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 08 机械能及其守恒定律(一) 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物 由地面运动至最高点的过程中，其 v-t图象如图所示，下列说法正确的是( ) A. 在 0t1时间内，起重机拉力逐渐变大 B. 在 t1t2时间内，起重机拉力的功率保持不变 C. 在 t1t2时间内，货物的机械能保持不变 D. 在 t2t3时间内，起重机拉力对货物做负功 【答案】B 【解析】 A在 0t1时间
2、内，货物加速上升，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律，有 Fmgma 故 ()Fm ga 故拉力逐渐减小，故 A 错误； B在 t1t2时间内，货物匀速上升，故拉力等于重力，起重机拉力的功率 PFv 保持不变，故 B正确； C在 t1t2时间内，货物匀速上升，动能不变，重力势能增加，故机械能总量增加，故 C 错误； D在 t2t3时间内，货物减速上升，拉力向上，位移向上，故拉力依然做正功，故 D 错误。 故选 B。 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )2020年 11 月 10日，中国自主研发制造的万米级全海深载 人潜水器“奋斗者”号
3、在马里亚纳海沟成功坐底，创造了 10909米的中国载人深潜新纪录。在这次深潜探 测中，“奋斗者”号内的深度显示屏显示出的下潜过程潜水深度曲线如图所示，忽略下潜过程重力加速度 的变化。下列说法正确的是( ) A. “奋斗者”号 0t1时间内受到的浮力小于 t2t3时间内受到的浮力 B. t1t2时间内“奋斗者”号所受重力的功率逐渐增大 C. t2t3时间内潜水器内的科考人员处于超重状态 D. t3t4时间内潜水器内的科考人员处于失重状态 【答案】C 【解析】 A“奋斗者”号 0t1时间内与 t2t3时间内排开水的重量不变，则浮力不变，选项 A 错误； Bt1t2时间内“奋斗者”号的速度不变，根据
4、 P=mgv 可知，所受重力的功率不变，选项 B 错误； Ct2t3时间内潜水器减速下降，加速度向上，则潜水器内的科考人员处于超重状态，选项 C 正确； D t3t4时间内潜水器静止，则科考人员处于平衡状态，选项 D 错误。 故选 C。 3 3、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图所示，2012年 10月 14 日，奥地利极 限运动家鲍姆加特纳完成一项壮举，从 4 39 10 m高空自由坠落，最终安全跳伞着陆。直播画面显示，气球 升至 4 39 10 m高空后，他开始无初速下落。摄像机镜头跟踪鲍姆加特纳坠落过
5、程，显示一个小白点急速下 坠，开始下落后46s时，速度达到1150km/h，其运动过程的最大速度为1342km/h;在距着陆点1524m高 时，他打开了降落伞；又经过几分钟，他双脚着地，平稳着陆。忽略高度对重力加速度 g的影响，则( ) A. 开始下落的前46s，可以认为鲍姆加特纳及装备只受重力作用 B. 从开始下落至打开降落伞之前，鲍姆加特纳的重力的功率保持不变 C. 下落过程中有一段时间，鲍姆加特纳处于超重状态 D. 整个下落过程，鲍姆加特纳一直处于失重状态 【答案】C 【解析】 A当46s1150km/h 319m/srv ， 222 319 m/s6.9m/s9.8m/s 46 v a
6、 t 可知空气阻力是不能忽略的，故 A 错误； B由于在达到最大速度之前一直在加速，由功率公式P mgv ，B错误； CD为了安全降落，运动员在落地前必定有一段时间要向下做减速运动，此时有一个向上的加速度，处于 超重状态，C正确 D 错误。 故选 C。 4 4、(2021(2021江苏省名校联盟高三下学期开学考试江苏省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从 A经 B 滑动到 C，若不考虑物块在经过 B点时机械能的损失,则下列说法中正确的是( ) A. 从 A到 B 和从 B到 C，减少的机械能相等 B. 从 A到 B 和从 B到 C，减少的重力势能相
7、等 C. 从 A到 B 和从 B到 C，因摩擦而产生的热量相等 D. 小物块在 C 点的动能一定最大 【答案】B 【解析】 A设斜面与水平面的夹角为 ，则斜面的长度为 L sin h 物块受到的摩擦力为 fmgcos 物块下滑的过程中摩擦力做的功为 WffLmghcot 可知在物块下滑的过程中，从 B到 C 过程中克服摩擦力做的功多，物块减少的机械能多，故 A 错误； B重力势能变化量由初、末位置高度差决定，AB 段的高度和 BC 段的高度相同，则减少的重力势能相等， 故 B 正确； C摩擦力做负功产生热量，可知从 B到 C 过程中克服摩擦力做的功多，产生的热量多，故 C错误； D根据动能定理
8、 EkWGWf 由于从 B 到 C过程不知重力做功和摩擦力做功的关系，故不知 B、C 两位置小物块的动能大小关系，故 D 错误。 故选 B。 5 5、(2021(2021江苏省苏州市高三下学期期初调研江苏省苏州市高三下学期期初调研) )物体沿粗糙斜面底端以一初速度上滑到顶端又滑回到底端。 下列关于物体的动能随时间的变化图像正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 物体沿斜面上滑时，由牛顿第二定律有 mgsin+mgcos=ma1 物体沿斜面下滑时有 mgsinmgcos=ma2 可知 a1a2 即上滑时间 t1小于下滑时间 t2； 物体沿斜面上下滑动时，动能随时间变化的关系
9、式 22 2 k 11 = 22 Emvma t Ekt的图象是开口向上的抛物线。 故选 B。 6 6、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )在大型物流货场，广泛应用着传送带搬运货物如图甲所 示，与水平面成 角倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将 m1 kg 的货物放在传送带上的 A处， 经过1.2 s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变化图象如图乙所示， 已知重力加速度 g10 m/s2，由 vt图可知( ) A. A、B 两点的距离为 2.4 m B. 货物与传送带间的动摩擦因数为 0.5 C. 货
10、物从 A运动到 B 过程中，传送带对货物做功大小为 12.8 J 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 11.2 J 【答案】B 【解析】 AA、B两点的距离等于全程物块的位移，根据运动学相关规律可得，速度时间图像与横轴所围面积表 示物体位移，可得 11 20.2(24) 1 m3.2m 22 L 骣 =创+? 桫 所以 A错误 B根据牛顿运动定律可得 sincos10gg+= ，sincos2gg-= 代入数据计算可得，传送带的倾角为 37，货物与传送带间的动摩擦因数为 0.5，B正确 C根据能量守恒定律可得，传送带对物块做功 2 1 sin11.2J 2 Wmv
11、mgL=-= - 所以 C错误 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 cos4.8JQmg x=g 相对 所以 D错误 7 7、(2021(2021湖北省宜昌市高三下学期开学考试湖北省宜昌市高三下学期开学考试) )一质量为 m 的小物块静置于粗糙水平地面上，在水平外力作 用下由静止开始运动， 小物块的加速度 a 随其运动距离 x 的变化规律如图所示。 已知小物块与地面间的动摩 擦因数为 ，重力加速度为 g，在小物块运动 02L 的过程中，下列说法正确的是( ) A. 小物块在 0L内做匀变速直线运动，L2L内做匀速运动 B. 小物块运动至 2L 处的速度为 0 7a L
12、 C. 小物块从 L 处运动至 2L 处所用的时间为 0 5 L a D. 整个过程中水平外力做功为 0 7 2 2 mLga 【答案】BD 【解析】 A小物块在 0L 内做变加速直线运动，L2L内做匀加速运动，所以 A 错误； B由匀变速运动规律有 2=2 vax 得 2 = 2 v ax 类比 s=vt中 v-t图像的面积表示位移 s，则在加速度 a与运动距离 x图像中图像面积表示 2 2 v ，则运动至 2L 时有图形面积为 00 0 0 47 22 aaa L SLa L 则有 2 0 7 22 a Lv 解得 0 7va L 所以 B正确； C加速度 a与运动距离 x图像的图像面积表
13、示 2 2 v 则有运动至 L有 2 01 5 22 a Lv 解得 10 5va L 小物块从 L 处运动至 2L 处所用的时间为 10 vva t 解得 00 0 75a La L t a 所以 C错误； D整个过程中水平外力做功，由动能定理可得 w 2 1 2 2 mg Lmv 解得 w 0 7 2 2 mLga 所以 D正确； 故选 BD。 8 8、(2021(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再 带动转子(磁极)转动，使定子(线圈，不计电阻)中产生感应电流，实现风能向电能的转化。若叶片长为
14、 l， 设定的额定风速为v， 空气的密度为， 额定风速下发电机的输出功率为P， 则风能转化为电能的效率为( ) A. 23 2P l v B. 23 6P l v C. 23 4P l v D. 23 8P l v 【答案】A 【解析】 如图所示 建立一个“风柱”模型，“风柱”的横截面积为叶片旋转扫出的面积，则 S=l2 经过时间 t，可得“风柱”长度为 x=vt 故所形成的“风柱”体积为 Vl2vt “风柱”的质量为 m=V=l2vt 根据动能定理可得，风力在这段位移内做的功 W=Ek= 1 2 mv2= 1 2 l2vt v2= 1 2 l2v3t “风柱”的功率为 23 1 2 W Pl
15、 v t 风 风能转化为电能的效率为 23 2PP Pl v 风 故选 A。 9 9、(2021(2021湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )已知某品牌概念车的质量为m，额定功率为P， 运动过程中汽车所受的因力大小恒定， 若保持额定功率P不变， 汽车能达到的最大速度为v。 若汽车以 P 2 的 恒定功率启动。从静止开始做加速直线运动，当速度为 4 v 时，汽车的加速度大小为 1 a，当速度为 3 v 时，汽 车的加速度大小为 2 a，则加速度之差 12 aa为( ) A. 2 P mv B. 3 P mv C. 4 P mv D. 2 3 P mv 【答案】A 【解析】 汽车以额定功率启动，当牵引力大小等于阻力大小时，汽车具有最大速度，即 P v f 当汽车以 P 2 的恒定功率启动，速度为 4 v 时，牵引力 1 2 2 4 P P F v v 由牛顿第二定律有 11 Ffma 解得 1 P a mv 速度为 3 v 时，牵引力 2 3 2 3 2 F v v P P 由牛顿第二定律有 22 Ffma 解得 2 2 P a mv 则 12 2 P aa mv 故选 A。
