2015年高考物理试题分类解析（06）机械能（Word版）.doc

《2015年高考物理试题分类解析（06）机械能（Word版）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015年高考物理试题分类解析（06）机械能（Word版）.doc（16页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、20152015 年高考物理真题分类汇编：年高考物理真题分类汇编：机械能机械能(2015(2015 新课标新课标 I-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 POQ 水平。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A. W = mgR,质点恰好可以到达 Q 点 1 2B. W mgR,质点不能到达 Q 点 1 2C. W = mgR,质点到达 Q 点后，继续上升

2、一段距离 1 2D. W 0 ,仍会向上运动一段距离，选项 C 正确,1 21 2【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，可能正确的是来源:学科网【答案】A【解析】试题分析：由图可知，汽车先以恒定功率 P1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，所以再次做加速度减小的加速运动，故 A 正确，B、C、D 错误。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

3、 m，a 套在固定直杆上，与光滑水平地面相距 h，b放在地面上，a、b 通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦，a、b 可视为质点，重力加速度大小为 g。则A. a 落地前，轻杆对 b 一直做正功B. a 落地时速度大小为C. a 下落过程中，其加速度大小始终不大于 gD. a 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考点：机械能守恒定律；运动的合成与分解来源:学#科#网 【2015 重庆重庆-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。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1 4圆弧

4、形的粗糙轨道，P 为最高点，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。不考虑空气阻力，重力加速度为g.求：（1）距 Q 水平距离为2L的圆环中心到底板的高度；（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 4H；（2）速度的大小为2gLH，压力的大小2 (1)2LmgHR，方向竖直向下 ；（3）摩擦力对小球作功2 ()4LmgRH【解析】试题分析：（1）由平抛运动规律可知Lvt，

5、21 2Hgt同理：12Lvt，2 11 2hgt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考点：电功率，功，电容，胡克定律（2015 浙江浙江-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43 10 kg，设起飞过程中发动机的推力恒为51.0 10 N；弹射器有效作用长度为 100m，推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速

6、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61.1 10 NB 弹射器对舰载机所做的功为81.1 10 JC 弹射器对舰载机做功的平均功率为78.8 10 WD 舰载机在弹射过程中的加速度大小为232m/s【答案】ABD【解析】试题分析：设发动机的推力为1F，弹射器的推力为2F，则阻力为120.2()fFF，根据动能定理可得2 121210.2()0.2()2FFFFsmv，5 11.0 10FN，故解得6 21.1 10FN，A 正确；弹射器对舰载机所做的功为 28 21.1 10FWF sJ，B 正确；

7、舰载机在弹射过程中的加速度大小为212120.2()0.2()32m/sFFFFam，根据公式21 2sat可得运动时间为22.5ssta，所以弹射器对舰载机做功的平均功率为2274.4 10 WF FWPt，故 C 错误 D 正确；考点：动能定理，牛顿第二定律，运动学公式，功率和功的计算（2015 浙江浙江-21）甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”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）（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

8、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）， （2.50.2）2/m s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 131.6529.0029.0027.400.05xcm根据逐差法2xaT 可得纸带的加速度大，大小为2 2 20.1 102.5/ 0.2am s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”实验来源:学科网（2015 浙江浙江-23）如图所示，用一块长11.0Lm的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高 H=0.8m，长21.5Lm。斜面与水平桌面的倾角可在 060间调节后固定。将质量 m=0.2

9、kg 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10.05，物块与桌面间的动摩擦因数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210/gm s；最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（1）求角增大到多少时，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2（已知 sin37=0.6，cos37=0.8）（3）继续增大角，发现=53时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离mx【答案】 （1）tan0.05（2）20.8（3）1.9m 来源:Zxxk.Com考点：动能定理，运动学公式（2015 四川四川-9） （15

10、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 1106N，匀速阶段牵引力的功率为 6103kW，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

11、公交车每做 1 焦耳功排放气体污染物 3106克）【答案】 （1）s1950m；（2）m2.04kg【解析】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：s1121vt 匀减速运动的位移为：s3321vt 根据匀速运动规律可知，地铁列车匀速运动的位移为：s2vt2 根据题意可知，甲站到乙站的距离为：ss1s2s3 由式联立，并代入数据解得：s1950m（2）地铁列车在从甲站到乙站的过程中，牵引力做的功为：W1Fs1Pt2 根据题意可知，燃油公交车运行中做的功为：W2W1 由式联立，并代入数据解得：W26.8108J所以公交车排放气体污染物的质量为：m31096.810

12、8kg2.04kg考点：匀速直线运动与匀变速直线运动规律的应用，以及功大小的计算。（2015 四川四川-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 E1.5106N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体 P 电荷量是 2.0106C，质量 m0.25kg，与轨道间动摩擦因数 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，且 tan1.2。P 在整个运动过程中始终受到水平向右的某

13、外力 F 作用，F 大小与 P 的速率 v 的关系如表所示。P 视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取 g10 m/s2，求：（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）t10. 5s；（2）W9.25J。【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 mg 和支持力 N 作用，因此其滑动摩擦力大小为：fmg1N根据表格数据可知，物体 P 在速率 v02m/s 时，所受水平外力 F12Nf，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 a1，不妨设经时间

14、 t1速度为 v12m/s，还未进入电场区域。根据匀变速直线运动规律有：v1a1t1 根据牛顿第二定律有：F1fma1 由式联立解得：t1fFmv 110.5s0.55s，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 t10.5s（2）当物体 P 在速率 v25m/s 时，所受水平外力 F26N，设先以加速度 a2再加速 t20.05s 至 A 点，速度为 v2，根据牛顿第二定律有：F2fma2 根据匀变速直线运动规律有：v2v1a2t2 由式联立解得：v23m/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 F26N 不变，设位移为 x

15、1，加速度为 a3，根据牛顿第二定律有：F2fqEma3 根据匀变速直线运动规律有：2a3x12 Bv2 2v 由式联立解得：x11m 根据表格数据可知，当物体 P 到达 B 点时，水平外力为 F3qE3N，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：x2vBt3 根据几何关系有：cot23 vgt由式联立解得：x21225m 所以电场力做的功为：WqE（x1x2） 由式联立解得：W9.25J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、功的定义式的应用。

16、【2015 山东山东-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 60o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g。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】

17、 （1）3m；（2）0.1mgl考点：物体的平衡；牛顿第二定律；动能 定理.【2015 广东广东-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 R0.5m，物块 A 以 v06m/s 的速度滑入圆轨道，滑过最高点 Q，再沿圆轨道滑出后，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 L0.1m，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m1kg(重力加速度 g 取 10m/s2；A、B 视为质点，碰撞时间极短)。(1)求 A 滑

18、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；(3)碰后 AB 滑至第 n 个(nk)光滑段上的速度 vn与 n 的关系式。【答案】 （1）F = 22N (2) k = 45 (3) vn = m/s (且 n k )9 0.2 【考点】功能关系、机械能守恒定律及其应用；动量守恒定律及其应用；匀速圆周运动的向心力【解析】(1)由机械能守恒定律得： mv02 = mg(2R) + mv2 1 21 2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 = 2 解得：A 滑过

19、 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：mv02 = mvA2 得：vA = v0 = 6m/s 1 21 2AB 碰撞后以共同的速度 vp前进，由动量守恒定律得：mvA = (m + m)vp 得：vp = 3m/s 总动能 Ek = (m + m)vp2 = 9J1 2滑块每经过一段粗糙段损失的机械能 E = fL = (m + m)gL = 0.2J 则： k = = 45 (3)AB 滑到第 n 个光滑段上损失的能量 E损 = nE = 0.2n J由能量守恒得： (m + m)vp2 - (m + m)vn2 = nE1

20、21 2带入数据解得：vn = m/s ， （n k）9 0.2 【2015 福建福建-21】21. （19 分）如图，质量为 M 的小车静止在光滑的水平面上，小车 AB 段是半径为 R 的四分之一圆弧光滑轨道，BC 段是长为 L 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于 B 点，一质量为 m 的滑块在小车上从 A 点静止开始沿轨道滑下，重力加速度为 g。（1）若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；（2）若不固定小车，滑块仍从 A 点由静止下滑，然后滑入 BC 轨道，最后从 C 点滑出小车，已知滑块质量2Mm ,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的 2 倍，滑块与轨道 BC 间的

21、动摩擦因数为 ，求： 滑块运动过程中，小车的最大速度 vm； 滑块从 B 到 C 运动过程中，小车的位移大小 s。【答案】：（1）3mg （2）gRvm31s=L/3【解析】试题分析：（1）由图知，滑块运动到 B 点时对小车的压力最大从 A 到 B，根据动能定理：0212BmvmgR在 B 点：RvmmgFB N2 联立解得：FN=3mg，根据牛顿第三定律得，滑块对小车的最大压力为 3mg（2）若不固定小车， 滑块到达 B 点时，小车的速度最大根据动量守恒可得：mMvvm从 A 到 B，根据能量守恒：22 21 21mMvvmmgR联立解得：gRvm31设滑块到 C 处时小车的速度为 v，则滑

22、块的速度为 2v，根据能量守恒： mgLMvvmmgR22 21221解得：gLgRv31 31小车的加速度：gMmga 21根据asvvm222解得：s=L/3【2015 北京北京-23】.（18 分）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 。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

23、。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摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。【答案】（1）2kx21W（2） 2 12 2Pkx21kx21E:a)xxx2(mgW:b123f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 2kx21W（2）a:由图可知，物体由 x1x2的过程中，弹力做功：，2 22 1kx21kx21W由 W=EP得：2 12 2

24、Pkx21kx21Eb:在此过程中摩擦力做功由 f = N， Wf =fs 得)xxx2(mgW123f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=h。圆环在 C 处获得一竖直向上的速度 v，恰好能回到 A；弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为 g，则圆环A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做功为

25、21 4mvC在 C 处，弹簧的弹性势能为21 4mvmghD上滑经过 B 的速度大于下滑经过 B 的速度【答案】BD3 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 倍 C.3倍 D. 2倍【答案】D【解析】设fkv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有2PFvfvkv vkv ，变化后有22 PF vkv vkv，联立解得2vv，D 正确；【2015 海南海南-4】如图，一半径为 R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端登高。质量为 m 的质点自轨道端点 P 由静止开始滑下，滑到最低

26、点 Q 时，对轨道的正压力为 2mg，重力加速度大小为 g，质点自 P 滑到Q 的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）A. mgR41B. mgR31C. mgR21D. mgR4【答案】C【2015 天津-5】5 如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为 m 的小圆环圆环与水平状态的轻质弹簧 一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为 L， 圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为 2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到 最大距离 的过程中 A圆环的机械能守恒 B弹簧弹性势能变化了mgL3C圆环下滑到最大距离时所受合力为零 D圆环重力势能与弹簧弹性势能之

27、和保持不变 【答案】B【2015 天津-10】10(16 分)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图皮带在电动机的带动下保持 V=1 ms 的恒定速度向右运动现将一质量为 m=2 kg 的邮件轻放在皮带上邮件和皮带间的动摩擦因数= 05。设皮带足够长取 g=10ms2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求 (1)邮件滑动的时间 t ； (2)邮件对地的位移大小 x ； (3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功 W。 【答案】 （1）0.2s (2) 0.1m (3) -2 J 【解析】 （1）设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为 F，则F = mg 1由牛顿第二定律求出邮件的加速度 a = F/m =g =5m/s 2由匀变速直线运动规律 v = at ，代入数据得： t = v/a = 0.2s 3（2）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有Fx = mv2 0 1 24由式并代入数据得： x = 0.1m 145（3）邮件与皮带发生相对滑动过程中，设皮带相对地面的位移为 s ，则S = vt 6摩擦力对皮带做的功 W = -Fs 7由式并代入数据得：W = -2 J13678