1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 09 机械能及其守恒定律(二) 1 1、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )如图所示，质量为1kg的物块恰好能静止在粗糙的固定斜面 上，在水平向左的恒定拉力 F 作用下物块沿斜面上滑1m的过程中，拉力 F 做了32J的功。已知物块与斜面 间的动摩擦因数为 0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小 2 10m/sg 。则在此过程中物 块( ) A. 加速度大小为 2 1m/s B. 用时1s C. 机械能增加8J D. 克服摩擦力做功为
2、20J 【答案】BC 【解析】 A设斜面的倾角为，物块开始恰好能静止在斜面上，则有 sincosmgmg 解得 tan 则sin0.6,cos0.8，拉力 F做的功 cosWFl 解得 40NF 对物块受力分析，由牛顿第二定律有 cossin(cossin )FmgmgFma 解得物块的加速度大小 2 2m/sa 选项 A错误； B由公式 2 1 2 lat 解得 1st 选项 B正确； CD由能量关系可知 f F EWW (cossin )24J f WmgFl 解得 8JE 选项 C正确、D 错误 故选 BC。 2 2、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学
3、期开学考试) )某同学参加编程机器人大赛，该参赛机器小车(视为质点)的 质量为2kg，设定该参赛机器小车的速度大小始终为1m/s。现小车要通过一个半径为0.2m的圆弧凸桥， 取重力加速度大小 2 10m/sg ，下列说法正确的是( ) A. 小车通过圆弧凸桥的过程中机械能守恒 B. 小车通过圆弧凸桥的过程中所受合力始终为零 C. 小车通过圆弧凸桥的最高点时，桥受到的压力大小为10N D. 小车通过圆弧凸桥的最高点时，桥受到的压力大小为30N 【答案】C 【解析】 A小车在通过圆弧凸桥的过程中，速度大小不变，动能不变，小车的重力势能先变大后变小，机械能不守 恒，选项 A错误； B小车的加速度大小
4、不变，但方向指向圆心，且始终在发生变化，所受合力不为零，选项 B错误； CD小车通过圆弧凸桥最高点时有 2 N v mgFm R 解得 10N N F 由牛顿第三定律可知，桥受到的压力大小为10N，选项 C正确、D 错误 故选 C。 3 3、(2021(2021河南省名校联盟高三下学期开学考试河南省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，一轻质弹簧的下端，固定在水平面上，上端叠 放着两个质量均为 M 的物体 A、 B(物体 B 与弹簧拴接)， 弹簧的劲度系数为 k， 初始时物体处于静止状态 现 用竖直向上的拉力 F作用在物体 A 上，使物体 A 开始向上做加速度为 a 的匀加速运动，测得两个
5、物体的 vt 图象如图乙所示(重力加速度为 g)，则 A. 施加外力的瞬间，A、B 间的弹力大小为 M(ga) B. A、B 在 t1时刻分离，此时弹簧弹力大小不为零 C. 弹簧恢复到原长时，物体 B 的速度达到最大值 D. B 与弹簧组成的系统的机械能先逐渐减小，后保持不变 【答案】ABD 【解析】 施加 F前，物体 A、B 整体平衡，根据平衡条件，有：2Mg=kx；解得： 2Mg x k ，施加外力 F 的瞬间，对 B 物体，根据牛顿第二定律，有：F弹MgFAB=Ma，其中：F弹=2Mg，解得：FAB=M(ga)，故 A正确；物体 A、B 在 t1时刻分离，此时 A、B 具有共同的 v 与
6、 a；且 FAB=0；对 B：F弹Mg=Ma，解得：F弹=M(g+a)0， 故 B 正确；B 受重力、弹力及压力的作用；当合力为零时，速度最大，而弹簧恢复到原长时，B受到的合力 为重力，已经减速一段时间；速度不是最大值，故 C错误；B 与弹簧组成的系统，开始时 A 对 B的压力对 A 做负功，故开始时机械能减小；AB 分离后，B 和弹簧系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，故 D 正确所以 ABD正确，C错误 4 4、(2021(2021河北省宣化市一中高三下学期开学考试河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )疫情防控期间，某同学在家对着竖直墙壁练习打乒乓球. 某次斜向上发球，球垂直在墙
7、上后反弹落地，落地点正好在发球点正下方，球在空中运动的轨迹如图，不 计空气阻力，关于球离开球拍到第一次落地的过程中，下列说法正确的是( ) A. 球在空中上升和下降过程时间相等 B. 球落地时的速率一定比抛出时大 C. 球落地时和抛出时的动能可能相等 D. 球撞击墙壁过程可能没有机械能损失 【答案】C 【解析】 A斜上抛运动看作反向的平抛运动，根据 2 1 2 hgt 可得 2h t g 由于两种情况下竖直方向运动的高度不同，则运动时间不相等，反弹后运动的时间长，故 A错误； B虽然反弹落地时乒乓球竖直方向的速度大于原来抛出时竖直方向的速度，但水平方向的速度是斜上抛时 的大，所以球落地时的速率
8、不一定比抛出时大，故 B错误； C虽然碰撞过程中有能量损失，但反弹后下落的高度大，从开始抛出到落地过程中重力做正功，如果整个 过程中重力做的功等于乒乓球与墙碰撞过程中损失的能量，则球落地时和抛出时的动能相等，故 C 正确； D若反弹的速度大小与碰撞墙时的速度大小相等，则乒乓球原路返回，根据图象可知，乒乓球与墙碰撞过 程中有能量损失，使得碰撞后速度减小，故 D错误。 故选 C。 5 5、(2021(2021河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考) )如图所示，在倾角为 30 的斜面上的同一点 以大小相等的初速度将质量相等的 A、 B两小球(可视为
9、质点)分别沿竖直和水平方向抛出， 两小球在空中运 动一段时间后再次落回斜面上，不计空气阻力。则关于两小球从抛出到落回斜面的过程中下列说法正确的 是( ) A. A、B两小球在空中运动时间之比为3:2 B. A、B两小球在空中运动时间之比为1:3 C. A、B两小球落回斜面时重力的瞬时功率之比为3:2 D. A、B两小球落回斜面时重力的瞬时功率之比为3:7 【答案】C 【解析】 ABA做竖直上抛运动，在空中运动的时间 0 1 2 v t g B做平抛运动，落回斜面时位移偏角为 30，可得 2 2 0 2 1 2 tan30 gt y xv t 可得 B球在空中运动的时间 0 2 2 3 3 v
10、t g ，可得 A、B两小球在空中运动时间之比为3:1，AB错误； CDA、B两小球落回斜面时重力的瞬时功率分别为 0A Pmgv By Pmgvmg gt 代入 B球的运动时间可得 0 2 3 3 B Pmgv 可知 A、B两小球落回斜面时重力的瞬时功率之比为3:2，C正确，D 错误。 故选 C。 6 6、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )一长为 L、质量可不计的刚性的硬杆，左端通过铰链固 定于 O点，中点及右端分别固定质量为 m和质量为 2m的小球，两球与杆可在竖直平面内绕 O点无摩擦地 转动。开始时使杆处于水平状态并由静止释放，
11、如图所示。当杆下落到竖直位置时，在杆中点的球的速率 为( ) A. 5 9 gL B. 3 5 gL C. 5 3 gL D. 2gL 【答案】A 【解析】 两球转动的角速度相等，根据 vr 可知两球的线速度大小之比为 1：2，设杆的中点小球的速度为 v，则外端小球的速度为 2v，根据系统机械 能守恒得 22 11 222 2 ( 2 ) 2 L mgLmgmvmv 解得 5 9 gL v 故选 A。 7 7、(2021(2021福建省名校联盟高三下学期开学考试福建省名校联盟高三下学期开学考试) )如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为 m1和 m2的两 物块 A、 B相连接， 并静止在光滑的
12、水平面上。 现使 A瞬时获得水平向右的速度 3m/s，以此刻为计时起点， 两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得( ) A. 在 t1、t3时刻两物块达到共同速度 1m/s，且弹簧都是处于压缩状态 B. 从 t3到 t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长 C. 两物体的质量之比为 m1：m2=1：2 D. 在 t2时刻 A与 B的动能之比为 Ek1：Ek2=1：8 【答案】CD 【解析】 A由图可知 t1、t3时刻两物块达到共同速度 1m/s，且此时系统动能最小，根据系统机械能守恒可知，此时 弹性势能最大，而 t=0、t2、t4三个时刻弹簧处于原长状态，故 t1弹簧处于压缩状态，t3
13、时刻弹簧处于伸长状 态，故 A 错误； B结合图象弄清两物块的运动过程，开始时 m1逐渐减速，m2逐渐加速，弹簧被压缩，t1时刻二者速度相 等，系统动能最小，势能最大，弹簧被压缩最短，然后弹簧逐渐恢复原长，m2依然加速，m1先减速为零， 然后反向加速，t2时刻，弹簧恢复原长状态，由于此时两物块速度相反，因此弹簧的长度将逐渐增大，两木 块均减速，当 t3时刻，二木块速度再次相等，系统动能最小，弹簧最长，因此从 t3到 t4过程中弹簧由伸长 状态恢复原长，故 B错误； C系统动量守恒，选择开始到 t1时刻列方程可知 m1v1=(m1+m2)v2 将 v1=3m/s，v2=1m/s 代入得 m1：m
14、2=1：2 故 C 正确； D在 t2时刻 A的速度为 vA=1m/s，B 的速度为 vB=2m/s，根据 m1：m2=1：2，根据 2 k 1 2 Emv 解得 Ek1：Ek2=1：8，故 D正确。 故选 CD。 8 8、(2021(2021福建省名校联盟高三下学期开学考试福建省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，一个质量为M、长为 L的木板 B静止在光滑 水平面上，其右端放有可视为质点的质量为 m的滑块 A，现用一水平恒力作用在滑块上，使滑块从静止开 始做匀加速直线运动。滑块和木板之间的摩擦力为 f F ，滑块滑到木板的最左端时，木板运动的距离为x， 此过程中，下列说法正确的是( )
15、 A. 滑块 A到达木板 B最左端时，具有的动能为( ) () f FFLx B. 滑块 A到达木板 B最左端时，木板 B具有的动能为 f Fx C. 滑块 A克服摩擦力所做的功为 f FL D. 滑块 A和木板 B 增加的机械能为 () f FLxFL 【答案】ABD 【解析】 A对滑块 A 分析，滑块 A 相对于地的位移为Lx，根据动能定理得 2 1 0 2 f FFLxmv 则知滑块 A到达木板 B最左端时具有的动能为 f FFLx。选项 A 正确。 B对木板 B 分析，根据动能定理得 2 1 0 2 f F x Mv 则知滑块 A到达木板 B最左端时，木板 B具有的动能为 f F x。
16、选项 B 正确。 C滑块 A相对于地的位移大小为Lx，则滑块 A克服摩擦力所做的功为 () f FLx 。故选项 C 错误。 D根据能量守恒得，外力 F 做功转化为木板 B和滑块 A的机械能和摩擦产生的内能，则有 ()F LxEQ 则滑块 A 和木板 B增加的机械能为 () f EF LxF L 选项 D正确 故选 ABD。 9 9、(2021(2021福建省罗源一中高三下学期开学考试福建省罗源一中高三下学期开学考试) )在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所 示， 与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动， 皮带始终是绷紧的， 将 m=1kg 的货物放在传送带上的 A 端， 经过 1
17、.2s到达传送带的 B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度 v 随时间 t变化的图象如图乙所示。已 知重力加速度 g=10ms2，则可知( ) A. 货物与传送带间的动摩擦因数为 0.5 B. A、B 两点的距离为 2.4m C. 货物从 A运动到 B 过程中，传送带对货物做功的大小为 12.8J D. 货物从 A运动到 B 过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为 4.8J 【答案】AD 【解析】 A在00.2s时间内，货物的速度小于传送带速度，货物受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用，由牛顿第二 定律有 1 sincosmgmgma 由图乙可得 2 1 10m/sa 货物加速到与传送带速度相等后，
18、在0.21.2s时间内，货物速度大于传送带速度，故有 2 sincosmgmgma 由图乙可得 2 2 s2m/a 联立解得 cos0.8， 0.5 故 A 正确； Bvt图象与 t轴所围的面积表示位移，货物的位移等于传送带的长度，由图乙可知传送带的长度为 3.2mL B错误； C货物受到的摩擦力为 cos4Nfmg 00.2s时间内的位移为 1 0.2mx 对货物受力分析知摩擦力沿传送带向下，摩擦力对货物做正功 11 0.8J f Wfx 同理0.21.2s 时间内，货物的位移为 2 3mx 摩擦力沿传送带向上，对货物做的负功为 22 12J f Wfx 所以整个过程，传送带对货物做功的大小为 12 J0.8 J=11.2 J C错误； D货物与传送带摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，0 0.2s时间内，传送带的位移为 3 0.4mx 0.21.2s时间内，传送带的位移为 4 2mx 总相对路程为 3124 1.2mxxxxx 货物与传送带摩擦产生热量为 4.8JQfx 故 D 正确。 故选 AD。
