2015年高考物理真题分类汇编：机械能

2015年高考物理真题分类汇编：机械能(2015新课标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B.WmgR,质点不能到达Q点C.W=mgR,质点到达Q点后，继续上升一段距离D.WmgR,质点到达Q点后，继续上升一段距离【答案】C【考点】匀速圆周运动线速度；向心加速度；匀速圆周运动的向心力；动能和动能定理；重力做功与重力势能；功能关系、机械能守恒定律及其应用【解析】根据动能定理可得质点在P点的动能EKP=mgR，在圆弧运动时，沿半径方向的合力提供所需的向心力即FN–mgsinθ=m，经过N点时，根据牛顿第三定律轨道对质点的支持力FN与质点对轨道的压力FN/大小相等为4mg，由牛顿第二定律和向心力公式有：4mg-mg=m,得VN=,所以N点的动能EKN=mgR，从P到N点过程由动能定理可得：mg•2R–W=mgR-mgR,得克服摩擦力做功W=mgR，滑动摩擦力Ff=μFN,根据功能关系可知质点克服摩擦力做功机械能减少，根据对称性再结合前面可知从N到Q过程中的速度小P到N过程中对应高度的速度，轨道弹力小于P到N过程中对应高度的弹力，轨道摩擦力小于P到N过程中对应高度的摩擦力，故从N到Q质点克服摩擦力做功WNQW=mgR,由动能定理可得：—mg•R—WNQ=mvQ2—mvN2,得VQ0,仍会向上运动一段距离，选项C正确,【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落地时速度大小为错误!未找到引用源。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-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14圆弧形的粗糙轨道，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34H；（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，212Hgt同理：12Lvt，2112hgt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-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-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4310kg，设起飞过程中发动机的推力恒为51.010N；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61.110NB弹射器对舰载机所做的功为81.110JC弹射器对舰载机做功的平均功率为78.810WD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2121210.2()0.2()2FFFFsmv，511.010FN，故解得621.110FN，A正确；弹射器对舰载机所做的功为2821.110FWFsJ，B正确；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212sat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2274.410WFFWPt，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-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所示的两条纸带①和②。纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________.【答案】（1）AB；BDE（2）①，（2.50.2）2/ms纸带②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①的加速度大，大小为2220.1102.5/0.2ams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-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0~60°间调节后固定。将质量m=0.2kg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/gms；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-9）．（15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1×106N，匀速阶段牵引力的功率为6×103kW，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。（燃油公交车每做1焦耳功排放气体污染物3×10－6克）【答案】（1）s＝1950m；（2）m＝2.04kg【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：s1＝121vt①匀减速运动的位移为：s3＝321vt②根据匀速运动规律可知，地铁列车匀速运动的位移为：s2＝vt2③根据题意可知，甲站到乙站的距离为：s＝s1＋s2＋s3④由①②③④式联立，并代入数据解得：s＝1950m（2）地铁列车在从甲站到乙站的过程中，牵引力做的功为：W1＝Fs1＋Pt2⑤根据题意可知，燃油公交车运行中做的功为：W2＝W1⑥由①⑤⑥式联立，并代入数据解得：W2＝6.8×108J所以公交车排放气体污染物的质量为：m＝3×10－9×6.8×108kg＝2.04kg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-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E＝1.5×106N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体P电荷量是2.0×10－6C，质量m＝0.25kg，与轨道间动摩擦因数μ＝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α，且tanα＝1.2。P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力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g＝10m/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）t1＝0.5s；（2）W＝－9.25J。【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：f＝μmg＝1N根据表格数据可知，物体P在速率v＝0～2m/s时，所受水平外力F1＝2N＞f，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t1速度为v1＝2m/s，还未进入电场区域。根据匀变速直线运动规律有：v1＝a1t1①根据牛顿第二定律有：F1－f＝ma1②由①②式联立解得：t1＝fFmv11＝0.5s＜0.55s，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t1＝0.5s（2）当物体P在速率v＝2～5m/s时，所受水平外力F2＝6N，设先以加速度a2再加速t2＝0.05s至A点，速度为v2，根据牛顿第二定律有：F2－f＝ma2③根据匀变速直线运动规律有：v2＝v1＋a2t2④由③④式联立解得：v2＝3m/s⑤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F2＝6N不变，设位移为x1，加速度为a3，根据牛顿第二定律有：F2－f－qE＝ma3⑥根据匀变速直线运动规律有：2a3x1＝2Bv－22v⑦由⑤⑥⑦式联立解得：x1＝1m⑧根据表格数据可知，当物体P到达B点时，水平外力为F3＝qE＝3N，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：x2＝vBt3⑨根据几何关系有：cotα＝23vgt⑩由⑨⑩式联立解得：x2＝1225m⑪所以电场力做的功为：W＝－qE（x1＋x2）⑫由⑧⑪⑫式联立解得：W＝－9.25J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。【2015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