018天津卷〕.如图甲所示，静止在水平地面的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，那么
A、0–t1时间内F的功率逐渐增大
B、t2时刻物块A的加速度最大
C、t2时刻后物块A做反向运动
D、t3时刻物块A的动能最大
解析：由F与t的关系图像0～t1拉力小于最大静摩擦力物块静止F的功率为0，A错误；在t1～t2阶段拉力大于最大静摩擦力物块做加速度增大的加速运动，在t2～t3阶段拉力大于最大静摩擦力物块做加速度减小的加速运动，在t2时刻加速度最大，B正确，C错误；在t1～t3物块一直做加速运动，在t3～t4拉力小于最大静摩擦力物块开始减速，在时刻速度最大，动能最大，D正确。答案BD。
3、〔2018上海卷〕、质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，直到全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做功分别为WA、WB。假设〔 〕
〔A〕hA＝hB，那么一定有WA＝WB 〔B〕hA＞hB，那么可能有WA＜WB
〔C〕hA＜hB，那么可能有WA＝WB 〔D〕hA＞hB，那么一定有WA＞WB
答案：B
4、〔2018上海卷〕、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有光滑圆柱，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〕5R/3 〔C〕4R/3 〔D〕2R/3
答案：C，
5、〔2018上海卷〕、位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；假设作用力变为斜面上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。那么可能有〔 〕
〔A〕F2＝F1，v1＞v2 〔B〕F2＝F1，v1＜v2
〔C〕F2＞F1，v1＞v2 〔D〕F2＜F1，v1＜v2
答案：B、D，
6、〔2018安徽卷〕.如下图，在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道，半径水平、竖直，一个质量为的小球自的正上方点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力。=2,重力加速度为，那么小球从到的运动过程中()
O
B
R
2R
P
A
A.重力做功
B.机械能减少
C.合外力做功
D.克服摩擦力做功
16D；
解析：小球从P到B高度下降R，故重力做功mgR，A错。在B点小球对轨道恰好无压力，由重力提供向心力得，取B点所在平面为零势能面，易知机械能减少量，B错。由动能定理知合外力做功W=,C错。根据动能定理，可得，D选项正确。
B
A
F
O
7、〔2018江苏卷〕、如下图，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点，在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是
A、逐渐增大
B、逐渐减小
C、先增大，后减小
D、先减小，后增大、
【解析】设F与速度的夹角为，那么，力的分解，在切线上〔速度方向上〕合力为0，即，所以，随增大，P增大。

【答案】A
8、〔2018海南卷〕.一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t=0时起，第1秒内受到2N的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1N的外力作用。以下判断正确的选项是
A.0～2s内外力的平均功率是W
B.第2秒内外力所做的功是J
C.第2秒末外力的瞬时功率最大
D.第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是
答案；CD
解析：由动量定理求出1s末、2s末速度分别为：v1=2m/s、v2=3m/s故合力做功为w=功率为1s末、2s末功率分别为：4w、3w第1秒内与第2秒动能增加量分别为：、比值：4：5
9、(2018全国理综).〔20分〕
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v0沿水平方向跳向另一侧坡面。如下图，以沟底的O点为原点建立坐标系Oxy。，山沟竖直一侧的高度为2h，坡面的抛物线方程为y=，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g。

（1） 求此人落到破面试的动能；
（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】
（1） 平抛运动的分解：，，得平抛运动的轨迹方程，此方程与坡面的抛物线方程为y=的交点为，。
根据机械能守恒，
解得
（3） 〔2〕求关于的导数并令其等于0，解得当此人水平跳出的速度为时，他落在坡面时的动能最小，动能的最小值为。
10、〔2018广东卷〕.〔18分〕
图18〔a〕所示的装置中，小物块A、B质量均为m，水平面上PQ段长为l，与物块间的动摩擦因数为μ，其余段光滑。初始时，挡板上的轻质弹簧处于原长；长为r的连杆位于图中虚线位置；A紧靠滑杆〔A、B间距大于2r〕。随后，连杆以角速度ω匀速转动，带动滑杆作水平运动，滑杆的速度-时间图像如图18〔b〕所示。A在滑杆推动下运动，并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞。
〔1〕求A脱离滑杆时的速度uo，及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE。

〔2〕如果AB不能与弹簧相碰，设AB从P点到运动停止所用的时间为t1，求ω得取值范围，及t1与ω的关系式。
〔3〕如果AB能与弹簧相碰，但不能返回道P点左侧，设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep，求ω的取值范围，及Ep与ω的关系式〔弹簧始终在弹性限度内〕。

答案：
解：〔1〕由题知，A脱离滑杆时的速度uo=ωr
设A、B碰后的速度为v1，由动量守恒定律
muo=2mv1
A与B碰撞过程损失的机械能
解得
〔2〕AB不能与弹簧相碰，设AB在PQ上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律及运动学规律
v1=at1
由题知
联立解得
〔3〕AB能与弹簧相碰
不能返回道P点左侧
解得
AB在的Q点速度为v2，AB碰后到达Q点过程，由动能定理

AB与弹簧接触到压缩最短过程，由能量守恒

解得
11.〔2018四川卷〕、〔16分〕
四川省“十二五”水利发展规划指出，假设按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V，此时输入电动机的电功率为9kW，电动机的内阻为0.4Ω。水的密度为1×l03kg/m3，重力加速度取10m/s2。求：
(1)电动机内阻消耗的热功率；
(2)将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间〔不计进、出水口的水流速度〕。
23、解：
(l)设电动机的电功率为P，那么P=UI ①
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，那么Pr=I2r ②
代入数据解得Pr=1×103W ③
说明：①③式各2分，②式3分。
(2)设蓄水总质量为M，所用抽水时间为t。抽水高度为h，容积为V，水的密度为ρ，那么
M=ρV ④
设质量为M的河水增加的重力势能为△Ep，那么△Ep=Mgh ⑤
设电动机的输出功率为P0，那么P0=P-Pr ⑥
根据能量守恒定律得 P0t×60%×80△Ep ⑦
代人数据解得 t=2×l04s ⑧
说明：④⑤式各1分，⑥⑧式各2分，⑦式3分。
Oo
v(m/s)
0.5
4
t(s)
12.〔2018安徽卷〕.〔14分〕质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的图象如下图。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。该球受到的空气阻力大小恒为，取=10m/s2,求：
〔1〕弹性球受到的空气阻力的大小；
〔2〕弹性球第一次碰撞后反弹的高度。
22.(1)0.2N；(2)0.375m
解析：(1)由v—t图像可知:小球下落作匀加速运动，
由牛顿第二定律得：
解得
(2)由图知：球落地时速度，那么反弹时速度
设反弹的加速度大小为a＇，由动能定理得

解得
13.〔2018安徽卷〕.〔20分〕
A
⊙
⊙
B
h
l
u=2m/s
如下图，装置的左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=2kg的小物块A。装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带始终以u=2m/s的速度逆时针转动。装置的右边是一光滑的曲面，质量m=1kg的小物块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放。物块B与传送带之间的摩擦因数μ=0.2,l=1.0m。设物块A、B中间发生的是对心弹性碰撞，第一次碰撞前物块A静止且处于平衡状态。取g=10m/s2。
（1） 求物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小；
(2)通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边曲面上？
(3)如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时都会立即被锁定，而当他们再次碰撞前锁定被解除，试求出物块B第n次碰撞后运动的速度大小。
答案：
.〔1〕4m/s
〔2〕不能滑到右边的曲面上
〔3〕
解：〔1〕设B滑到曲面底部速度为v,根据机械能守恒定律，
得
由于＞u,B在传送带上开始做匀减速运动。
设B一直减速滑过传送带的速度为
由动能定理的
解得
由于仍大于u，说明假设成立，即B与A碰前速度为4m/s
（2） 设地一次碰后A的速度为，B的速度为，取向左为正方向，根据动量守恒定律和机械等守恒定律得：

解得
上式说明B碰后以的速度向右反弹。滑上传送带后做在摩擦力的作用下减速，设向左减速的最大位移为，由动能定理得：

解得
因，故B不能滑上右边曲面。
〔3〕B的速度减为零后，将在传送带的带动下向左匀加速，加速度与向右匀减速时相同，且由于小于传送带的速度u，故B向左返回到平台上时速度大小仍为。由于第二次碰撞仍为对心弹性碰撞，故由〔2〕中的关系可知碰后B仍然反弹，且碰后速度大小仍为B碰前的，即
同理可推：B每次碰后都将被传送带带回与A发生下一次碰撞。那么B与A碰撞n次后反弹，速度大小为。
14.〔2018江苏卷〕、〔10分〕为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如下图的装置进行实验，实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s，重复上述实验，分别记录几组实验数据
〔1〕实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出两个解决方案；
〔2〕请根据下表的实验数据作出s-h关系图像
h〔cm〕
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
s〔cm〕
19.5
28.5
39.0
48.0
56.5
〔3〕实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg，根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ=__________〔结果保留一位有效数字〕
〔4〕实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________〔选填“偏大”、或“偏小”
【解析】〔3〕在B下落至临落地时，据动能定理，有，
在B落地后，A运动到Q，据动能定理，有，解得：。将，代入得=，从图象得斜率，即，代入上式得。
此题易错点：认为A/B末速度都为0，根据，解得。
〔4〕滑轮组的摩擦会导致偏小，从而偏大。
【答案】〔1〕减小B的质量，增加细线的长度，或增大A的质量，降低B的起始高度。
〔2〕如图
〔3〕0.4
〔4〕偏大
m
v
l
轻杆
15.〔2018江苏卷〕、〔16分〕某缓冲装置的理想模型如下图，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l时，装置可安全工作，一质量为m的小车假设以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动l/4，轻杆与槽间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〕假设弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；
〔2〕为这使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm
〔3〕讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度vˊ与撞击速度v的关系
【答案】
〔1〕轻杆开始移动时，弹簧的弹力①且②解得③
〔2〕设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为W，那么小车从撞击到停止的过程中，动能定理
小车以撞击弹簧时④
小车以撞击弹簧时⑤
解⑥
〔3〕设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为，⑦
由④⑦解得
当时，
当时，。

16.〔2018重庆卷〕、〔16分〕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，其中主要部件有：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点的距离为L.测量时，测量仪固定于水
平地面，将摆锤从与0等高的位置由静止释放。摆锤到
最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(s<t1，A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求：
〔1〕小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的功；
〔2〕小船经过B点时的速度大小；
〔3〕小船经过B点时的加速度大小a。

21答案：

18.〔2018海南卷〕.现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A,B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成以下填空和作图；
〔1〕假设将滑块自A点由静止释放，那么在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为____。动能的增加量可表示为__。假设在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为=__
(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点〔A点〕下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：

以s为横坐标，为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k=________2.40___(保留3位有效数字)

由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率，将k和进行比较，假设其差值在试验允许的范围内，那么可认为此试验验证了机械能守恒定律。
答案：〔1〕、、
〔2〕2.40