高考物理一轮专题复习：机械能守恒定律计算题.docx

高考一轮专题复习：机械能守恒定律计算题1（2022·浙江省杭州第二中学高三一模）如图所示，处于竖直平面内的装置，O点固定一弹射器，调节弹簧的压缩量使弹簧获得弹性势能，质量的弹射小球由静止被水平弹出后获得速度。水平轨道OAB及EF处于同一水平面上，其中AB段粗糙，长度，动摩擦因数，其余部分均光滑，EF段足够长。竖直平面内固定两光滑圆弧轨道BC、CD，半径分别为R和2R，其中，BC、CD间存在缝障，恰能使弹射小球无碰撞通过，间大小可忽略，圆弧BC与水平轨道AB相切于B点，E点恰好位于D点的正下方。g取10m/s2，求（1）若小球恰能运动到C处，求小球在B点对轨道的压力：（2）求小球到达D点的速度vD与弹簧弹性势能的关系；（3）小球从D点水平飞出后，与地面多次碰撞后静止，假设小球每次碰撞损失75%的机械能，碰撞前后速度方向与地面的夹角相等，求小球最后静止时离E点的最小距离x。2（2022·河南·高三一模）如图所示，质量为1kg的小球A和质量为kg的小球B，通过一压缩弹簧锁定在一起，静止于光滑平台上。解除锁定，两小球在弹力作用下分离，A球分离后向左运动通过半径的光滑半圆轨道的最高点时，对轨道的压力为50N。B球分离后从平台上以速度水平抛出，恰好落在临近平台的一倾角为的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑。（g取10，）。求：（1）A、B两球刚分离时A的速度大小；（2）弹簧锁定时的弹性势能；（3）斜面顶端与平台的高度差h。3（2022·四川·树德中学高三一模）树德中学物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛，比赛路径如图所示，赛车从起点出发，沿水平直线轨道运动后，由点进入倾角的光滑斜面，在点进入半径为的光滑竖直圆轨道，离开圆轨道后继续沿光滑斜面向上运动到平面上，运动到点后能越过壕沟。已知赛车质量，通电后以额定功率工作，在两水平直轨道、上受到的阻力恒为。图中，。赛车可视为质点，在、点不脱离轨道，且不考虑、点的能量损失，。（1）圆轨道与斜面相切于点，若赛车恰通过圆轨道最高点，则通过圆轨道点时受到轨道的弹力是多少？（2）要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？4（2022·云南·昆明市第三中学高三一模）如图甲所示，A、B两个物块相互接触但并不黏合，放置在水平面上，水平面与物体间的摩擦力可忽略，两物块的质量为4kg，为6kg。从开始，推力和拉力分别作用于A、B上，、随位移的变化规律如图乙所示，求：（1）A、B两物块分离的时间及速度；（2）当时，A的动能。5（2022·河南·濮阳一高高三一模）在检测某种汽车性能的实验中，质最为kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为40m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的图像（图线ABC为汽车由静止到达到最大速度的全过程，AB、BO均为直线），假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定。求：（1）该汽车的额定功率；（2）该汽车由静止开始运动，经过35s达到最大速度40m/s，求汽车匀加速行驶的时间t和其在BC段的位移大小。6（2022·河南省叶县高级中学高三一模）如图所示，半径为R的光滑圆形轨道安置在一竖直平面上，左侧连接一个光滑的弧形轨道，右侧连接动摩擦因数为的水平轨道。一小球自弧形轨道上端的A处由静止释放，通过圆轨道后，再滑上轨道。若在圆轨道最高点B处对轨道的压力恰好为零，到达D点时的速度为零。求：（1）小球经过B点时速度的大小；（2）小球释放时的高度h；（3）水平轨道段的长度。7（2022·贵州黔东南·高三一模）如图所示，竖直平面内的圆弧形光滑管道（管道横截面的半径略大于小球半径），管道中心到圆心距离为R，A点与圆心O等高，AD为水平面，B点在圆心O的正下方。质量为m的小球自A点正上方某高度处由静止释放，自由下落至A点时进入管道，当小球到达B点时，管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的7倍，已知重力加速度为g。求；（1）释放点距A点的竖直高度；（2）小球在管道最高点时对管道的压力；（3）落点C与A点的水平距离。8（2022·江苏南京·高三一模）如图，弹性绳一端系于A点，绕过固定在B处的光滑小滑轮，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆M处的小球相连，此时ABM在同一水平线上，且弹性绳弹力的大小为，弹性绳原长恰好等于AB间距。小球从M点由静止释放，经过时间t下滑到距M点为h的N点时速度恰好为零，球与杆间的动摩擦因数。重力加速度大小为g，弹性绳始终遵循胡克定律。在小球从M滑到N的过程中，求：（1）摩擦力对小球做的功；（2）弹性绳弹力对小球冲量的大小；（3）小球的最大动能。9（2022·河北省唐县第一中学高三一模）如图所示，传送带与水平面之间的夹角为30°，其上A、B两点的距离为L=5m，传送带在电动机的带动下以v=1m/s的速度向上匀速运动，现将一质量为m=10kg的小物体轻放在传送带上A点，已知小物体与传送带间的动摩擦因数为，在传送带将物体从A点送到B点的过程中，g取10m/s2，求，（1）小物体由A运动到B的时间；（2）传送带对小物体做的功；（3）电动机由于传送小物体多输出的电能。10（2022·山东师范大学附中高三一模）某同学在看完精彩的篮球比赛后，设计并制作了一个投篮玩具，如图所示。该玩具由斜面体、轻质弹簧和一个缩小的篮架组成，其中弹簧原长和斜面长度相同。把斜面体固定在水平地面上，弹簧下端与斜面体底部的固定挡板相连，上端与轻薄挡板相连。将一小球用力按压在弹簧上端的轻薄挡板上，使弹簧的压缩量为，松手后小球将沿斜面向上飞出。该同学进行了多次尝试，每次松手时小球都在同一位置，反复调节篮架与斜面体间的水平距离，直至小球能够斜向下、无碰触地穿过篮框中心。该玩具中的斜面与水平面夹角为60°，篮框平面到篮板上沿的距离是h=0.1m，小球可以看做质点。某次投篮中，小球穿过篮框中心时速度与水平方向的夹角的正切值为，小球到达最高点时恰好与篮板上沿等高。已知重力加速度为g=10ms2，小球的质量为m=0.1kg，忽略一切摩擦，空气阻力不计，劲度系数为k的弹簧形变量为x时，具有弹性势能为。求：（1）斜面体右侧的竖直面与篮框中心间的水平距离；（2）弹簧的劲度系数为k。11（2022·宁夏·银川一中高三一模）2022年4月，中国空军连续3次使用我国最先进的战略运输机“运20”鹏程8000公里，向塞尔维亚运送物资。5月14日，首架交付的国产大飞机C919首飞成功，这些标志着中国飞机的制造能力正逐步迈入世界一流行列。如图甲是某型号舰载机在“辽宁号”航空母舰甲板上沿直线加速滑行和离开地面以固定仰角沿直线匀速爬升的示意图，舰载机在滑行和爬升两个过程中：所受推力大小均为其重力的倍，方向与速度方向相同；所受升力大小与其速率的比值均为k1，方向与速度方向垂直；所受空气阻力大小与其速率的比值均为k2，方向与速度方向相反。k1、k2未知；已知重力加速度为g，舰载机质量为m，匀速爬升时的速率为v0，不考虑起飞时航空母舰的航行速度及风速，起飞仰角为，且sin=，cos=。（1）求k1，k2的值；（2）若舰载机受到甲板地面的阻力等于压力的k3倍，舰载机沿水平甲板上滑行时能做匀加速直线运动，求k3的值；（3）若舰载机在水平甲板由静止开始沿直线滑行，其加速度a与滑行距离s的关系如图乙所示，求舰载机在滑行距离为2s0的位置时的速度大小。12（2022·江苏南通·高三一模）如图所示，光滑钉子M、N相距2L，处于同一高度。带有光滑小孔的小球A穿过轻绳，轻绳的一端固定在钉子M上，另一端绕过钉子N与小球B相连，B球质量为m。用手将A球托住静止在M、N连线的中点P处，B球也处于静止状态。放手后，A球下落的最大距离为L。已知重力加速度为g。（1）求A球的质量mA；（2）求A球下落到最低点时绳中张力T；（3）用质量为m的C球替换A球，C球从P点由静止释放后，求C球下落距离为L时的速度大小vC。13（2022·浙江绍兴·高三一模）如图甲所示是一款名为“反重力”磁性轨道车的玩具，轨道和小车都装有磁条，轨道造型可以自由调节，小车内装有发条，可储存一定弹性势能。图乙所示是小明同学搭建的轨道的简化示意图，它由水平直轨道AB、竖直圆轨道BCD、水平直轨道DM和两个四分之一圆轨道MN与NP平滑连接而组成，圆轨道MN的圆心与圆轨道NP的圆心位于同一高度。已知小车的质量m=50g，直轨道AB长度L=0.5m，小车在轨道上运动时受到的磁吸引力始终垂直轨道面，在轨道ABCDM段所受的磁力大小恒为其重力的0.5倍，在轨道MNP段所受的磁力大小恒为其重力的2.5倍，小车脱离轨道后磁力影响忽略不计。现小明将具有弹性势能的小车由A点静止释放，小车恰好能通过竖直圆轨道BCD，并最终从P点水平飞出。假设小车在轨道AB段运动时所受阻力大小等于轨道与小车间弹力的0.2倍，其余轨道均光滑，不计其他阻力，小车可视为质点，小车在到达B点前发条的弹性势能已经完全释放，重力加速度g取。（1）求小车运动到B点时的速度大小；（2）求小车运动到圆轨道B点时对轨道的压力大小；（3）同时调节圆轨道MN与NP的半径r，其他条件不变，求小车落地点与P点的最大水平距离。14（2022·四川省资中县球溪高级中学高三一模）如图所示，圆柱形管的底端固定一弹射器，弹射器上有一质量m1=1kg的小滑块，管和弹射器的总质量m2=2kg，滑块与管内壁间的滑动摩擦力大小为0.4m1g。整个装置竖直静止在水平地面上。发射时，滑块离开弹射器瞬间距离上管口的距离为1.0m；滑块离开弹射器后上升的最大高度为1.4m。小滑块可视为质点且弹射时间极短，每次弹射后滑块获得的初速度相等，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）滑块离开弹射器后运动到最高点的时间；（2）当滑块离开弹射器瞬间，对圆柱形管施加一个竖直向上的恒力F，为保证滑块不滑出管口，计算F的最小值。15（2022·湖北·华中师大一附中高三一模）如图所示，某游戏装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道平滑连接而成，固定在水平地面上（弧形轨道末端各轨道间略错开，不影响小球前行）。质量的小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，已知圆轨道半径，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。（1）若，小球能否通过竖直圆轨道的最高点C？若能，请求出小球对轨道的压力；（2）若小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，要求小球不脱离轨道前行，若小球与水平直轨道间的动摩擦因数（式中x为离D端的距离），试求h与x的关系。（提示：可以用图像下的“面积”代表力F所做的功）（3）若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口，该缺口所对的圆心角为，问为何值时，小球完成沿路径运行所需的h最小，h的最小值为多少？16（2022·广东·深圳市光明区高级中学高三一模）高山滑雪项目将速度和技术完美地结合在一起，被称为“冬奥会皇冠上的明珠”。2022年冬奥会在中国举行，高山滑雪中心依托小海坨山天然山形规划建设了7条雪道，全长21公里，落差约900米，这里是国内第一条符合奥运标准的高山赛道，也是目前世界上难度最大的比赛场地之一。滑降滑道和回转滑道简化后如图所示，某运动员从滑降滑道A点由静止开始沿斜面直线下滑至B点，速度达到144km/h，经B点转折时速度大小不改变，然后进入回转滑道。在回转滑道平面内边转弯边下滑，转弯处可看成圆周的一部分，C点为一个转弯处上的点，且运动员在该点的速度方向沿回转滑道向下，此转弯处圆弧的半径为。己知，A、B两点的高度差为。B、C两点的高度差为，B、C所在滑道平面与水平面间的夹角为，运动员在C点的速度为=20m/s，重力加速度g取10m/s2，运动员及装备质量为50kg，不考虑空气阻力的影响。求：（1）从A点运动至B点过程中与从B点运动至C点过程中除重力外其他力对运动员做的功之比；（2）在C点滑道给运动员施加的力F的大小。17（2022·辽宁·凤城市第一中学高三一模）银西高铁于2020年12月26日正式开通运营，是我国长期铁路网规划中“八纵八横”通道的组成部分，对国家路网的完善有重大的战略意义，运行的CR300BF“复兴号”动车组采用4动4拖8辆编组，其中第1、3、6、8节车厢有动力，每节车厢的额定输出功率为1000kW，运行时每节车厢的质量约为50t，动车组设计的最高行驶速度为300km/h，设动车组以额定功率在某段平直的轨道上以最高车速行驶，重力加速度g取10m/s2。求：（1）每节车厢受到的阻力为车厢重力的多少倍？（2）若动车组以额定功率启动，经过500s后达到最大运行速度，则整个加速启动过程中通过的路程为多少？（假设车厢所受的阻力恒定不变，计算结果采用科学记数法保留两位有效数字）18（2022·湖南·高三一模）如图所示，光滑斜面上放置A、B两物体，A、B两物体间用轻弹簧相连，斜面底部有一个固定挡板，A、B物体处于静止状态，斜面上距离B物体距离为L处有一C物体从静止开始下滑，与B碰撞后粘连在一起，在以后的运动过程中，A物体刚好没有离开挡板，A，B，C三物体的质量均为m，重力加速度为g，弹性势能表达式（x为形变量），斜面倾角，则：（1）弹簧的劲度系数为多大？（2）若B与弹簧不相连，则B，C离开弹簧后能上升的最大距离为多大？试卷第9页，共9页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1（1）；（2）；（3）2m2（1）10m/s；（2）65J；（3）0.8m3（1）；（2）4（1），；（2）5（1）；（2）5s，75m6（1）；（2）2.5R；（3）7（1）2R；（2）mg；（3）R8（1）；（2）；（3）9（1）5.2s；（2）255J ；（3）270J10（1）；（2）11（1），；（2）；（3）12（1）；（2）；（3）13（1）；（2）3N；（3）14（1）；（2）Fmin=24N15（1）5N；（2），；（3），16（1）；（2）17（1）0.12；（2）1.3104m18（1）；（2）答案第10页，共1页