2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题06 机械能

2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题06 机械能

‎2020年高考物理模拟新题精选分类解析（第3期）专题06 机械能 ‎ ‎1.（2020山东潍坊四县联考）2020年伦敦奥运会上，牙买加选手博尔特，夺得‎100米冠军，成为“世界飞人”。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设他的质量为m， 在起跑时前进的距离S内，重心上升高度为h，获得的速度为v，阻力做功为、重力对人做功、地面对人做功、运动员自身做功，则在此过程中，下列说法中正确的是 A.地面对人做功=+mgh B.运动员机械能增加了+mgh C.运动员的重力做功为=-mgh D.运动员自身做功为=+mgh -‎ ‎2．（2020湖北武汉部分学校联考）如图所示，轻绳的一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球（可视为质点）。当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时，通过传感器测得轻绳拉力T、轻绳与竖直线OP的夹角θ满足关系式T=a+bcosθ，式中a、b为常数。若不计空气阻力，则当地的重力加速度为 A． B． C． D．‎ 答案：D 解析：当小球运动到最低点时，θ=0，拉力最大，T1=a+b，T1=mg+mv12/L；当小球运动到最高点时，θ=180°，拉力最小，T2=a-b，T2=-mg+mv22/L；由mg·2L=mv12-mv22，联立解得：g=，选项D正确。‎ ‎3．（2020江苏二校联考）如图所示，离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度。现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力。下列说法中正确的是（ ）‎ A．弹簧获得的最大弹性势能小于小球抛出时的动能 B．小球从抛出到将弹簧压缩到最短的过程中小球的机械能守恒 C．小球抛出的初速度大小仅与圆筒离地面的高度有关 D．小球从抛出点运动到圆筒口的时间与小球抛出时的角度无关 ‎4．（2020上海八校联考）在光滑的水平地面上，有质量相同的甲、乙两物体，甲原来静止，乙以速度v做匀速直线运动，俯视图如图所示。某时刻它们同时受到与v方向垂直的相同水平恒力F的作用，经过相同时间 （ ）‎ 甲 乙 F F v ‎（A）两物体的位移相同 ‎（B）恒力F对两物体所做的功相同 ‎（C）两物体的速度变化率相同 ‎（D）两物体的动能变化量相同 ‎5．（2020山东临沂市检测）物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止．以、Ek、和分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间．则以下各图象中，能正确反映这一过程的是 物理试卷 第3页 （共8页）‎ 答案：C解析：物体在恒定阻力作用下运动，其加速度随时间不变，随位移不变，选项AB错误；由动能定理，-fs= Ek -Ek0，解得Ek= Ek0-fs，选项C正确D错误。‎ ‎6．（2020上海八校联考）质量相同的两个物体，分别在地球和月球表面以相同的初速度竖直上抛，已知月球表面的重力加速度比地球表面重力加速度小，若不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）‎ ‎（A）物体在地球表面时的惯性比在月球表面时的惯性大 ‎（B）物体在地球表面上升到最高点所用时间比在月球表面上升到最高点所用时间长 ‎（C）落回抛出点时，重力做功的瞬时功率相等 ‎（D）在上升到最高点的过程中，它们的重力势能变化量相等 ‎7. (2020年浙江五校联考)用竖直向上大小为30N的力F，将‎2kg 的物体由沙坑表面静止抬升‎1m时撤去力F，经一段时间后，物体落入沙坑，测得落入沙坑的深度为‎20cm。若忽略空气阻力，g取‎10m/s2。则物体克服沙坑的阻力所做的功为 ‎ 　A．20J ‎ B．24J ‎ C．34J ‎ D．54J ‎ ‎【命题意图】此题考查动能定理及其相关知识 答案：C解析：用竖直向上大小为30N的力F，将‎2kg的物体由沙坑表面静止抬升‎1m时，由动能定理，Fh-mgh=mv2，撤去力F后由动能定理，mg(d+h)-W=0-mv2，联立解得W=mg (d+h) + Fh-mgh = Fh+mgd=30×1J+2×10×0.2J=34J。选项C正确。‎ ‎8. (2020年浙江五校联考)如图所示，一物体m在沿斜面向上的恒力F作用下，由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动，经时间t力F做功为60J，此后撤出力F，物体又经过时间t回到出发点，若以地面为零势能面，则下列说法正确的是 F m θ 第12题图 A．物体回到出发点的动能为60J B．恒力F=2mgsinθ C．撤出力F时，物体的重力势能是45J D．动能与势能相等的时刻一定出现在撤去力F之后 ‎10（8分）(2020‎ 年浙江五校联考).如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×‎103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加速直线运动，加速度a=‎0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=‎1.02 m/s的匀速运动。取g=‎10m/s2，不计额外功。求：‎ ‎（1）起重机允许输出的最大功率；‎ ‎（2）重物做匀加速运动所经历的时间；‎ ‎（3）起重机在第2秒末的输出功率。‎ ‎11、(15分)（2020南京二校联考）如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为R的水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R的3/4圆弧轨道，两轨道相切与B点。在外力作用下，一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动，到达B点时撤除外力。已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C，重力加速度大小为g。求 ‎（1）小球在C点的速度的大小；‎ ‎（2）小球在AB段运动的加速度的大小；‎ ‎（3）小球从D点运动到A点所用的时间。‎ ‎12．（8分）(2020北京朝阳期中)如图所示，MPQ为竖直面内一固定轨道，MP是半径为R的1/4光滑圆弧轨道，它与水平轨道PQ相切于P，Q端固定一竖直挡板，PQ长为s。一小物块在M端由静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次弹性碰撞后停在距Q点为l的地方，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）物块滑至圆弧轨道P点时对轨道压力的大小；‎ ‎（2）物块与PQ段动摩擦因数μ的可能值。‎ ‎12．（8分）‎ 解：（1）设物块滑至P点时的速度为v，根据动能定理有 ‎ ‎ ‎ 所以 ‎ 设物块到达P点时，轨道对它的支持力大小为N，根据牛顿运动定律有 ‎ 所以 ‎ 根据牛顿第三定律，物块对轨道压力的大小 （4分）‎ ‎（2）第一种情况：物块与Q处的竖直挡板相撞后，向左运动一段距离，停在距Q为l的地方。设该点为O1，物块从M运动到O1的过程，根据动能定理有 ‎ 所以 ‎ ‎13（10分）. (2020年浙江五校联考)如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径（C、D为圆轨道的最低点和最高点），已知∠BOC =30˚。可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=‎10m/s2。求：‎ ‎（1）滑块的质量和圆轨道的半径；‎ ‎（2）是否存在某个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由。‎ DA BA A H OA C EDA ‎（2）假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点（如图所示）‎ ‎ OE= ‎ x= OE=vDPt 1分 ‎ R=gt2 ‎ ‎ 得到：vDP=‎2m/s 1分 ‎ 而滑块过D点的临界速度 vDL==m/s 1分 由于：vDP> vDL 所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点 ‎ mg(H－2R)= mvDP2 1分 得到：H=‎0.6m 1分 M N A C B D R P R ‎450‎ ‎14．(15分) （2020湖州联考）如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，弹簧处于自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R=‎0.8 ‎m的圆环剪去了左上角135°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=‎0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=‎0.2kg的物块将弹簧也缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x=6t-2t2，物块从桌面右边缘D点飞离桌面后，由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。g =‎10 ‎m/s2，求：‎ ‎（1）BP间的水平距离；‎ ‎（2）判断m2能否沿圆轨道到达M点；‎ ‎（3）释放后m2在水平桌面上运动过程中克服摩擦力做的功。‎ ‎（2）若物块能沿轨道到达M点，其速度为，有 ‎ m2vM2=m2vD2-m2gR （2分）‎ 解得： < ‎ ‎ 即 物块不能到达M点 （2分）‎ ‎15．(14分）（2020上海奉贤区测试）一探险队在探险时遇到一山沟，山沟的一侧OA竖直，另一侧的坡面OB呈抛物线形状，与一平台BC相连，如图所示。已知山沟竖直一侧OA的高度为2h，平台离沟底h高处，C点离竖直OA的水平距离为2h。以沟底的O点为原点建立坐标系xOy，坡面的抛物线方程为y=x2/2h。质量为m的探险队员从山沟的竖直一侧，沿水平方向跳向平台。人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。求：‎ ‎(1)若探险队员以速度v0水平跳出时，掉在坡面OB的某处，则他在空中运动的时间为多少？‎ ‎（2）为了能跳在平台上，他的初速度应满足什么条件？请计算说明。‎ ‎（3）若已知探险队员水平跳出，刚到达OBC面的动能Ek=1.55mgh，则他跳出时的水平速度可能为多大？‎ ‎15．（14分）解析：(1) （4分）x= v0t，‎ y+gt2=2h y=x2/2h，‎ 联立解得：t=。‎ ‎(2) （4分）若掉在C处，h=gt2，2h=vt，联立解得：v=。‎ 若掉在B 处，B点坐标为（x，h），满足坡面的抛物线方程，h=x2/2h，‎ 解得x=h。‎ x= vt，h=gt2，‎ 联立解得：v=。‎ 即：初速度应满足，≤v≤。‎ ‎16、（2020辽宁沈阳四校联考）如图是利用传送带装运煤块的示意图．其中，传送带长‎20m，倾角θ＝37°，煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8，传送带的主动轮和从动轮半径相等，主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H＝‎1.‎‎8 m，与运煤车车箱中心的水平距离x＝‎1.‎‎2 m．现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点)其质量为‎2kg，煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动，后与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动．要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心，取g＝‎10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：‎ ‎(1)传送带匀速运动的速度v及主动轮和从动轮的半径R；‎ ‎(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间t．‎ ‎（3）传送带由于传送煤块多消耗多少电能？‎ ‎16、解析：( l ）由平抛运动的公式，得x=vt，H=gt2，‎ 代人数据解得：v=2m/s。 （3分） 要使煤块在轮的最高点做平抛运动，则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零，由牛顿第二定律，得mg=m，‎ ‎ 代人数据得R=‎0.4m （2分） ‎