2019年高三物理一轮复习二模、三模试题分项解析专题07机械能（第01期）（含解析）.doc

1、1机械能一选择题1. （2019 全国考试大纲调研卷 3）如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上物块质量为 M，到小环的距离为 L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为 F.小环和物块以速度 v 向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子 P 后立刻停止，物块向上摆动整个过程中，物块在夹子中没有滑动小环和夹子的质量均不计，重力加速度为 g.下列说法正确的是( )A物块向右匀速运动时，绳中的张力等于 2FB小环碰到钉子 P 时，绳中的张力大于 2FC物块上升的最大高度为D速度 v 不能超过 【参考答案】D2. （2019 高三考试大纲调研卷 9）如图甲所示，轻弹簧竖直

2、固定在水平面上，一质量为 m = 0.2 kg 的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度 v 和弹簧压缩量 x 的函数图象如图乙所示，其中 A 为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度 g = 10 m/s2，则下列说法中不正确的是( )2A. 该弹簧的劲度系数为 20 N/mB. 当x = 0.3 m 时，小球处于超重状态C. 小球刚接触弹簧时速度最大D. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大【参考答案】C二计算题1 (16 分) （2019 江苏泰州期末）如图所示，一质量为 M、足够长

3、的平板静止于光滑水平面上，平板左端与水平轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上平板上有一质量为 m 的小物块以速度 v0向右运动，且在本题 设问中小物块保持向右运动已知小物块与平板间的动摩擦因数为 ，弹簧弹性势能 Ep与弹簧形变量x 的平方成正比，重力加速度为 g.求：(1) 当弹簧第一次伸长量达最大时，弹簧的弹性势能为 Epm，小物块速度大小为 .求该过程中小物块相对v03平板运动的位移大小；(2) 平板速度最大时弹簧的弹力大小；(3) 已知上述过程中平板向右运动的最大速度为 v.若换用同种材料，质量为 的小物块重复上述过程，则m2平板向右运动的最大速度为多大？【名师解析】.(1) 弹簧伸长最长

4、时平板速度为零，设相对位移大小为 s，对系统由能量守恒3mv m( )2E pmmgs (2 分)12 20 12 v03解得 s .(3 分)Epm mg(2) 平板速度最大时，处于平衡状态，fmg (2 分)即 Ffmg.(3 分)mgxE p2 Mv 2(1 分)12 12由题可知 Epx 2，即 Ep2 Ep1 (1 分)14解得 v v.(1 分)122 （2019 高三二轮复习测试）如 图 所 示 ， 水 平 轨 道 PAB 与 圆 弧 轨 道 BC 相 切 于 B 点 ， 其 中 ， PA 段 光 滑 ， AB 段14粗 糙 ， 动 摩 擦 因 数 0.1， AB 段 长 度 L

5、 2m， BC 段 光 滑 ， 半 径 R 1m.轻 质 弹 簧 劲 度 系 数 k 200N/m， 左 端 固 定于 P 点 ， 右 端 处 于 自 由 状 态 时 位 于 A 点 现 用 力 推 质 量 m 2kg 的 小 滑 块 ， 使 其 缓 慢 压 缩 弹 簧 ， 当 推 力 做 功W 25J 时 撤 去 推 力 已 知 弹 簧 弹 性 势 能 表 达 式 EP kx2其 中 ， k 为 弹 簧 的 劲 度 系 数 ， x 为 弹 簧 的 形 变 量 ， 重 力 加12速 度 取 g 10m/s2.(1)求 推 力 撤 去 瞬 间 ， 滑 块 的 加 速 度 ；(2)求 滑 块 第

6、一 次 到 达 圆 弧 轨 道 最 低 点 B 时 对 B 点 的 压 力 F；(3)判 断 滑 块 能 否 越 过 C 点 ， 如 果 能 ， 求 出 滑 块 到 达 C 点 的 速 度 vC 和 滑 块 离 开 C 点 再 次 回 到 C 点 所 用 时 间 t， 如果 不 能 ， 求 出 滑 块 能 达 到 的 最 大 高 度 h.4【名师解析】(1)推力做功全部转化为弹簧的弹性势能，则有 W Ep，（1 分）即 25 200x2，得 x0.5m（ 1 分）12由牛顿运动定律得 a 5 0m/s2（1 分）kxm3（2019 深圳宝安联考） 如图所示，在一次 消防演习中，消防员练习使用挂

7、钩从高空沿滑杆由静止滑下，滑杆由 AO、OB 两段直杆通过光滑转轴连接在 O 处，可将消防员和挂钩均理想化为质点，且通过 O 点的瞬间没有机械能的损失。AO 长为 1L=5m，OB 长为 2L=10m。两堵竖直墙的间距 d=11m。滑杆 A 端用铰链固定在墙上，可自由转动。B 端用铰链固定在另一侧墙上。为了安全，消防员到达对面墙的速度大小不能超过6m/s，挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为 =0.8。（ g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）（1）若测得消防员下滑时，OB 段与水平方向间的夹角始终为 37，求消防员在 两滑杆上运动时加速度的大小及方向；（2）若 B 端在竖直墙上

8、的位置可以改变，求滑杆端点 A、B 间的最大竖直距离。【名师解析】（1）设杆 OA、 OB 与水平方向夹角为 、 ，由几何关系： d L1cos +L2cos得出 AO 杆与水平方向夹角 53 由牛顿第二定律得 mgsin f ma f=N , N=mg cos 在 AO 段运动的加速度： a1 gsin53 g cos533.2 m/s 2，方向沿 AO 杆向下。在 OB 段运动的加速度： a2 gsin37 g cos370.4 m/s 2，方向沿 BO 杆向上。（2）对全过程由动能定理得 mgh mgL 1cos mgL 2cos 1mv-0。5其中 d L1cos +L2cos ， v

9、 6 m/s所以： 10.6m.又因为若两杆伸直， AB 间的竖直高度为h= = 104m10.2m10.6m所以 AB 最大竖直距离应为 10.2m。4（2019 广东七校联考）如图，水平光滑杆 CP 上套有一个质量为 m=1kg 的小物块 A(可视作质点)，细线跨过 O 点的轻质小定滑轮一端连接物块 A，另一端悬挂质量为 mB=2kg 的小物块 B，C 点为 O 点正下方杆的右端点，定滑轮到杆的距离 OC h=0.4m. 开始时 AO 与水平方向的夹角为 60，A 和 B 静止。杆的右下方水平地面上有一倾角为 =37固定斜面，斜面上有一质量为 M=1kg 的极薄木板 DE(厚度忽略)，开始

10、时木板锁定，木板下表面及物块 A 与斜面间动摩擦因数均为 1=0.5，木板上表面的 DF 部分光滑(DF 长为L1=0.53m)， FE 部分与物块 A 间的动摩擦因数为 2=3/8。木板端点 E 距斜面底端 G 长 LEG=0.26m.现将 A、 B 同时由静止释放(PO 与水平方向的夹角为 60)，物块 A 运动到 C 点时细线突然断开，物块从 C水平滑离杆，一段时间后，恰好以平行于薄木板的方向滑上木板，与此同时解除木板的锁定。滑块在木板上 DF 段运动时间恰是在 FE 段的一半，重力加速度 g 取 10 m/s2，求：（1）物块 A 运动到 P 点时滑块 A、B 的速度之比。（2）木板表

11、面 FE 部分的长度 L2; （3）从解除锁定开始计时，木板端点 E 经多长时间到达斜面底端 G?【名师解析】 (1)在 P 点时，由速度关系 v Acos60=vB ，得 vA:vB =2:1 （2）滑块 A 运动到 C 点时，物块 B 的速度恰为零。6从释放物块 A 到运动到 C，系统机械能守恒： 解得 v C=4m/s 设刚滑上木板时的速度大小为 v0，由平抛规律： 0cos37Cv=5m/s滑上木板后，在 DF 段：因为木板与斜面间最大静摩擦力为: =8N，而重力的分量只有 Gx= Mgsin=6N, 所以木板不动,物块 A 加速度 a1=gsin=6m/s 2 设经过 t2时间滑块滑

12、到 E 点， 则木板的位移：21Sat滑块 S 已知 t2=2t1=0.2s, 2L 代入数值解得 L2=0.16m (3)由（2）知，分离时木板位移 21Sat=0.02m, 速度 v1=at2= 0.2m/s, 分离后，对木板： ,解得 a=2m/s 2 由 ，代入数值解得 t3=0.4 sm从解除锁定开始计时，木板端点 E 到达斜面底端 G 的时间 T=t1+t2+t3=0.7 s。5.（2019 江西四校联考）如图所示,质量 mB=3.5kg 的物体 B 通过一轻弹簧固连在地面上,弹簧的劲度系数k=100N/m一轻绳一端与物体 B 连接,绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮 O1、 O2后,另

13、一端与套在光滑直杆顶7端的、质量 mA=1.6kg 的小球 A 连接已知直杆固定,杆长 L 为 0.8m,且与水平面的夹角 =37初始时使小球 A 静止不动,与 A 端相连的绳子保持水平,此时绳子中的张力 F 为 45N已知 AO1=0.5m,重力加速度 g取 10m/s2,sin 37=0.6，cos37=0. 8，绳子不可伸长现将小球 A从静止释放,则：(1)在释放小球 A 之前弹簧的形变量；(2)若直线 CO1与杆垂直,求物体 A 运动到 C 点的过程中绳子拉力对物体 A 所做的功；(3)求小球 A 运动到底端 D 点时的速度【参考答案】（1）0.1m （2） 7J （3）2m/s由题意

14、知,小球 A 运动方向与绳垂直,此瞬间 B 物体速度 vB=0 由得, W=7J (3)由题意知,杆长 L=0.8m,故CDO 1= =37故 DO1=AO1,当 A 到达 D 时,弹簧弹性势能与初状态相等,物体 B 又回到原位置,在 D 点对 A 的速度沿平行于绳和垂直于绳两方向进行分解,可得平行于绳方向的速度即为 B 的速度,由几何关系得： vB= vAcos37 对于整个下降过程由机械能守恒得： mAgLsin37= mAvA 2+ mBvB 2 12 12由得： vA=2m/s 6（2019 浙江杭州模拟 3）如图所示，一条带有竖直圆轨道的长轨道水平固定，底端分别与两侧的直轨道相切，半

15、径 R=0.5m。物块 A 以 01/vs的速度滑入圆轨道，滑过最高点 N，再沿圆轨道滑出，P 点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为 L=0.2m。物块与各粗糙段间的动摩擦因数8都为 =0.4，A 的质量为 m=1kg（重力加速度 210/gms；A 可视为质点）。（1）求 A 滑过 N 点 时的速度大小 v 和受到的弹力大小；（2）若 A 最终停止在第 k 个粗糙段上，求 k 的数值；（3）求 A 滑至第 n 个（ ）光滑段上的速度 nv与 n 的关系式。（2）物块 A 经竖直圆轨道后滑上水平轨道，在粗糙路段有摩擦力做负功，动能损失，由动能定理，有： 得：k=62.

16、5 物块 A 最终停在第 63 个粗糙段上。（3）由动能定理，有 由式，可得 A 滑至第 n 个（nk）光滑段上的速度 即： 7.（2019 安徽江淮十校第二次联考）如图所示，半径 R1.2m 的光滑 圆弧 BC 轨道固定在水平地面上， O14为该圆弧的圆心，距 B 点 h=0.6m 的正上方 A 处有一个可视为质点的质量 m2kg 的小物块，小物块由静止开始下落后恰好沿切线进入 圆弧轨道此后小物块将沿圆弧轨道下滑，在轨道末端 C 点紧靠着一质量14M1kg、长度 L=4m 的木板，木板上表面与圆弧轨道末端的切线相平，小物块与木板间的动摩擦因数 10.6，木板下表面与水平地面间动摩擦因数 20

17、.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g =10m/s2。求：9(1)小物块刚到达 C 点时的速度大小；(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端 C 点时对轨道的压力；(3)小物块离木板右端最近距离。【参考答案】(1)6m/s (2)80N 方向竖直向下 (3)1m(3) 小物块在木板上滑行过程中，分析木板受力，上表面的滑动摩擦力 ,木板与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，有， 所以 21f，故木板静止。 对小物块 , 由牛顿第二定律有: 1mg=ma 解得 a= 1g=6m/s2 （1 分）由运动学公式有 代入数据，解得 mx3 （1 分）【也可由动能定理求解。代入数据，解得 mx3 （2 分）】 所以小物块离木板右端最近距离为 S=L-x=4m-3m=1m. （1 分） 10