专题09 机械能及其守恒定律（三）-最新高考高三一模物理试题汇编

2021年高考高三一模物理试题汇编

专题09 机械能及其守恒定律（三）

1、（2021·上海市奉贤区高三一模）如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程可将她的身体视为一根直棒。已知重心在C点，其垂线与脚、两手连线中点间的距离OA、OB分别为0.9m和0.6m。若她在30s内做了15个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，每次上下来回用时约1.5s，在最高处停留约0.5s，则每次克服重力做功约为___________J， 30s内克服重力做功的功率约为___________W。（g取10m/s2）

2、（2021·上海市闵行区高三一模）一物块在高、长的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，取。则物块开始下滑过程中，机械能损失_________；物块沿斜面下滑的加速度________。

3、（2021·上海市闵行区高三一模）如图所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内形成一重力势阱，两侧高分别为H1和H2。可视为质点的小物块Q质量为m，静置于水平轨道b处。设重力加速度为g；若以a处所在平面为重力势能零势能面，物块Q在 b 处机械能为___________；一质量为m的小球P从a处静止落下，在b处与滑块Q相撞后小球P将动能全部传给滑块Q，随后滑块Q从陷阱右侧滑出，其到达c处的速度v大小为___________。

4、（2021·江苏省南通市海门一中高三一调）如图所示，一条带有圆轨道的长直轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的水平直轨道相切，圆轨道的半径R=0.5m，滑块以一定的初速度从左侧水平直轨道滑入圆轨道，滑过最高点Q后再沿圆轨道滑出，进入右侧水平直轨道，已知图中P点左侧轨道均光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L=lm，滑块与各粗糙段间的动摩擦因数都为=0.1，重力加速度g取10m/s2。

(1)若滑块从左侧进入圆轨道的初速度为2m/s，问滑块能否到达圆轨道的最高点Q；

(2)若滑块从左侧进入圆轨道，运动至图中E点，恰好与轨道无相互作用，已知过E点的半径与竖直方向夹角为（），求进入圆轨道的初速度；

(3)若滑块从左侧进入圆轨道的初速度为5m/s，问滑块最终停在右侧轨道的何处?

5、（2021·江苏省新高考高三适应性考试）如图所示，水平传送带足够长，向右前进的速度v=4m/s，与倾角为37°的斜面的底端P平滑连接，将一质量m=2kg的小物块从A点静止释放。已知A、P的距离L=8m，物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为、，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求物块

(1)第1次滑过P点时的速度大小v1；

(2)第1次在传送带上往返运动的时间t；

(3)从释放到最终停止运动，与斜面间摩擦产生的热量Q。

6、（2021·上海市奉贤区高三一模）如图所示，倾角为θ=37°斜面ABC固定在水平地面上，AB部分斜面粗糙，长LAB=3m，BC部分斜面光滑。一个质量m=1kg的小物块（可视为质点）以初动能Ek0=32J从斜面底端冲上斜面。已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25， g取10m/s2， ， ，以水平地面为零势能面，不计空气阻力。求：

(1)画出物块沿AB部分斜面向上运动时受力示意图，并求出其加速度；

(2)物块运动到B处时的速度大小；

(3)为使物块不至于滑出斜面，BC部分的最小长度；

(4)请判断物块的动能和重力势能相等的位置在AB段还是BC段，简要说明理由。

7、（2021·上海市虹口区高三一模）滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段光滑的圆弧，水平段BC的长度L=5m。一运动员从P点以v0=6m/s的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量m=70kg，h=2m，H=3m，g取10m/s2。求：

（1）运动员第一次经过B点和C点的速度vB、vC；

（2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ；

（3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。

8、（2021·上海市嘉定区高三一模）质量m=1kg的小物块在沿光滑斜面向上的力F作用下，从长斜面底端以一定初速度沿斜面向上运动。经过0.4s沿斜面上滑了1.2m，以斜面底端为零势能面，其动能Ek和重力势能Ep随位移的变化关系如图线①和②所示。g取10m/s2。求：

(1)物块的初速度和斜面的倾角；

(2)力F的大小；

(3)试通过计算证明：机械能改变量等于除重力以外其他力做的功；

(4)若经过0.4s后撤去拉力F，在图中画出小物块沿斜面上滑过程中动能和重力势能随位移的变化图线。（标出关键点的坐标）

9、（2021·上海市浦东新区高三一模）如图所示，长为3l的不可伸长的轻绳，穿过一长为l的竖直轻质细管，两端拴着质量分别为m、m的小球A和小物块B，开始时B先放在细管正下方的水平地面上．手握细管轻轻摇动一段时间后，B对地面的压力恰好为零，A在水平面内做匀速圆周运动．已知重力加速度为g，不计一切阻力．

（1）求A做匀速圆周运动时绳与竖直方向夹角θ；

（2）求摇动细管过程中手所做的功；

（3）轻摇细管可使B在管口下的任意位置处于平衡，当B在某一位置平衡时，管内一触发装置使绳断开，求A做平抛运动的最大水平距离．

10、（2021·上海市松江区高三一模）如图，在竖直平面内，AB为粗糙的长直轨道，与水平方向的夹角为，BCD、DEG均为半径为的光滑圆弧形轨道，AB与BCD相切于B点，O1、O2为圆心，连线水平，C为圆弧形轨道的最低点，E为最高点。一质量为m=1kg的小环套在轨道AB上，受到水平恒力F的作用，自P点由静止下滑，运动到B点时撤掉水平恒力F，小环滑入光滑圆弧形轨道，恰能通过最高点E。已知小环与AB轨道间的动摩擦因数为，P、B之间的距离为，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：

(1)小环过B点的速度；

(2)小环在PB间运动的加速度；

(3)水平恒力F的大小；

(4)若改变水平恒力F大小，小环能否到达E点？请分析说明。

11、（2021·上海市徐汇区高三一模） 某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，若该风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能。求：

(1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积；

(2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能；

(3)此风力发电机发电的功率P。

12、（2021·上海市长宁区高三一模）将传感器安装在蹦极运动员身上，可以测量出运动员在不同时刻下落的高度及速度，如图甲所示。运动员及所携带装备的总质量为，弹性绳原长为。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度—位移图像。（取）

(1)运动员下落过程中受到的空气阻力是否能忽略不计？写出你的理由。

(2)运动员下落过程中最大动能是多少？指出该位置运动员受力的特点。

(3)简述运动员下落过程中的运动情况。

(4)运动员下落过程中动能最大时和落到最低点时，绳的弹性势能分别是多少？