高中物理高考 押课标卷物理第20题-备战2021年高考物理临考题号押题（新课标卷）（解析版）

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押课标卷理综第20题高考频度：★★★★★     难易程度：★★★☆☆题号考情分析考查知识点分值预测知识点第20题高考中机械能守恒的判断，单物体机械能守恒问题都是经常涉及的类型。体会守恒观念，用机械能守恒分析这类问题经常结合牛顿力学定律一起考察。近些年能量观点解决多过程运动问题，传送带问题，滑块-木板问题的题目越来越多。单物体机械能守恒问题，机械能守恒的判断6预计2021年高考新课标全国卷第20题会以单物体机械能守恒问题或连接体的机械能守恒问题形式考察。（2020·新课标全国Ⅰ卷）一物块在高3.0 m、长5.0 m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s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（　　）A．物块下滑过程中机械能不守恒B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J【答案】AB【解析】A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等与增加的动能，所以机械能不守恒，A正确；B．斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能mgh＝30J可得质量m＝1kg下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg·cosθ·s＝20J求得μ＝0.5B正确；C．由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma求得a＝2m/s2C错误；D．物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误。故选AB。如图所示，固定在地面的斜面体上紧挨放置六个半径均为r的相同小球，各球编号如图。斜面与水平轨道平滑连接，长度为。现将六个小球由静止同时释放，小球离开A点后均做平抛运动，不计一切摩擦。则在各小球运动过程中，下列说法正确的是（　　）
 A．球1的机械能守恒 B．球6在段机械能增大C．球6在段机械能减小 D．球1的机械能不守恒【解析】AD．当所有球都在斜面上运动时机械能守恒，当有球在水平轨道上运动时匀速时，后面的斜面上的球因要加速要对前面的球做功，小球机械能不守恒，选项A错误，D正确；BC．球6在段时，由于球5的推力对其做正功，其机械能增大，选项B正确，C错误。故选BD。机械能守恒定律和动能定理的比较 机械能守恒定律动能定理表达式E1＝E2ΔEk＝－ΔEpΔEA＝－ΔEBW＝ΔEk应用范围只有重力或弹力做功时无条件限制物理意义其他力(重力、弹力以外)所做的功是机械能变化的量度合外力对物体做的功是动能变化的量度关注角度守恒的条件和始末状态机械能的形式及大小动能的变化及改变动能的方式(合外力做功情况)应用机械能守恒定律的步骤应用机械能守恒定律解题时，可通过以下过程进行分析：(1)确定研究对象的构成及初、末状态．(2)分析物体的受力情况及各力做功情况．(3)判断机械能是否守恒．(4)确定初末状态的机械能．(5)由机械能守恒定律列出方程．(6)求解方程，分析结论的合理性．一、单选题1．很多小孩子都喜欢滑滑梯，如图所示，设一小孩由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且小孩与斜面、地面间的动摩擦因数相同，取地面为零势能面，则该过程中，小孩的动能、机械能与水平位移的关系图像正确的是（　　）A． B．C． D．2．一物块从倾角、高为的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和机械能随下滑高度的变化关系如图中图线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取，，，以斜面底端所在平面为零势能参考平面，则（　　）A．物块的质量为m=10kgB．物块下滑过程中所受阻力大小为5NC．物块由斜面顶端滑到底端的过程中，合外力做的功为15JD．物块重力势能和动能相等时，对应物块下滑的高度为1.25m3．如图所示，质量为m的苹果从距地面高度为H的树上由静止开始下落，树下有一深度为h的坑。若以地面为零势能参考平面，则苹果刚要落到坑底时的机械能为（　　）
A．-mght B．mgH      C．mg（H+h） D．mg（H-h）4．把质量为m的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A位置，如图甲所示，迅速松手后，弹簧把小球弹起，球升至最高位置C，如图丙所示；途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态，如图乙所示。已知B、A的高度差为h1，C、B的高度差为h2，弹簧的质量和空气阻力均忽略不计，重力加速度为g。以下说法正确的是（　　）A．图甲状态时弹簧的弹性势能为mgh1B．图甲状态时弹簧的弹性势能为mgh1+mgh2C．从A运动到B的过程中，小球的动能先减小后增大D．从A运动经过B到达C的过程中，小球机械能守恒5．如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　）A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B．乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落、B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒D．丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒6．杭州二中东河校区的操场小但很精致，阳光灿烂的日子里，很多老师和学生都喜欢徜徉在那里。那里更是东河足球队的挚爱。你瞧，师生足球联赛开始了只见郑琪老师一脚把静止的足球踢飞了。假设足球质量为0.4kg，踢飞时的速度为50m/s，球上升的最大高度为2m，郑老师对足球的平均作用力是500N。下列说法正确的是（　　）A．郑老师对球做功为1000JB．在飞的过程中先处于超重后处于失重状态C．球在飞行的过程中机械能守恒D．以最高点为零势能面，小球被踢飞时的机械能为492J7．一质量为m的物块仅在重力作用下运动，物块位于r1和r2时的重力势能分别为3E0和E0（E0＞0）。若物块位于r1时速度为0，则位于r2时其速度大小为（　　）A． B． C． D．8．两个质量为m1、m2的小球，同时从两个等高的倾角分别为30°、60°的光滑斜面顶端由静止起向下运动（　　）A．m1球先到达斜面底端，速度较大B．两球同时到达斜面底端，两球速度大小相等C．m2球先到达斜面底端，速度较大D．m2球先到达斜面底端，两球速度大小相等9．在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以抛出点为零势能面，且不计空气阻力，则（　　）A．物体到海平面时的势能为mghB．重力对物体做的功为mghC．物体在海平面上的机械能为+D．物体在海平面上的动能为10．质量为m的物体，以水平速度离开桌面，若以桌面为零势能面，不计空气阻力，则当它经过离地高度为h的A点时，所具有的机械能是（　　）A． B．C． D．11．大部分过山车的竖直回环轨道均不是正圆，而是上下高、左右窄的扁轨道结构，如图甲所示，乙图为简化后的示意图，一辆小车（可视为质点）从倾斜轨道某一确定高度由静止释放，不计一切阻力，当小车运动到扁轨道最高点时，与在相同高度的正圆轨道最高点相比（　　）A．在扁轨道上小车向心力更大，对轨道压力更大B．在扁轨道上小车速度更大，对轨道压力更大C．在扁轨道上小车加速度更小，对轨道压力更小D．在扁轨道上小车机械能更小，对轨道压力更小二、多选题12．如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点，右端与一倾角为30°的光滑固定斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），一质量为m的滑块（可视为质点）从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面，第一次最远滑到足够长的光滑斜面上D点，已知光滑圆轨道的半径R＝0.45m，水平轨道BC长为0.4m，与滑块间的动摩擦因数µ＝0.25，重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是（　　）A．滑块第一次经过B点速度大小为3m/sB．第一次滑到斜面上最远处D点时，CD的长度为0.8mC．滑块最终停止在BC间，距C点0.10m处D．滑块在水平轨道BC上运动的总时间为1.2s13．如图所示，滑块以一定的初速度冲上足够长的光滑固定斜面，取斜面底端O点为运动的起点和零势能点，并以滑块由O点出发时为时刻。在滑块运动到最高点的过程中，下列描述滑块的动能Ek、重力势能Ep、机械能E随位移x、时间t变化的图像中，正确的是（　　）A．                  B．C． D．14．从离地高为H的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体，它上升h后又返回下落，最后落在地面上，则下列说法中正确的是（不计空气阻力，以地面为参考平面）（　　）A．物体在最高点时机械能为mg(H＋h)B．物体落地时的机械能为mg(H＋h)＋mv2C．物体落地时的机械能为mgH＋mv2D．物体在落回过程中，经过阳台时的机械能为mgH＋mv215．如图所示，质量为的小球从离地高度为处以的初速度斜向上方抛出，若以抛出点所在水平面为零重力势能面，不计空气阻力，重力加速度g取。则小球（　　）A．落地时的重力势能是 B．抛出时的机械能是C．落地时的机械能是 D．落地时的动能是16．以前人们盖房打地基叫打夯，夯锤的结构如图所示。参加打夯的共有5人。四个人分别握住夯锤的一个把手，一个人负责喊号，喊号人一声号子，四个人同时向上用力将夯锤提起，号音一落四人同时松手，夯锤落至地面将地基砸实。某次打夯时，设夯锤的质量为m。将夯锤提起时，每个人都对夯锤施加竖直向上的力，大小均为，持续的时间为t，然后松手，夯锤落地时将地面砸出一个凹痕。不计空气阻力，则（　　）A．在上升过程中，夯锤先超重后失重B．在下落过程中，夯锤速度增大，机械能增加C．松手时夯锤的动能为D．夯锤上升的最大高度为17．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，图像如图所示。以下判断正确的是（　　）A．最后内货物只受重力作用B．前内货物处于超重状态C．前内与最后内货物的平均速度相同D．第末至第末的过程中，货物的机械能守恒18．冬季来临滑雪运动深受人民群众喜爱。一滑雪爱好者由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道，从滑道的A点滑行到最低点B再到C的过程中，A到B速率不变，B到C速率减小，则滑雪爱好者沿滑道运动过程中（　　）
 A．A到B过程中所受摩擦力大小不变B．A到B过程中重力的功率一直变小C．运动过程中合外力先做正功后做负功D．运动过程中机械能始终减少19．如图所示，小明分别沿甲、乙两个光滑滑梯从同一高度由静止下滑到底端，在此过程中（　　）A．重力做功不同B．重力势能减少量相同C．动能的增加量不同D．机械能均守恒参考答案1．D【解析】AB．设斜面的倾角为，小物块的质量为，物块与斜面，物块与地面间的动摩擦因数均为，小物块由静止开始沿斜面运动的过程中，水平位移为时，由动能定理得整理得假设在斜面底端动能为，此时小物块水平位移为，在水平面上运动的过程中，由动能定理得整理得小物块动能与水平位移的关系为所以小物块的动能与水平位移关系的图像为正比关系和一次函数关系，AB错误；CD．设最开始的高度为，最初的机械能，机械能变化等于除重力以外的力做功，外力做负功，机械能减小，在斜面上向下运动时损失的机械能为摩擦力做功，则有在水平面上运动时联立得C错误，D正确。故选D。2．C【解析】A．重力势能，以斜面底端所在平面为零势能面，则图线Ⅰ的斜率的绝对值等于，即解得物块的质量故A错误；B．根据机械能守恒定律可知解得故B错误；C．由图像可知，物块滑到斜面底端时的动能为，根据动能定理可知，物块由斜面顶端滑到斜面底端的过程中，合外力做的功为，故C正确；D．以斜面底端所在平面为零势能参考平面，设当物块重力势能和动能相等时物块所处高度为，有物块下滑的加速度为根据运动学公式有联立解得所以物块下滑高度为，故D错误。故选C。3．B【解析】以地面为重力势能的参考平面，苹果刚下落时的机械能为mgH，下落过程中苹果只受重力，机械能守恒，则知当苹果将要落到坑底时，其机械能等于刚下落时的机械能mgH。故选B。4．B【解析】AB．根据系统的机械能守恒，知小球在图甲中时，弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能，为故A错误，B正确；C．小球从A运动到B位置的过程中，先加速，当弹簧的弹力时，合力为零，加速度减小到零，速度达到最大，之后小球继续上升，弹簧的弹力小于重力，小球做减速运动，故小球从A上升到B的过程中，动能先增大后减小，故C错误；D．从A运动到B的过程中，弹簧对小球做正功，小球的机械能增加。从B运动到C的过程中，只受重力，机械能守恒，故D错误。故选B。5．C【解析】A．若不计空气阻力，题图甲中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，选项A错误；B．题图乙中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但A、B组成的系统机械能守恒，选项B错误；C．题图丙中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B系统机械能守恒，选项C正确；D．题图丁中小球的重力势能转化为小球的动能和橡皮条的弹性势能，小球的机械能不守恒，选项D错误。故选C。6．D【解析】A．由动能定理得解得故A错误；B．球在飞出的过程中，先减速上升再加速下降，所以球处于失重状态，故B错误；C．球在飞行的过程中，除了受重力外还有空气阻力的作用，球的机械能减小，故C错误；D．以最高点为零势能面，小球被踢飞时的机械能为代入得故D正确。故选D。7．A【解析】物体仅在重力作用下运动，物体的机械能守恒，根据机械能守恒定律可知代入已知条件为解得处的速度为故选A。8．D【解析】球从斜面顶端到底端由机械能守恒定律可得得即两球到达底端的速度大小相等，由于两斜面角度不同，所以方向不同，由牛顿第二定律可得，小球的加速度所以两小球的加速度不同，由公式可知，斜面倾角越大，则加速度越大，用时间越短，即m2球先到达斜面底端。故选D。9．B【解析】A. 若以抛出点为零势能面，物体到海平面时的势能为－mgh，选项A错误；    B. 重力对物体做的功为mgh，选项B正确；C. 物体在海平面上的机械能等于刚抛出时的机械能，大小为，选项C错误；    D. 根据机械能守恒物体在海平面上的动能等于为选项Ｄ错误。故选B。10．D【解析】物体在运动的过程中，机械能守恒，则A点的机械能等于抛出点的机械能，抛出点的机械能则A点的机械能等于，故D正确，ABC错误。故选D。11．A【解析】ABC．从释放点到最高点，由动能定理由于扁轨道与正圆轨道最高点相同，所以在最高点速度相同，在最高点时，扁轨道的轨道半径小于圆轨道的轨道半径，根据向心力公式可知，在扁轨道上小车向心力更大，向心加速度更大，对轨道压力更大，BC错误，A正确；D．在扁轨道上小车机械能与在圆轨道上的机械能相同，D错误。故选A。12．AD【解析】A．滑块从A做圆周运动到B，根据 解得A正确；B．滑块从A做圆周运动到D，根据动能定理解得B错误；C．滑块最终停在有摩擦的水平面BC段，根据动能定理解得水平轨道BC长为0.4m，所以应停在距离C点0.2m处，C错误；D．滑块在AB和CD段均无能量损失，在BC段解得 做匀减速直线运动，根据解得滑块在水平轨道BC上运动的总时间为1.2s，D正确。故选AD。13．ABD【解析】A．根据动能定理得与位移成线性关系，。A正确；B．物体的重力势能为Ep与位移成正比，B正确；C．动能与时间的关系为C错误；D．上滑过程中，只有重力做功，机械能守恒，D正确。故选ABD。14．ACD【解析】A．物体做竖直上抛运动，在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，在整个运动过程中，物体机械能保持不变。在最高点，物体速度为零，以地面为参考面，物体在最高点时机械能为mg(H＋h)，故A正确；BC．由于物体的机械能守恒，则物体落地时的机械能为mg(H＋h)=mgH＋mv2故B错误，C正确；D．由于物体的机械能守恒，物体在落回过程中，经过阳台时的机械能为mg(H＋h)=mgH＋mv2故D正确。故选ACD。15．BD【解析】A．若以抛出点所在水平面为零重力势能面，落地吋的重力势能是所以A错误；B．小球抛出吋的机械能是所以B正确；C．小球在下落过程中机械能守恒，则落地时的机械能等于抛出时的机械能等于4J，所以C错误；D．由机械能守恒定律有解得落地时的动能是所以D正确；故选BD。16．ACD【解析】A．上升过程中分为两个过程，第一个过程，四人的合力大于夯锤的重力，加速度向上，是超重，放手后只受重力，加速度向下是失重，故A正确；B．在下落过程中，夯锤的重力势能转化为动能，速度增大，由于不计空气阻力，因此机械能守恒，故B错误；C．由牛顿第二定律，得故方向竖直向上，由松手时夯锤的动能为故C正确；D．由C选项分析，对夯锤施力后，夯锤先向上以a=g，匀加速运动t时间，位移为接下来以加速度g向上做匀减速运动，因此加速位移和减速位移大小相等，则夯锤上升的最大高度为gt2，故D正确。故选ACD。17．BC【解析】A．图线斜率的物理意义为加速度，最后内的加速度大小所以最后内货物除了重力作用外还受到阻力作用，A错误；B．前3s内货物加速向上，处于超重状态，B正确；C．根据匀变速直线运动中某段时间内，平均速度等于中间时刻速度可知货物前3s内的平均速度等于最后2s内的平均速度，C正确；D．货物的机械能由动能和重力势能构成，第3s末至第5s末的过程中，货物的动能不变，图线和时间轴围成的面积为位移，根据图像可知货物的位移一直增大，货物的重力势能一直增加，则货物的机械能一直增加，D错误。故选BC。18．BD【解析】A．滑雪爱好者从A到B过程速率不变，沿轨道切线方向所受合力为零，则滑动摩擦力与重力沿滑道切线方向的分力大小相等，由图可知，从A到B的过程中，滑道切线方向与水平方向间的夹角θ逐渐减小，设滑雪爱好者的质量为m，则重力沿滑道切线方向的分力大小mgsinθ减小，滑雪爱好者所受滑动摩擦力大小f=mgsinθ逐渐减小，故A错误；B．从A到B过程滑道切线方向与重力方向（竖直方向）间夹角α不断增大，滑雪爱好者的速率v不变，重力的功率P=mgvcosα一直减小，故B正确；C．从A到B过程速率不变，动能不变，由动能定理可知，合外力做功为零，B到C过程速率减小，动能减小，由动能定理可知，合外力做负功，因此ABC运动过程中合外力先不做功后做负功，故C错误；D．ABC运动过程中滑动摩擦力始终对滑雪爱好者做负功，机械能始终减少，故D正确。故选BD。19．BD【解析】A．由于高度相同，故重力做功相同，故A错误；B．由于重力做功相同，故重力势减小量相同，故B正确；C．由于机械能守恒，则可知，动能的增量相同，故C错误；D．下滑过程只有重力做功，机械能守恒，故D正确。故选BD。