2011-2018高考物理试题分类汇编020.机械能守恒定律

.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解析：当a物体刚释放时,两者的速度都为0,当a物体落地时,则杆的分速度为0,由机械能守恒定律可知：a物体落地时速度大小为,故B正确；b物体的速度也为0,所以轻杆对b先做正功,后做负功,故A错；a落地前,当a的机械能最小时b的速度最大,此时杆对b的作用力为0,这时,b对地面的压力大小为mg,a的加速度为g,故C错误D正确。7.2017年XX卷9．如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为L,B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角由60°变为120°,A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g.则此下降过程中〔AB〔AA的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于mgALLBCmmmALLBCmmm〔C弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下〔D弹簧的弹性势能最大值为mgL解析：球A由静止释放下降,开始做加速运动,当A的加速度等于零时,速度最大,动能最大,继续下降则A球合力向上,加速度向上,A球做减速运动,所以当A的动能达到最大前,A球处于失重状态,对整体分析,B、C球受到地面的支持力小于3mg,B受到地面的支持力小于mg,选项A正确；A的动能最大时,加速度等于零,所以B受到地面的支持力等于mg,选项B正确；A由静止释放下降到最低点时,弹簧最长,弹性势能最大,A的加速度方向竖直向上,选项C错误；A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角由60°变为120°,由几何关系可知,球A下降的高度为,弹簧的弹性势能最大时,三球速度均为零,由机械能守恒定律,所以弹簧的弹性势能最大值为,选项D错误。故选AB.8.2011年理综北京卷FmαOl22．〔16分如图所示,长度为l的轻绳上端固定在FmαOl⑴在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止。画出此时小球的受力图,并求力F的大小；⑵由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。[解析]〔1受力图见图TFmg根据平衡条件,的拉力大小F=mgTFmg〔2运动中只有重力做功,系统机械能守恒则通过最低点时,小球的速度大小根据牛顿第二定律解得轻绳对小球的拉力,方向竖直向上。9.2014年理综XX卷21．〔19分图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图。整个轨道在同一竖直平面内,表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切。点A距水面的高度为H,圆弧轨道BC的半径为R,圆心O恰在水面。一质量为m的游客〔视为质点可从轨道AB上任意位置滑下,不计空气阻力。〔1若游客从A点由静止开始滑下,到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点,OD=2R,求游客滑到B点时的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf；HhPm/gCm/gDm/gRm/HhPm/gCm/gDm/gRm/gBm/gA2ROm/g答案：〔1〔2解析：〔1游客从B点做平抛运动,有：,,解得：从A到B,根据动能定理,有解得：〔2设OP与OB间夹角为θ,游客在P点时的速度为,受支持力为N,从B到P由机械能守恒可得：过P点时,根据向心力公式,有：,N=0,解得：10.2015年上海卷31．〔12分质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下,由静止开始从水平地面向上运动,经一段时间,拉力做功为W,此后撤去拉力,球又经相同时间回到地面。以地面为零势能面,不计空气阻力。求：〔1球回到地面时的动能Ekt；〔2撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F；〔3球动能为W/5时的重力势能Ep。答案：〔1W；〔2；〔3或〔1撤去拉力时球的机械能为W,由机械能守恒定律,回到地面时的动能〔2设拉力作用时间为t,在此过程中球上升h,末速度为v,则,v=at由题意有解得根据牛顿第二定律,F-mg=ma,解得〔3动能为W/5时球的位置可能在h的下方或上方,设球的位置可能在h下方离地h'处,,而,解得重力势能设球的位置在h下方离地h"处,由机械能守恒定律因此重力势能11.2018年XX卷ACmOBBFOB3lB5lM53°14．〔16分如图所示,钉子A、B相距5l,处于同一高度。细线的一端系有质量为M的小物块,另一端绕过A固定于B。质量为m的小球固定在细线上C点,B、C间的线长为3l。用手竖直向下拉住小球,使小球和物块都静止,此时BC与水平方向的夹角为53°。松手后,小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零,然后向下运动ACmOBBFOB3lB5lM53°〔1小球受到手的拉力大小F；〔2物块和小球的质量之比M：m；〔3小球向下运动到最低点时,物块M所受的拉力大小T。解：〔1设小球受AC、BC的拉力分别为F1、F2F1sin53°=F2cos53°F+mg=F1cos53°+F2sin53°且F1=Mg解得〔2小球运动到与A、B相同高度过程中小球上升高度h1=3lsin53°,物块下降高度h2=2l机械能守恒定律mgh1=Mgh2解得〔3根据机械能守恒定律,小球回到起始点．设此时AC方向的加速度大小为a,重物受到的拉力为T牛顿运动定律Mg–T=Ma小球受AC的拉力T′=T牛顿运动定律T′–mgcos53°=ma解得〔12.2016年新课标Ⅲ卷R/4ABC24．〔12分如图,在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R,BC弧的半径为。一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落,经A点沿圆弧轨道运动。R/4ABC〔1求小球在B、A两点的动能之比；〔2通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。[答案]〔1〔2小球恰好可以沿轨道运动到C点[解析]〔1设小球的质量为m,小球在A点的动能为EkA,由机械能守恒得①设小球在B点的动能为EkB,同理有②由①②式得③〔2若小球能沿轨道运动到C点,小球在C点所受轨道的正压力N应满足N≥0④设小球在C点的速度大小为vC,由牛顿运动定律和向心力加速度公式有⑤由④⑤式得,vC应满足⑥由机械能守恒有⑦由⑥⑦式可知,小球恰好可以沿轨道运动到C点。13.2016年XX卷xAαB14．〔16分如图所示,倾角为α的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连,B静止在斜面上。滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行。A、B的质量均为m.撤去固定A的装置后,A、BxAαB<1>A固定不动时,A对B支持力的大小N；<2>A滑动的位移为x时,B的位移大小s；<3>A滑动的位移为x时的速度大小vA.[答案]<1>mgcosα<2><3>eq\r<\f<2gxsinα,3－2cosα>>[解析]〔1支持力的大小N=mgcosα〔2根据几何关系sx=x·<1-cosα>,sy=x·sinα且xssxssxsy〔2B的下降高度sy=x·sinα根据机械能守恒定律根据速度的定义得,则解得。14.2017年新课标I卷24．〔12分一质量为8.00×104kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105m处以7.5×103m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8m/s2。〔结果保留2位有效数字〔1分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；〔2求飞船从离地面高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。[答案]〔1〔14.0×108J2.4×1012J；〔29.7×108J[解析]〔1飞船着地前瞬间的机械能为①式中m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由①和