2025届浙江高考物理机械能限时练2含答案

这是一份2025届浙江高考物理机械能限时练2含答案，共10页。试卷主要包含了见解析，①0；②3m/s；等内容，欢迎下载使用。
（2）当弹射器中的弹簧压缩量为2d时，滑块甲与滑块乙碰后粘在一起运动，求碰撞前后的机械能损失∆E；
（3）若发射器中的弹簧压缩量为3d，求两滑块一起滑行的距离s。
2．如图所示，水平绝缘直轨道由光滑段与粗糙段组成，它与竖直光滑半圆轨道在C点处平滑连接，其中处于电场区内。一带电量为、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度进入电场区沿轨道运动，从B点离开电场区继续沿轨道运动，最后从圆轨道最高点D处以水平速度v离开圆轨道。已知：轨道长，圆半径，，，滑块与轨道间的动摩擦因数，重力加速度g取，设装置处于真空环境中。
(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度
①在D点处时，求滑块受到的弹力N；
②求滑块从B点离开电场时的速度vB；
(2)若，为使滑块能到达圆轨道最高点D处，且离开圆轨道后落在水平轨道上，求A、B两点间电势差应满足的条件。
3．如图所示，在光滑的水平面上停放着一辆平板车，在车上的左端放一木块B，车左边紧邻一个固定在竖直面内、半径为R的圆弧形光滑轨道，已知轨道底端的切线水平，且高度与车表面相平。现有另一木块A（木块A、B均可视为质点）从圆弧轨道的顶端由静止释放，然后滑行到车上与B发生碰撞。两木块碰撞后立即粘在一起在平板车上滑行，并与固定在平板车上的水平轻质弹簧作用后被弹回，最后两木块刚好回到车的最左端与车保持相对静止。已知木块A的质量为m，木块B的质量为2m，车的质量为3m，重力加速度为g，设木块A、B碰撞的时间极短可以忽略。求：
（1）木块A、B碰撞后的瞬间两木块共同运动速度的大小；
（2）木块A、B在车上滑行的整个过程中，木块和车组成的系统损失的机械能；
（3）弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能。
4．如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。已知电子的质量为m，电量为e。在xOy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ，两电场的边界如图所示（L为已知量）。不计电子所受重力。
(1)在该区域AB边的中点处由静止释放一个电子，求该电子在刚进入电场区域Ⅱ时速度的大小；
(2)该电子在ABCD区域内运动经历的时间和电子离开ABCD区域的位置坐标；
(3)若在电场Ⅰ区域内适当位置坐标由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域右下角D处离开，求x与y应满足的关系。
5.如图所示，半径m的竖直圆形轨道，E为圆轨道最高点，D为圆轨道最低点，与水平轨道DC和DH平滑相连，所有轨道除DH部分粗糙外，其它部分均光滑。距D点右侧水平距离m处放置了一竖直挡板GH，若滑块与挡板发生碰撞，不损失机械能。轨道AD的左端固定着一弹簧，两个完全相同的可看做质点的滑块1、2，质量kg，滑块2静置于CD轨道之间，现用力作用于滑块1压紧弹簧，使弹簧具有弹性势能 （未知，可改变），放开后，滑块1被弹出，经过静止的传送带BC段后与滑块2发生碰撞后并粘合在一起。已知BC段长m，滑块与传送带BC和轨道DH间的动摩擦因数，取。
（1）若滑块恰能通过最高点E，求滑块过最低点D时对轨道的压力大小。
（2）若整个过程中滑块始终不脱离轨道，求弹簧弹性势能的取值范围。（不考虑GH弹回后脱离的情况）
（3）若撤去滑块2，让传送带顺时针转动，转速可以调节，使得物块1离开传送带的速度随之发生变化，当J时，求物块1最后静止时离GH的最大距离是多少？
参考答案：
1．（1）3mg；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）A到C由能量守恒可得
从C到B过程由能守恒可得
在B点由牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可知，对轨道压力
（2）从A到D过程由能量守恒可得
由弹簧的弹性势能与压缩量的平方成正比，可知
碰撞过程由动量守恒可得
损失的机械能为
联立解得
（3）弹性势能为
从A到D过程由能量守恒可得
碰撞过程满足动量守恒
设在粗糙段滑行距离为，由能守恒可得
满足
若是L的整数倍，则在光滑段滑行距离为
此时滑行的总距离为
若不是L的整数倍，则在光滑段滑行距离为
（其中n为除L的整数部分），此时滑行的总距离为
2．（1）12N；（2）或；（3）0.8m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）恰好能一起通过最高点E，则
从E到D过程
解得
在D点
由上式得
由牛顿第三定律得轨道压力为12N
（2）当滑块到等高处为零时，对滑块1
碰撞过程
粘合后一起到等高处
联立解得
当他们一起过最高点E，同理
得
故整个过程不脱离，应该满足或
（3）当
时，物块一直减速运动，离开传送带时
一定能越过E点。若物块一直做减速运动，离开传送带时
m
离墙面为
若物块一直做加速运动，离开传送带时
m
离墙面为
因
所以离开墙面的最远距离为
3．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）设木块A与B碰撞前瞬间的速度大小为v1，则根据机械能守恒定律有
①
设木块A、B碰撞后瞬间两木块共同运动速度的大小为v2，根据动量守恒定律有
②
联立①②解得
③
（2）设木块A、B与车最终的速度大小为v3，根据动量守恒定律有
④
根据③④解得木块和车组成的系统损失的机械能为
⑤
（3）当木块A、B将弹簧压缩至最短时，木块和车整体达到最大速度v3，根据运动的对称性可知此过程中系统损失的机械能为
⑥
根据③④⑥和能量守恒定律解得弹簧的最大弹性势能为
⑦
4．(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)电子在I区域，由动能定理，得
解得
(2) 若电子恰能从D点打出来，且水平分速度为则
解得
即如果从CD边飞出，需要较大的水平速度，由于，则电子一定能从HD边打出，飞出匀强电场Ⅱ时纵坐标
则电子在匀强电场Ⅱ中的竖直方向位移
在匀强电场Ⅱ中的水平方向位移
则横坐标为
故电子离开时坐标为。
(3)电子释放后，有
解得
故释放电子时的坐标应满足的关系为
【点睛】
本题考核了带电粒子在简化的电子枪模型中的运动情况，是一道拓展型试题，与常见题所不同的是，一般试题是已知电子的出发点，然后求电子在电场作用下运动过程中的轨迹或离开电场的出射点位置，而本题则是反其道而行之，是规定了电子的出射点，要反推出在何处发出电子才能满足所述要求。从内容看，该题涉及的是电子在电场中的运动，这部分知识学生相对比较熟悉，也是经常训练的题型之一，只不过本题作了拓展。
5．(1)①0；②3m/s；(2)
【解析】
【详解】
（1）①根据牛顿第二定律和向心力公式得
代入数据得

②根据动能定理
解得
vB=3m/s
（3）当电势差UAB最低时，滑块恰能经过最高点D，此时vD=1m/s
由动能定理

解得
UAB=-1600V
当电势差UAB最高时，滑块经过最高点D后做平抛运动，恰能落到B点，则由平抛运动的规律，竖直方向
水平方向

动能定理

解得
U′AB=800V
则AB间电势差满足的条件是