全国各地高考物理试题分类汇编机械能 12页

‎2012年全国各地高考物理试题分类汇编 ‎17. （2012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，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 答案：D ‎8（2012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，则 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。‎ ‎15（2012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。若（ ）‎ ‎（A）hA＝hB，则一定有WA＝WB （B）hA＞hB，则可能有WA＜WB ‎ ‎（C）hA＜hB，则可能有WA＝WB （D）hA＞hB，则一定有WA＞WB 答案：B ‎16（2012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，‎ ‎18（2012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；若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。则可能有（ ）‎ ‎（A）F2＝F1，v1＞v2 （B）F2＝F1，v1＜v2‎ ‎（C）F2＞F1，v1＞v2 （D）F2＜F1，v1＜v2 ‎ 答案：B、D，‎ ‎16（2012安徽卷）.如图所示，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。已知=2,重力加速度为，则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 ‎3（2012江苏卷）．如图所示，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，则，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 ‎9（2012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。下列判断正确的是 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 ‎26(2012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。如图所示，以沟底的O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=，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 （1） ‎（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。‎ ‎36（2012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）。‎ ‎36.(18分)‎ ‎ 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 ‎ m uo=2m v1‎ 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 ‎23（2012四川卷）．（16分）‎ ‎ 四川省“十二五”水利发展规划指出，若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。已知水的密度为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，则P=UI ①‎ 设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则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。已知抽水高度为h，容积为V，水的密度为ρ，则 M=ρV ④‎ 设质量为M的河水增加的重力势能为△Ep，则△Ep=Mgh ⑤‎ 设电动机的输出功率为P0，则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)‎ ‎22（2012安徽卷）.（14分）质量为0.1 kg 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图所示。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=‎10 m/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，则反弹时速度 设反弹的加速度大小为a＇，由动能定理得 解得 ‎24（2012安徽卷）.（20分）‎ A ‎⊙‎ ‎⊙‎ B h l u=‎2m/s ‎ 如图所示，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。已知物块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。‎ ‎24.（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 上式表明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。则B与A碰撞n次后反弹，速度大小为。‎ ‎11（2012江苏卷）．（10分）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验，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。‎ 本题易错点：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 ‎14（2012江苏卷）．（16分）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l时，装置可安全工作，一质量为m的小车若以速度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）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；‎ ‎（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，则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，。‎ ‎23（2012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<