上海市6年高考4年模擬物理試卷分項(xiàng)匯編

專題10機(jī)械能及其守恒定律主觀題(四)

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

題量711181510281312

23、(2021?上海市金山區(qū)高三上學(xué)期1月一模期末)質(zhì)量m=Ikg的小物塊在沿光滑斜面向上的力尸作用下，從長

斜面底端以一定初速度沿斜面向上運(yùn)動。經(jīng)過0.4s沿斜面上滑了1.2m,以斜面底端為零勢能面，其動能心和重力

勢能匹隨位移的變化關(guān)系如圖線①和②所示。g取IOmzS2。求：

(1)物塊的初速度和斜面的傾角；

(2)力尸的大小；

(3)試通過計(jì)算證明：機(jī)械能改變量等于除重力以外其他力做的功；

(4)若經(jīng)過0.4S后撤去拉力F,在圖中畫出小物塊沿斜面上滑過程中動能和重力勢能隨位移的變化圖線。(標(biāo)出關(guān)鍵

點(diǎn)的坐標(biāo))

24、(2021?上海市嘉定區(qū)二中高三上學(xué)期11月期中)如圖所示的裝置放在水平地面上，該裝置由弧形軌道、豎直

圓軌道、水平直軌道AB和傾角θ=37°的斜軌道BC平滑連接而成。質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊從弧形軌道離地高

H=I.Om處靜止釋放。已知Λ=0.2m,LΛB=LBC=LOm,滑塊與軌道AB和BC間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25,

弧形軌道和圓軌道均可視為光滑，忽略空氣阻力。(sin370=0.6,COS370=0.8,g=10m∕s2)

(1)求滑塊運(yùn)動到圓的最高點(diǎn)。時速度大小和向心力的大??；

(2)求滑塊到達(dá)5點(diǎn)時的動能；

(3)通過計(jì)算判斷滑塊能否沖出斜軌道末端C點(diǎn)。

25、(2021?上海市虹口區(qū)高三上學(xué)期1月一模期末)滑板運(yùn)動是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的運(yùn)動，深受青少年的喜愛。圖中

ABCD為滑板的運(yùn)動軌道，AB和CD是兩段光滑的圓弧，水平段BC的長度L=5m。一運(yùn)動員從尸點(diǎn)以vo=6m∕s的

初速度下滑"，經(jīng)BC后沖上CD軌道，達(dá)到0點(diǎn)時速度減為零。已知運(yùn)動員連同滑板的質(zhì)量機(jī)=70kg,h=2m,H=3m,

g取10m∕s2?,求：

(1)運(yùn)動員第一次經(jīng)過8點(diǎn)和C點(diǎn)的速度1出、Vc:

(2)滑板與BC之間的動摩擦因數(shù)"；

(3)運(yùn)動員最后靜止的位置與8點(diǎn)之間的距離X。

26、(2021?上海市奉賢區(qū)高三上學(xué)期1月一模期末)如圖所示，傾角為為37。斜面ABC固定在水平地面上，AB

部分斜面粗糙，長L?B=3m,5C部分斜面光滑。一個質(zhì)量機(jī)=Ikg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動能EkO=32J從斜面

底端沖上斜面。已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為〃=0.25,g?10nτ∕s2,sin37°=0.6,COS370=0.8,以水平

地面為零勢能面，不計(jì)空氣阻力。求：

(I)畫出物塊沿部分斜面向上運(yùn)動時受力示意圖，并求出其加速度;

(2)物塊運(yùn)動到B處時的速度大小;

(3)為使物塊不至于滑出斜面，BC部分的最小長度;

(4)請判斷物塊的動能和重力勢能相等的位置在/8段還是BC段，簡要說明理由。

27、(2021?上海市崇明縣高三上學(xué)期1月一模期末熱身)如圖所示，質(zhì)量叫=2kg的木板長L=2.25m,靜止在

水平地面上，與地面的動摩擦因數(shù)必=0?l,另一個質(zhì)量網(wǎng)=Ikg的滑塊，以初速度叫滑上木板.滑塊與木板之

間的動摩擦因數(shù)〃2=04,取g=10m∕s2.

（1）求滑塊不滑下木板時％應(yīng)滿足的條件；

（2）若%=3m∕s,求木板與地面摩擦產(chǎn)生的熱量0。

28、（2021?上海交大附中高三上學(xué)期11月期中）如圖所示，粗糙的斜面AB下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B,

整個裝置豎直放置，C是最低點(diǎn)，圓心角〃=37°,。與圓心。等高，圓弧軌道半徑R=Im，斜面長L=4m?，F(xiàn)

有一個質(zhì)量機(jī)=O?lkg的小物體P從斜面/8上端Z點(diǎn)無初速度下滑,物體P與斜面Z8之間的動摩擦因數(shù)〃=0.25。

不計(jì)空氣阻力,g=10m∕s2,sin37°=0.6.COS37"=0.8，求:

（1）物體沿斜面下滑時的加速度大小a；

（2）物體尸第一次通過C點(diǎn)時的速度大小Vc；

（3）物體P從Z）點(diǎn)向上到達(dá)最高點(diǎn)為E,求E到D的高度。

[2020年二模】

1、（2020?上海市南洋模范中學(xué)高三下學(xué)期月考）質(zhì)量為2kg的物體,從高空某點(diǎn)自由下落,經(jīng)1秒鐘后物體的機(jī)械

能為零,g取IOm∕s2,則開始下落時物體的重力勢能為—J,再經(jīng)1秒鐘物體的重力勢能為—J

2、（2020?上海市青浦區(qū)高三下學(xué)期5月二模）如圖所示，質(zhì)量為機(jī)的小物塊放在長直水平面上，用水平細(xì)線緊繞

在半徑為R質(zhì)量為2加的薄壁圓筒上。片0時刻，圓筒在電動機(jī)帶動下由靜止開始繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中角速

度滿足“=公"為已知常數(shù)），物塊和地面之間動摩擦因數(shù)為〃。則物塊做______直線運(yùn)動（選填：勻速、勻加速、

變加速），從開始運(yùn)動至片A時刻，繩子拉力對物塊做功為

3、（2020?上海市奉賢區(qū)高三下學(xué)期5月二模）某型號轎車高速行駛時，特制的氣流通道就會自動打開，使車對地

面的壓力增加，從而達(dá)到高速平穩(wěn)舒適。已知增加的壓力廠與轎車速度V成正比，轎車質(zhì)量為It,與地面間的動摩

擦因數(shù)為0?25,g取IOmzS2。右圖是該轎車在水平路面上進(jìn)行勻加速直線運(yùn)動時，測得的實(shí)際功率與速度的關(guān)系圖

像，則該轎車的加速度為m∕s2,增加的壓力尸與速度V的關(guān)系式為F=。（不計(jì)轎車行駛時受

到的空氣阻力）

4.（2020?上海市長寧區(qū)高三下學(xué)期5月二模）如圖，一直角斜面體固定在水平地面上，兩側(cè)斜面傾角分別為a=60。，

?=30。。A、B兩個物體分別系于一根跨過定滑輪的輕繩兩端，置于斜面上，兩物體重心位于同一高度并保持靜止。

不計(jì)所有的摩擦，滑輪兩邊的輕繩都平行于斜面。若剪斷輕繩，兩物體從靜止開始沿斜面下滑，則它們加速度大小

之比為一，著地瞬間機(jī)械能之比為____.

5、（2020?上海市寶山區(qū)高三下學(xué)期5月二模）如圖所示，一輛質(zhì)量為IOt的卡車在平直的水平公路/8上正以最

大速度向右行駛。水平公路的前方是長60m的坡道8。，坡頂。離水平路面的高〃=6m。無論在水平公路還是在坡

道上卡車行駛過程中所受的阻力（由路面和空氣提供）恒為其重力的0.2倍，卡車發(fā)動機(jī)能提供的牽引力的額定功

率為200kW,g取IomZS2。

（1）卡車向右行駛的最大速度是多少？

（2）卡車行駛到8處時，若關(guān)閉發(fā)動機(jī)，卡車能否行駛到坡頂。，請說明理由；倘若卡車到不了坡頂，則

發(fā)動機(jī)至少還需要做多少功才能使卡車到達(dá)坡頂？

（3）卡車行駛到8處時，若保持發(fā)動機(jī)牽引力的功率不變，坡道BQ足夠長，則卡車將作怎樣的運(yùn)動？

AB

6、(2020?上海市崇明區(qū)高三下學(xué)期5月二模).一小球從離地/2=4Om高處以初速度飛=24m∕s豎直向上拋出，其

上升過程中n?√圖像如圖所示。已知小球質(zhì)量m=Ikg,小球運(yùn)動過程中所受空氣阻力大小不變。求：(g取10m∕s2)

(1)小球所受的空氣阻力；

(2)通過計(jì)算完成2s后的V-t圖像；

(3)整個運(yùn)動過程中，重力的平均功率。

7、(2020?上海市奉賢區(qū)高三下學(xué)期5月二模)一小物塊質(zhì)量加=0.5kg,靜止在高〃=3.0米、長A=5.0米的固定斜

面底端，已知物塊與斜面之間的滑動摩擦系數(shù)"=0.30,取重力加速度g=10m∕s20

(1)若給物塊某一平行于斜面的初速度，物塊恰好能到斜面頂端，物塊的加速度為多大？物塊的初速度為多大？請畫

出受力圖。

(2)若對物塊施加一個恒力，物塊至少需要多少J能量可以到斜面頂端？請簡述理由。

8、(2020?上海市虹口區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖(a),48C為金屬桿做成的軌道，固定在豎直平面內(nèi)。/8段

水平且粗糙，長度A=3.6m,足夠長且光滑的8C段與水平方向夾角為促37。。質(zhì)量為m=3kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球穿

在桿上，與/8間的動摩擦因數(shù)〃=g。小球在與水平方向成A37。的力尸作用下由靜止開始運(yùn)動，尸的大小隨路程

S的變化關(guān)系如圖(b)所示，小球最高可以運(yùn)動到C點(diǎn)。不考慮小球在8處的動能損失，取g=10m∕s2,sin37o=0.6,

cos37o=0.8,求：

(1)小球在段運(yùn)動過程中拉力F所做的功名

(2)小球從Z運(yùn)動到C總時間才。

9、(2020?上海市虹口區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖為某運(yùn)動員在直道上跑步過程中身體的水平速度-時間圖像，

已知運(yùn)動員質(zhì)量為w=60kgo

(1)若不計(jì)空氣對運(yùn)動員的作用力，求最初2s內(nèi)地面對運(yùn)動員在水平方向的平均作用力下；

(2)若運(yùn)動員在跑步過程中受到沿跑道方向的風(fēng)力作用，其大小戶&Av(?=0.9N?s∕m,An是空氣與人的相對速度大

小)。已知該運(yùn)動員在IOS末克服空氣阻力做功的功率R=36W.

①求IOS末時的風(fēng)速W(即空氣相對于地面的速度)；

②若跑步過程中風(fēng)速恒為V0,求起跑后Is內(nèi)運(yùn)動員所受風(fēng)力的最大功率PmaX。

10、(2020?上海市靜安區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖為特種兵過山谷的簡化示意圖。將一根不可伸長的細(xì)繩兩端

固定在相距d=20m的4、8兩等高點(diǎn)。繩上掛一小滑輪P,戰(zhàn)士們相互配合，沿著繩子滑到對面。如圖所示，戰(zhàn)士

甲(圖中未畫出)用水平力尸拉住滑輪，質(zhì)量為50kg的戰(zhàn)士乙吊在滑輪上，腳離地，處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時/尸豎直，

ΠAPB=53°.然后戰(zhàn)士甲將滑輪釋放。不計(jì)滑輪摩擦及空氣阻力。(取g=10m∕s2,sin53o=0.8,cos53°=0.6)求：

(1)戰(zhàn)士甲釋放滑輪前水平拉力廠的大?。?/p>

(2)戰(zhàn)士乙運(yùn)動過程中的最大速度；

(3)如果增加細(xì)繩的長度，戰(zhàn)士甲的水平拉力廠將如何變化？簡述理由。

11、(2020?上海市浦東新區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖所示，光滑軌道中水平軌道/8和。的高度差為

1.2m,水平段與斜坡段間有小段圓弧連接，尸為軌道CQ上的一點(diǎn)。甲、乙兩小球在水平軌道/8上向右運(yùn)動時，

兩小球的速度均為5m∕s,相距IOm,已知小球轉(zhuǎn)過小圓弧時速度大小不變，且兩小球在運(yùn)動中始終未脫離軌道。（重

力加速度g取10m∕s2）求

（1）乙小球在Co軌道上運(yùn)動的速度大小。

（2）甲小球在BC軌道上運(yùn)動的平均速度大小。

（3）兩小球先后通過P點(diǎn)的時間差。

12、（2020?上海市徐匯區(qū)高三下學(xué)期5月二模）摩天大樓中，直通高層的客運(yùn)電梯簡化模型如圖a所示，電梯總

質(zhì)量m=2.0x103kg。在片0時，電梯由靜止開始上升，其加速度隨時間變化的ατ圖像如圖b所示。忽略一切阻力，

重力加速度g取10m∕s2,

（1）求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力廠2；

（2）類比是一種常用研究方法。對比加速度和速度的定義，參考由VT圖像求位移的方法，求電梯在第IS內(nèi)的

速度改變量△也和上升過程中的最大速度Vmax;

（3）求電梯在1?IOs時間內(nèi)上升的高度〃與機(jī)械能的變化量ΔE°

13、（2020?上海市長寧區(qū)高三下學(xué)期5月二模）如圖（a）,在某次玻璃強(qiáng)度測試中，將一質(zhì)量m=2kg的鐵球從距

離玻璃高/!=1.25m處自由釋放，砸中被夾具夾在水平位置的玻璃。這種固定方式允許玻璃在受到?jīng)_擊時有一定的位

移來緩沖，通過高速攝像機(jī)觀察，發(fā)現(xiàn)鐵球從接觸玻璃開始到下落到最低點(diǎn)需要∕=0.005s0設(shè)玻璃對鐵球的彈力近

似視為恒力，重力加速度g取IOmZS2。

（1）估算鐵球接觸玻璃開始到下落至最低點(diǎn)的過程中，玻璃對鐵球的彈力有多大？

（2）某塊玻璃被鐵球擊中后破碎，測得鐵球從被釋放到掉落地面，共下落H=1.7m,經(jīng)歷時間7H）.6s（本小題忽略鐵

球與玻璃相撞過程中下落的高度和時間），則鐵球與玻璃碰撞損失了多少機(jī)械能？

（3）將玻璃傾斜安裝在汽車前車窗上，如圖（b）?鐵球以初速%=3√^m∕s向玻璃扔出，正好垂直砸中玻璃。若安裝

后的玻璃在受到?jīng)_擊時僅能沿垂直玻璃方向移動s=5mm,超出會破碎。玻璃能承受的最大彈力尸m=4000N0鐵球在

飛行過程中高度下降"=0.35m,估計(jì)該玻璃是否會被砸碎？

I?

[2020年一模】

1、（2020?上海市浦東新區(qū)高三一模）.爸爸帶小明蕩秋千，可以簡化成如圖所示的單擺模型。將小球拉到A點(diǎn)由靜

止釋放，讓小球自由擺動，第一次恰能回到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的高度差為要使小球每次都恰能回到A點(diǎn)，需

在A點(diǎn)推一下小球。若小球質(zhì)量為孫繩子質(zhì)量不計(jì)，阻力大小恒定，則推力每次對小球做的功∕gH,小

球在另一側(cè)能到達(dá)的最大高度A點(diǎn)的高度。（選填“大于”、“等于”或“小于”）

2、（2020?上海市奉賢區(qū)高三一模）如圖，傾角為0的光滑斜面固定在地面上，長為I,質(zhì)量為m、質(zhì)量分布均勻的

軟繩置于斜面上，其上端與斜面項(xiàng)端齊平。設(shè)斜面頂端為零勢能面。用細(xì)線將質(zhì)量也為m的小物塊與軟繩連接，物

塊由靜止釋放后向下運(yùn)動，直到軟繩剛好全部離開斜面（此時物塊未到達(dá)地面）。軟繩剛好離開斜面時，軟繩的重

力勢能為,此時物塊的速度大小為。

3、（2020?上海市黃埔區(qū)高三一模）在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，最下方的。點(diǎn)與8點(diǎn)間的豎直高度差為0.1m,擺錘

的質(zhì)量為7.5xl（Pkg。某次實(shí)驗(yàn)測得擺錘經(jīng)過5點(diǎn)的速度大小為1.0n√s,由此可推算出擺錘經(jīng)過。點(diǎn)時的動能為

xl（Pj,推算依據(jù)的理論是。（g取9.8m∕s2）

4、（2020?上海市松江區(qū)高三一模）汽車以恒定功率沿公路做直線運(yùn)動，途中進(jìn)入一塊很大的沙地。汽車在公路及沙

地上所受阻力均為恒力,且在沙地上受到的阻力是在公路上受到阻力的2倍。汽車在駛?cè)肷车厍耙炎鰟蛩僦本€運(yùn)動，

速度為小,則汽車在駛?cè)肷车睾蟮倪\(yùn)動情況是：,汽車在沙地上的最終速度為。

5、（2020?上海市徐匯區(qū)高三一模）如圖，傾角為6的固定斜面上”8段光滑，8C段粗糙，且BC=2/瓦若尸由靜

止開始從/點(diǎn)釋放，恰好能滑動到C點(diǎn)而停下，則小物塊P與SC段斜面之間的動摩擦因數(shù)〃=；若P以初

速度Vo從4點(diǎn)開始運(yùn)動，則到達(dá)C點(diǎn)時的速度VCVO（選填“>”、“<”或"="）。

6、（2020?上海市靜安區(qū)高三一模）若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運(yùn)動，先勻加速運(yùn)動20s達(dá)到最高速度

72kn√h,再勻速運(yùn)動80s,接著勻減速運(yùn)動15s到達(dá)乙站停住，甲站到乙站的距離為m；若列車在勻加速運(yùn)動

階段牽引力為1X106N,勻速階段牽引力的功率為6χl（Pkw,忽略勻減速運(yùn)動階段牽引力所做的功，地鐵列車在從

甲站到乙站的過程中，牽引力做的功為Jo

7、（2020?上海市靜安區(qū)高三一模）如圖所示，長S的粗糙水平面/8與足夠高的光滑曲面BC平滑連接，一質(zhì)量機(jī)

的小物塊靜止于4點(diǎn)，對小物塊施加與水平方向成。角、大小為F的恒力，當(dāng)小物塊到達(dá)曲面底端B點(diǎn)時撤去F，

小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為分

（1）求小物塊在水平面S8上運(yùn)動時的加速度a；

（2）求小物塊在曲面BC上能到達(dá)的最大高度〃；

（3）當(dāng)恒力F滿足什么條件時，小物塊能回到Z點(diǎn)（P與加、e`n的關(guān)系）？

8、（2020?上海市浦東新區(qū)高三一模）一個質(zhì)量機(jī)=0.Ikg的小物塊由靜止開始沿傾角ɑ的斜面勻加速滑下，然后在

粗糙水平面上做勻減速直線運(yùn)動，直到停止。小物塊與斜面及水平面間的動摩擦因數(shù)均為〃，下表給出了不同時刻

小物塊的速率。g取IOm?2,求小物塊

時刻“S）0...0.30.40.5...1.41.51.6...

20

速率v(m∕s)0...1.52.5...3.02.52.0...

（1）在斜面上的加速度大小a?和水平面上的加速度大小及；

（2）與水平面間的動摩擦因數(shù)〃和斜面的傾角a；

（3）滑到斜面底端時的速率VK

（4）損失的機(jī)械能。

9、（2020?上海市嘉定區(qū)高三一模）中國籍80后極限愛好者葉晨光身披國旗完成了萬米高空跳傘挑戰(zhàn)，打破了國人

高空跳傘最高紀(jì)錄。葉晨光從IOOOm的高度從飛機(jī)下落，并在離地800m左右的低空開傘。

若他和傘的總質(zhì)量為m,請思考下列問題（本題數(shù)據(jù)運(yùn)算g取9.8Π√S2）:

（1）開始時葉晨光做自由落體運(yùn)動，求出他在3s末的速度以及前3s內(nèi)的位移。

（2）當(dāng)降落傘完全打開后，葉晨光和傘所受空氣阻力f的大小與速度的平方成正比，B∣Jf=kv2（k為常數(shù)），設(shè)

傘完全打開時速度為vo,對應(yīng)的空氣阻力fb>mg,求此時的加速度。

（3）當(dāng)降落傘完全打開后，分析葉晨光做怎樣的運(yùn)動，并畫出對應(yīng)的V-t圖。

（4）若空氣阻力f=27.4v2,葉晨光和傘的總質(zhì)量m=70kg,則葉晨光落地速度為多大？落地瞬間重力的瞬時功

率為多少？

10、(2020?上海市閔行區(qū)高三一模)某人想盡快把30箱貨物搬到〃=12m高的樓上，每箱貨物質(zhì)量∕no=5kg.他對箱

2

子做功的功率尸與所搬箱子質(zhì)量機(jī)之間的關(guān)系如圖所示。重力加速度g取IOmZs0

(1)圖中/點(diǎn)的物理意義是什么？

(2)要盡快把所有箱子搬上樓，每次應(yīng)搬幾箱？

(3)設(shè)他下樓和搬放箱子的總時間等于上樓時間，估算他用最大功率完成這一工作所用的時間。

11、(2020?上海市松江區(qū)高三一模)如圖，質(zhì)量Ikg的物塊從傾角α=37°的斜面頂端Z點(diǎn)由靜止開始沿斜面勻加速

下滑，到達(dá)8點(diǎn)的速度為2m∕s,已知45長2m(sin37°=06cos37=0.8,g=10m∕s2),求：

(1)物塊下滑過程中加速度的大??；

(2)物塊下滑過程中受到的阻力大小；

(3)物塊下滑過程中損失的機(jī)械能；

(4)若要使物塊沿斜面下滑過程中機(jī)械能守恒，可加一恒力凡求產(chǎn)的大小和方向。

12、(2020?上海市徐匯區(qū)高三一模)如圖，/18C為金屬桿做成的軌道，固定在豎直平面內(nèi)。軌道的/5段水平粗糙，

BC段由半徑為A=0.1m的兩段光滑圓弧平滑連接而成。一質(zhì)量W=0.2kg的小環(huán)套在桿上，在與水平方向成a=37。

的恒定拉力廠作用下，從/點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，經(jīng)時間f=0.4s到達(dá)8點(diǎn)，然后撤去拉力R小環(huán)沿軌道上滑，到

達(dá)C處恰好掉落做自由落體運(yùn)動。小環(huán)與水平直桿間動摩擦因數(shù)〃=0.5。求：(sin37t5=0.6,cos37o=0.8,g=IOnVs?)

(1)小環(huán)到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小VB；

(2)拉力尸的大小:

(3)若拉力F=4N,小環(huán)沿水平直桿運(yùn)動的加速度大小小

α,=15m∕s2

上海市6年高考4年模擬物理試卷分項(xiàng)匯編

專題10機(jī)械能及其守恒定律主觀題(四)

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

題量711181510281312

23、(2021?上海市金山區(qū)高三上學(xué)期1月一模期末)質(zhì)量m=Ikg的小物塊在沿光滑斜面向上的力尸作用下，從長

斜面底端以一定初速度沿斜面向上運(yùn)動。經(jīng)過0.4s沿斜面上滑了1.2m,以斜面底端為零勢能面，其動能心和重力

勢能匹隨位移的變化關(guān)系如圖線①和②所示。g取IOmzS2。求：

(1)物塊的初速度和斜面的傾角；

(2)力尸的大??；

(3)試通過計(jì)算證明：機(jī)械能改變量等于除重力以外其他力做的功；

(4)若經(jīng)過0.4S后撤去拉力F,在圖中畫出小物塊沿斜面上滑過程中動能和重力勢能隨位移的變化圖線。(標(biāo)出關(guān)鍵

點(diǎn)的坐標(biāo))

【答案】(l)2m∕s,30°；(2)1ON；(3)見解析；(4)見解析

【解析】

⑴根據(jù)

1,

Eko=-WVo2

2

得初速度

vo=2m∕s

根據(jù)

Ep=mgh=fngssinθ

得斜面傾角

0=30°

(2)由勻變速運(yùn)動規(guī)律

1?

5=vo∕+—atz

2

代入數(shù)據(jù)，得

α=5m∕s2

物塊受力如圖所示

根據(jù)牛頓第二定律，得

F-mgsinθ=ma

解得

F=ION

(3)除了重力僅尸對物體做功

版=FS=IOXl2J=12J

初始位置機(jī)械能

Eo=Eko+Epo=(2+0)J=2J

0.4s末時

vι=vo+αf=4m∕s

即動能

EkI=-∕πvι2=8J

0.4s末位置機(jī)械能

B=Ekl+Epi=(8+6)J=14J

機(jī)械能改變量

AE=ET-Eo=T2J

即得

AE=WF

(4)0.4s后，受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得

mgsinθ=md

由位移速度公式得

2,

0-v1=-2ax

解得

x=1.6m

則位移為

s+x=2?8m

由機(jī)械能守恒得

Ep2=E2=E1=14J

根據(jù)以上數(shù)據(jù)作圖如下

24、(2021?上海市嘉定區(qū)二中高三上學(xué)期11月期中)如圖所示的裝置放在水平地面上，該裝置由弧形軌道、豎直

圓軌道、水平直軌道AB和傾角θ=37°的斜軌道BC平滑連接而成。質(zhì)量w=O.lkg的小滑塊從弧形軌道離地高

H=LOm處靜止釋放。已知R=0.2m,LAB=LBC=Lom,滑塊與軌道AB和BC間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25,

弧形軌道和圓軌道均可視為光滑，忽略空氣阻力。(sin370=0.6,cos37°=0.8,g=10m∕s2)

(1)求滑塊運(yùn)動到圓的最高點(diǎn)。時速度大小和向心力的大小;

(2)求滑塊到達(dá)3點(diǎn)時的動能；

(3)通過計(jì)算判斷滑塊能否沖出斜軌道末端C點(diǎn)。

【答案】⑴2√3m∕s;6N；(2)0.75J;(3)滑塊不能沖出斜軌道的末端C點(diǎn);

【解析】

(1)滑塊從開始下滑到D點(diǎn)過程機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得

12

mgH=mg?2R+-FnVB

解得

VD=2?∕3m∕s

在。點(diǎn)，軌道的彈力提供向心力，由牛頓第二定律得

F=m-

R

代入數(shù)據(jù)解得

F=6N

(2)從開始下滑到到達(dá)8點(diǎn)，由動能定理

mgH-μmgLλli=Ekll

解得

EkB=0?75J

(3)設(shè)滑塊在斜軌道上到達(dá)的最高點(diǎn)為C,6。的長度為L從滑塊開始下滑到C過程，由能量守恒定律得

mgH=μmgLA^μmgcosθ'L+mgLsinθ

代入數(shù)據(jù)解得

L=j∣m<Lβc=1.0m

滑塊不能沖出斜軌道的末端C點(diǎn)；

25、(2021?上海市虹口區(qū)高三上學(xué)期1月一模期末)滑板運(yùn)動是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的運(yùn)動，深受青少年的喜愛。圖中

ABCD為滑板的運(yùn)動軌道，AB和CD是兩段光滑的圓弧，水平段BC的長度2>5m。一運(yùn)動員從P點(diǎn)以vo=6m∕s的

初速度下滑，經(jīng)BC后沖上CD軌道，達(dá)到。點(diǎn)時速度減為零。已知運(yùn)動員連同滑板的質(zhì)量m=70kg,h=2m,H=3m,

g取10m∕s2O求：

(1)運(yùn)動員第一次經(jīng)過8點(diǎn)和C點(diǎn)的速度VB、vc;

(2)滑板與BC之間的動摩擦因數(shù)〃：

(3)運(yùn)動員最后靜止的位置與8點(diǎn)之間的距離X。

【答案】(1)8.72m∕s,7.75m∕s;(2)0.16；(3)3.75m

【解析】

(1)選經(jīng)過BC的水平面為零勢能面，P到8的過程中，機(jī)械能守恒

—mvl+mgh=-mv^

解出

vti≈8.72m∕s

C到。的過程中，機(jī)械能守恒

~mvc=mgH

解出

vc≈7.75m∕s

(2)8到C的過程中，由運(yùn)動學(xué)公式

22

2aL=VC—vβ

得到

t/=-1.6m∕s2

運(yùn)動員連同滑板，受到三個力的作用，如圖

牛頓第二定律

FN-mg=O

RFZ=ma

解出

〃=0.16

(3)兩側(cè)圓弧形軌道光滑，所以運(yùn)動員最終停在水平軌道上。運(yùn)動員在BC軌道上的往返過程中，總是在做減速運(yùn)

動，加速度大小恒為L6m∕s2,設(shè)Be軌道上往返的總路程為s,由運(yùn)動學(xué)公式

2

2as=0-vβ

得到

s=23.75m

推理，因

s=4L+3.75m=23.75m

故運(yùn)動員最終停下的位置離B點(diǎn)

X=3.75m

26、(2021?上海市奉賢區(qū)高三上學(xué)期1月一模期末)如圖所示，傾角為G37。斜面ABC固定在水平地面上，AB

部分斜面粗糙，長LAB=3m,5C部分斜面光滑。一個質(zhì)量機(jī)=Ikg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動能EkO=32J從斜面

底端沖上斜面。已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為〃=0.25,g?10m∕s2,sin37°=0.6,CoS370=0.8,以水平

地面為零勢能面，不計(jì)空氣阻力。求：

(1)畫出物塊沿部分斜面向上運(yùn)動時受力示意圖，并求出其加速度；

(2)物塊運(yùn)動到B處時的速度大??；

(3)為使物塊不至于滑出斜面，8C部分的最小長度；

(4)請判斷物塊的動能和重力勢能相等的位置在/8段還是BC段，簡要說明理由。

4

【答案】(1),8m∕s2;(2)4m∕s;(3)§m；(4)月8段，見解析

【解析】

(1)物體在48段受力分析如右圖，受到重力G、支持力尺、摩擦力R三力，斜面傾角為仇根據(jù)牛頓第二定律得

mgsinθ+μmgcosθ=ma

解得

?=8m∕s2

方向沿斜面向下

(2)根據(jù)動能定義式

Eko=gw；

得物體在/點(diǎn)的速度

v0=8m∕s

再根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式

vB2^V=~2aLAB

得

VH-4m∕s

(3)物體在8C段受力分析如右圖

根據(jù)

2

vβ=2as

得

4

s=-m

3

(4)/8段，8處的動能為

12

E姐=5加w=8J

8處的重力勢能為

EPB=Ingh-18J

小物塊從/到8的過程中，動能從32J減小到8J,重力勢能從O增加到18J,會在某處出現(xiàn)動能和重力勢能相等的

位置；由8到C的過程中，動能減少，重力勢能增加，不可能出現(xiàn)動能和重力勢能相等的位置。

27、(2021?上海市崇明縣高三上學(xué)期1月一模期末熱身)如圖所示，質(zhì)量叫=2kg的木板長L=2.25m,靜止在

水平地面上，與地面的動摩擦因數(shù)M=O?1,另一個質(zhì)量鈾=Ikg的滑塊，以初速度％滑上木板.滑塊與木板之

間的動摩擦因數(shù)〃2=04,取g=10m∕s2.

(1)求滑塊不滑下木板時?應(yīng)滿足的條件；

(2)若％=3m∕s,求木板與地面摩擦產(chǎn)生的熱量。。

【答案】(I)v0≤4.5m∕S;(2)0.5J

【解析】

(1)滑塊在滑動摩擦力作用下，做勻減速運(yùn)動，木板做勻加速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律，對滑塊有

2

al-μ2g=4m∕s

對木板有

μa2=∕j2m2g-μ(m2+m,)g

解得

2

a2=0.5m∕s

設(shè)%=片時滑塊滑到木板的右端二者恰好共速，則有

vl-alt=a2t

根據(jù)位移關(guān)系有

],21,2,

Vjf一耳%，=L

解得

f=ls,V1=4.5m∕s

所以當(dāng)%≤4.5m/s時滑塊不滑下木板。

(2)若％=3m∕s<4?5m∕s,滑塊沒有滑下木板，根據(jù)速度時間公式有

v0-6z,r1=α√,

得滑塊在木板上相對滑動時間彳=gs二者達(dá)到共速

1,

v2=a2tl=—m/s

共速后一起減速，根據(jù)牛頓第二定律有

%=NIg=lm∕s2

共同運(yùn)動時間/2=CS,木板總位移

3

木板與地面摩擦產(chǎn)生的熱量

Q=∕∕∣(町+徑)gχ

解得

Q=0.5J

28、(2021?上海交大附中高三上學(xué)期11月期中)如圖所示，粗糙的斜面/8下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于8,

整個裝置豎直放置，C是最低點(diǎn)，圓心角6=37°,。與圓心。等高，圓弧軌道半徑R=Im，斜面長L=4m?，F(xiàn)

有一個質(zhì)量機(jī)=O?lkg的小物體P從斜面/8上端/點(diǎn)無初速度下滑,物體P與斜面48之間的動摩擦因數(shù)〃=0.25。

不計(jì)空氣阻力，g=10m∕s2,sin370=0.6，cos370=0.8，求：

⑴物體沿斜面AB下滑時的加速度大小a；

(2)物體P第一次通過C點(diǎn)時的速度大小Vc；

(3)物體尸從O點(diǎn)向上到達(dá)最高點(diǎn)為E,求E到D的高度。

【答案】(I)4m∕s2;(2)6m∕s;(3)0.8m

【解析】

(1)根據(jù)牛頓第二定律有

mgsinθ-μmgcosθ=ma

得

a-gsinθ-μgcosθ-4m∕s2

(2)物體P從Z下滑道C的過程中，根據(jù)動能定理得

)一2

mgLsm3T+m^Λ(l-cos37μmgcos37°×L=?mvc

解得

vc=6m∕s

(3)令ED間的高度為h,C到E由機(jī)械能守恒定律知

12

mg(h+R)=-mv^.

解得E到。高度為

36

〃=(?一l)m=0.8m

2×10

[2020年二?！?/p>

1、(2020?上海市南洋模范中學(xué)高三下學(xué)期月考)質(zhì)量為2kg的物體,從高空某點(diǎn)自由下落,經(jīng)1秒鐘后物體的機(jī)械

能為零,g取IOm∕s2,則開始下落時物體的重力勢能為J,再經(jīng)1秒鐘物體的重力勢能為J.

【答案】⑴.0(2).TOOJ

【解析】

口][2]設(shè)物體下落1秒鐘后動能和重力勢能分別為反、EP.由

v=g片IOmzS

此時動能

1,1,

E^~mv2=-×2×102J=100J

ka22

則得

EP=-IooJ

IS下落的高度

/i=?gr=5m

設(shè)開始下落時物體的重力勢能為反。，則

EPo-Ep=mgh

解得

EPo=O

再經(jīng)1秒鐘，物體總共下落的高度為

Ii=?gi2=LXloX2?=20m

22

重力勢能為

Ep'=-mgh'=-2×10×20J=-400J

2、(2020?上海市青浦區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖所示，質(zhì)量為〃，的小物塊放在長直水平面上，用水平細(xì)線緊繞

在半徑為火、質(zhì)量為2機(jī)的薄壁圓筒上。/=O時刻，圓筒在電動機(jī)帶動下由靜止開始繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中角速

度滿足"為已知常數(shù))，物塊和地面之間動摩擦因數(shù)為〃。則物塊做_____直線運(yùn)動(選填：勻速、勻加速、

變加速)，從開始運(yùn)動至片人時刻，繩子拉力對物塊做功為。

【答案】(1).勻加速(2).；kRmt：(〃g+kR)

【解析】

[1]由圓周運(yùn)動公式V=。廠可知繩端速度即物塊速度為

v=ωr=kRt

則物塊做勻加速運(yùn)動，加速度為以？；

[2]t↑時刻的物塊速度為

v1=kRtl

t?時間內(nèi)物塊位移為

1?1

X=—at,=-kRt9^

2'2'

物塊和地面之間摩擦力為

于=Wng

從開始運(yùn)動至片〃時間內(nèi)，對物塊由動能定理可知

-mv；=W&-fic

解得繩子拉力對物塊做功為

嗎立=權(quán)Ra2(4g+%R)

3、（2020?上海市奉賢區(qū)高三下學(xué)期5月二模）某型號轎車高速行駛時，特制的氣流通道就會自動打開，使車對地

面的壓力增加，從而達(dá)到高速平穩(wěn)舒適。已知增加的壓力/與轎車速度V成正比，轎車質(zhì)量為13與地面間的動摩

擦因數(shù)為0.25,g取IomzS2。右圖是該轎車在水平路面上進(jìn)行勻加速直線運(yùn)動時，測得的實(shí)際功率與速度的關(guān)系圖

像，則該轎車的加速度為∏Vs2,增加的壓力F與速度V的關(guān)系式為F=o（不計(jì)轎車行駛時受

到的空氣阻力）

【答案】(1).2.5(2).125v

【解析】

[1].設(shè)增加的壓力尸=的，由圖線可知，在0-40m∕s內(nèi)，速度隨功率成正比，知此段過程中氣流通道未打開，當(dāng)速度

大于40m∕s,氣流通過打開；則氣流通道未打開時，有

PL-μmg=ma

即

200000-O.25×l0000=1Ooo4

401

解得

ΛI(xiàn)=2.5IΠ∕S2

[2].當(dāng)氣流通道打開后，有

NkV+mg)=ma[

V2

代入數(shù)據(jù)得

600000

-0.25×(A:×80+10000)=1000×2.5

80

解得

k=?25

所以

F=I25v

4、（2020?上海市長寧區(qū)高三下學(xué)期5月二模）如圖，一直角斜面體固定在水平地面上，兩側(cè)斜面傾角分別為?=60",

夕=30。。A、B兩個物體分別系于一根跨過定滑輪的輕繩兩端，置于斜面上，兩物體重心位于同一高度并保持靜止。

不計(jì)所有的摩擦，滑輪兩邊的輕繩都平行于斜面。若剪斷輕繩，兩物體從靜止開始沿斜面下滑，則它們加速度大小

之比為一，著地瞬間機(jī)械能之比為。

【答案】（1）.√3:1（2）.1:73

【解析】

川［2］兩物體均處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖所示

繩子對A和B的拉力大小相等，對A有

mλg=Tsin60°

對B有

o

inQg-Tsin30

聯(lián)立解得

m?:∕WB=1:?/?

繩子剪斷后，兩物體均自由下落，落地高度相同，故落地時的速度相同

Tsin60°Tsin30°

%---------:---------