张静中学高考物理试题分类汇编：动量和能量(带详细解析)

张静中学高考物理试题分类汇编——动量和能量（全国卷2）24.(15)如图，MNP为整直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N、P端固定一竖直挡板。M相对于N的高度为h，NP长度为s.一木块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为μ，求物块停止的地方与N点距离的可能值。【答案】物块停止的位置距N的距离可能为hs2或sh2【解析】根据功能原理，在物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中，物块的重力势能的减少PE与物块克服摩擦力所做功的数值相等。WEP①设物块的质量为m，在水平轨道上滑行的总路程为s′，则mghEP②smgW③连立①②③化简得hs④第一种可能是：物块与弹性挡板碰撞后，在N前停止，则物块停止的位置距N的距离为hsssd22⑤第一种可能是：物块与弹性挡板碰撞后，可再一次滑上光滑圆弧轨道，滑下后在水平轨道上停止，则物块停止的位置距N的距离为shssd22⑥所以物块停止的位置距N的距离可能为hs2或sh2。（全国卷2）25.（18分）小球A和B的质量分别为mA和mB且mA＞＞mB在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放出距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正幢，设所有碰撞都是弹性的，碰撞事件极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。答案：23ABABmmHmm解析：小球A与地面的碰撞是弹性的，而且AB都是从同一高度释放的，所以AB碰撞前的速度大小相等于设为0v，根据机械能守恒有2012AAmgHmv化简得02vgH①设A、B碰撞后的速度分别为Av和Bv，以竖直向上为速度的正方向，根据A、B组成的系统动量守恒和动能守恒得00ABAABBmvmvmvmv②22220011112222ABAABBmvmvmvmv③联立②③化简得23ABBABmmvHmm④设小球B能够上升的最大高度为h，由运动学公式得202Bvhg⑤联立①④⑤化简得HmmmmhBABA2)3(⑥（新课标卷）16.如图所示，在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线.从图中可以判断A、在10~t时间内，外力做正功B、在10~t时间内，外力的功率逐渐增大C、在2t时刻，外力的功率最大D、在13~tt时间内，外力做的总功为零答案：AD解析：选项B错误，根据P=Fv和图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，外力的功率先减小后增大。选项C错误，此时外力的功率为零。（新课标卷）34.[物理——选修3-5](2)(10分)如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为.使木板与重物以共同的速度0v向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.设木板足够长，重物始终在木板上.重力加速度为g.解析：木板第一次与墙碰撞后，向左匀减速直线运动，直到静止，再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度，再往后是匀速直线运动，直到第二次撞墙。木板第一次与墙碰撞后，重物与木板相互作用直到有共同速度，动量守恒，有：vmmmvmv)2(200，解得：30vv木板在第一个过程中，用动量定理，有：102)(mgtvmmv用动能定理，有：mgsmvmv22121202木板在第二个过程中，匀速直线运动，有：2vts木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t1+t2=gv320+gv320=gv340。（北京卷）20．如图，若ｘ轴表示时间，ｙ轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系。若令ｘ轴和ｙ轴分别表示其他的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是Ａ．若ｘ轴表示时间，ｙ轴表示动能，则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系Ｂ．若ｘ轴表示频率，ｙ轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系Ｃ．若ｘ轴表示时间，ｙ轴表示动量，则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系Ｄ．若ｘ轴表示时间，ｙ轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系答案：C解析：根据动量定理00,PPFtPFtP说明动量和时间是线性关系，纵截距为初动量，C正确。结合2KPmE得02KmEFtP，说明动能和时间的图像是抛物线，A错误。根据光电效应方程KmEhvW，说明最大初动能和时间是线性关系，但纵截距为负值，B错误。当磁感应强度随时间均匀增大时，增长合回路内的磁通量均匀增大，根据法拉第电磁感应定律增长合回路的感应电动势等于磁通量的变化率，是一个定值，不随时间变化，D错误。（上海理综）5．高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是（）。A．动能减少，重力势能减少B．动能减少，重力势能增加C．动能增加，重力势能减少D．动能增加，重力势能增加答案：C（上海理综）8．如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108m，直径是98m。一质量为50kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取g=10m/s2）（）。A．重力势能为5.4×104J，角速度为0.2rad/sB．重力势能为4.9×104J，角速度为0.2rad/sC．重力势能为5.4×104J，角速度为4.2×10-3rad/sD．重力势能为4.9×104J，角速度为4.2×10-3rad/s答案：C（上海理综）40．太阳能是清洁的新能源，为了环保，我们要减少使用像煤炭这样的常规能源而大力开发新能源。划分下列能源的类别，把编号填入相应的表格。①石油②地热能③核能④天然气⑤风能⑥潮汐能类别编号新能源常规能源②③⑤⑥①④（上海理综）43．纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一。若E1概念车的总质量为920kg，在16s内从静止加速到100km/h（即27.8m/s），受到恒定的阻力为1500N，假设它做匀加速直线运动，其动力系统提供的牵引力为N。当E1概念车以最高时速120km/h（即33.3m/s）做匀速直线运动时，其动力系统输出的功率为kW。答案：3.1×103；50（上海物理）18.如图为质量相等的两个质点BA、在同一直线上运动的vt图像，由图可知（A）在t时刻两个质点在同一位置（B）在t时刻两个质点速度相等（C）在0t时间内质点B比质点A位移大（D）在0t时间内合外力对两个质点做功相等答案：BCD解析：首先，B正确；根据位移由vt图像中面积表示，在0t时间内质点B比质点A位移大，C正确而A错误；根据动能定理，合外力对质点做功等于动能的变化，D正确；本题选BCD。本题考查vt图象的理解和动能定理。对D，如果根据W=Fs则难判断。难度：中等。（上海物理）25.如图，固定于竖直面内的粗糙斜杆，在水平方向夹角为030，质量为m的小球套在杆上，在大小不变的拉力作用下，小球沿杆由底端匀速运动到顶端，为使拉力做功最小，拉力F与杆的夹角a=____，拉力大小F=_____。【解析】00mgsin30Fcosmgcos30Fsin，060，mgF3，mghW。因为没有摩擦力，拉力做功最小。本题考查力的分解，功等。难度：中等。（上海物理）30.（10分）如图，ABC和ABD为两个光滑固定轨道，A、B、E在同一水平面，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度h，C点高度为2h，一滑块从A点以初速度0v分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出。（1）求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离CS和DS.（2）为实现CS＜DS，0v应满足什么条件？解析：（1）根据机械能守恒，22220011112,2222CDmvmghmvmvmghmv根据平抛运动规律：2122chgt，212DhgtcccSvt,DDDSvt综合得220416CvhShg，22024DvhShg（2）为实现CS＜DS，即220416vhhg＜22024vhhg，得0v＜6gh但滑块从A点以初速度0v分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出，要求ghv20，所以ghvgh620。本题考查根据机械能守恒和平抛运动规律以及用数学工具处理物理问题的能力。难度：难。（上海物理）31.（12分）倾角037，质量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=2kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2s到达底端，运动路程L=4m,在此过程中斜面保持静止（2sin370.6,cos370.8,10m/gs取），求：（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；（2）地面对斜面的支持力大小（3）通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。【解析】（1）隔离法：对木块：1sinmgfma，1cos0mgN因为212sat，得2/ams所以，18fN，116NN对斜面：设摩擦力f向左，则11sincos3.2fNfN，方向向左。（如果设摩擦力f向右，则11sincos3.2fNfN，同样方向向左。）（2）地面对斜面的支持力大小11ssin67.6NfNcofN（3）木块受两个力做功。重力做功：sin48GWmghmgsJ摩擦力做功：32fWfsJ合力做功或外力对木块做的总功：16Gf动能的变化2211()1622kEmvmatJ所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化（增加），证毕。（天津卷）10.（16分）如图所示，小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点的正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰（碰撞时间极短），反弹后上升至最高点时到水平面的距离为16h。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求物块在水平面上滑行的时间t。解析：设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为1v，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒定律，有2112mghmv①得12vgh设碰撞后小球反弹的速度大小为1'v，同理有211'162hmgmv②得1'8ghv设碰撞后物块的速度大小为2v，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律，有112'5mvmvmv③得28ghv④物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小5Fmg⑤设物块在水平面上滑行的时间为t，根据动量定理，有205Ftmv⑥得24ghtg⑦（浙江自选模块）题号：13，科目：物理（2）核能、风能等新能源是今年来能源发展的重点方向之一，与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？（3分）优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁；产能更多。缺点：核裂变反应释放的核废料具有放射性，难处理；建造成本高。（浙江自选模块）题号：13，科目：物理（3）有一座城市，经常受到大风和风沙大侵扰。为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站。请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由。（3分）建风能发电厂比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减少对城市的破坏。（江苏卷）8.如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B。然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比