专题06 机械能-广东省10年（2012-2021）高考物理试卷分项汇编

广东省10年（2021-2012）高考物理试卷分项汇编 专题06 机械能 1、 广东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，全国I卷，理综物理 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·广东卷·T36）图（a）所示的装置中，小物块AB质量均为m，水平面上PQ段长为l，与物块间的动摩擦因数为μ，其余段光滑．初始时，挡板上的轻质弹簧处于原长；长为r的连杆位于图中虚线位置；A紧靠滑杆（AB间距大于2r）．随后，连杆以角速度ω匀速转动，带动滑杆做水平运动，滑杆的速度﹣时间图象如图（b）所示．A在滑杆推动下运动，并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞． （1）求A脱离滑杆时的速度v0，及A与B碰撞过程的机械能损失△E． （2）如果AB不能与弹簧相碰，设AB从P点到运动停止所用的时间为t1，求ω的取值范围，及t1与ω的关系式． （3）如果AB能与弹簧相碰，但不能返回到P点左侧，设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep，求ω的取值范围，及Ep与ω的关系式（弹簧始终在弹性限度内）． 【考点】动能定理；功能关系．菁优网版权所有 【分析】（1）滑杆达到最大速度时A与其脱离，则v0＝ωr，碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律求出碰撞后的速度，碰撞过程中的机械能损失等于初动能减去末动能； （2）若AB不与弹簧相碰，P到Q过程，由动能定理即可求解AB运动到Q点的连杆角速度，进而求出范围，再由运动学基本公式求解时间； （3）若AB压缩弹簧后反弹，由动能定理联立方程即可求得AB刚好反弹回P点的连杆角速度，进而求出范围，再由功能关系即可求解． 【解答】（1）滑杆达到最大速度时A与其脱离．由题意，得： v0＝ωr…① 设AB碰撞后的共同速度为v1，由动量守恒定律 mv0＝2mv1…② 碰撞过程中的机械能损失为 △E＝m﹣（2m）v12…③ △E＝mω2r2…④ （2）若AB不与弹簧相碰，P到Q过程，由动能定理，得 μ（2m）gl＝（2m）v12…⑤ 联立①②⑤，得对应AB运动到Q点的连杆角速度ω1 ω1＝…⑥ ω的取值范围：0＜ω≤…⑦ 设AB在PQ段加速度大小为a，由运动学规律，得： v1＝at1…⑧ μ（2m）g＝2ma…⑨ 联立①②⑧⑨，得： t1＝，（0＜ω≤） （3）若AB压缩弹簧后反弹，由动能定理，得： μ（2m）g（l+l）＝（2m）v12 联立①②，得对应AB刚好反弹回P点的连杆角速度ω2 ω2＝ ω的取值范围：＜ω≤ 由功能关系：Ep＝（2m）v12﹣μ（2m）gl 得：Ep＝mω2r2﹣2μmgl，（＜ω≤） 答：（1）A脱离滑杆时的速度为ωr，A与B碰撞过程的机械能损失△E为＝mω2r2． （2）如果AB不能与弹簧相碰，设AB从P点到运动停止所用的时间为t1，ω的取值范围为0＜ω≤，t1与ω的关系式为t1＝，（0＜ω≤）． （3）如果AB能与弹簧相碰，但不能返回到P点左侧，设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep，ω的取值范围为＜ω≤，Ep与ω的关系式为Ep＝mω2r2﹣2μmgl，（＜ω≤）（弹簧始终在弹性限度内）． 【点评】本题主要考查了动能定理、功能关系、动量守恒定律及运动学基本公式的应用，计算量大，难度很大． 2、（2013·广东卷·T19）如图，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有（　　） A．甲的切向加速度始终比乙的大 B．甲、乙在同一高度的速度大小相等 C．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度 D．甲比乙先到达B处 【考点】牛顿第二定律；机械能守恒定律．菁优网版权所有 【分析】①由受力分析及牛顿第二定律可知，甲的切向加速度先比乙的大，后比乙的小； ②可以使用机械能守恒来说明，也可以使用运动学的公式计算，后一种方法比较麻烦； ③哪一个先达到B点，可以通过速度的变化快慢来理解，也可以使用v﹣t图象来计算说明。 【解答】A：由受力分析及牛顿第二定律可知，甲的切向加速度先比乙的大，后比乙的小，故A错误； B：由机械能守恒定律可知，各点的机械能保持不变，高度（重力势能）相等处的动能也相等，故B正确； C、D：甲的切向加速度先比乙的大，速率增大的比较快，开始阶段的路程比较大，故甲总是先达到同一高度的位置。故C错误，D正确。 故选：BD。 【点评】本题应该用“加速度”解释：高度相同，到达底端的速度大小就相同，但甲的加速度逐渐减小，乙的加速度逐