专题15机械能+游戏模型-2023年高考物理机械能常用模型最新模拟题精练

高考物理《机械能》常用模型最新模拟题精练 专题15机械能+游戏模型 一、选择题 1.（2023湖南岳阳重点高中质检）“打水漂”是人类最古老的游戏之一，游戏者运用手腕的力量让撇出去的石头在水面上弹跳数次。如图所示，游戏者在地面上以速度抛出质量为m的石头，抛出后石头落到比抛出点低h的水平面上。若以抛出点为零势能点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．抛出后石头落到水平面时的势能为mgh B．抛出后石头落到水平面时重力对石头做的功为－mgh C．抛出后石头落到水平面上的机械能为 D．抛出后石头落到水平面上的动能为 2. (2022四川成都三模)如图，游乐园中某海盗船在外力驱动下启动，某时刻撤去驱动力，此后船自由摆动，当悬臂OA水平时，船的速度恰好为零。若A、B、C处质量相等的乘客始终相对船静止，且以相同的半径随船摆动，摆动装置（含乘客）的重心位于圆弧AC的中点B，∠AOC＝60°，不计一切阻力，重力加速度大小为g，则海盗船在自由摆动过程中（　　） A. 水平时，船对C处乘客的作用力为零 B. OA水平时，B处乘客的加速度大小为 C. A处乘客从图示位置运动至最低点的过程中，始终处于失重状态 D. A、B处乘客分别运动至最低点时，船对乘客竖直方向的作用力大小之比为 3．（2021唐山八校联考）发光弹弓飞箭是游乐场常见的儿童玩具，其大致原理是利用弹弓将发光的飞箭弹出，若某人将飞箭（视为质点）从水平地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为E，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变，且飞箭上升过程中克服空气阻力做的功为，以地面为零势能面，下列说法正确的是（ ） A．飞箭刚飞出时的初动能为 B．飞箭下落过程中重力做功为 C．飞箭在最高点具有的机械能为 D．飞箭所受重力与空气阻力大小之比为6∶1 二．计算题 1．（10分）（2021年5月江苏四市调研）“峡谷长绳秋千”游戏的模型可简化如下图所示，游戏开始前，工作人员对底座施加一水平方向的拉力，使其静止于图中A位置，然后自由释放，秋千开始荡起来，B为秋千运动的最低点．已知两绳长度均为L、夹角为2θ，秋千摆角为α，游客和底座总质量为m，在运动中可视为质点，不计绳子质量及一切阻力．求： （1）工作人员对底座施加的水平拉力大小； （2）游客运动到B点的速度大小； （3）运动过程中细绳中的最大拉力． 2．[2021·湖南衡阳县四中月考](20分)在学校组织的趣味运动会上，某科技小组为大家提供了一个寓学于乐的游戏．如图所示，将一质量为0.1 kg的钢球放在O点，用弹射装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道OA和AB运动，BC段为一段长为L＝2.0 m的粗糙平面，DEFG为接球槽．圆弧OA和AB的半径分别为r＝0.2 m，R＝0.4 m，钢球与BC段的动摩擦因数为μ＝0.7，C点离接球槽的高度为h＝1.25 m，到接球槽的水平距离为x＝0.5 m，接球槽足够大，g取10 m/s2.求： (1)要使钢球恰好不脱离圆弧轨道，钢球在A点的速度大小和在B位置对半圆轨道的压力大小； (2)要使钢球不脱离圆弧轨道最终能落入槽中，弹射速度v0的最小值． ( 图 平台 h 10 h 4 h C B A 拉杆 )3.（16分）（2020江苏高考仿真模拟2）如图所示为常见的一种打弹珠的游戏装置，光滑竖直细管 AB 位于平台下方，高度为 4h，直管底部有一竖直轻弹簧，其长度远小于竖直细管的长度。平台上方 BC 段为一光滑的四分之一圆弧管型轨道，其半径为 h，管自身粗细对半径的影响可忽略不计。现拉动拉杆压缩弹簧，再释放拉杆将一质量为 m 的小球弹出，小球弹出后从管口 C 水平飞出，落至平台上，落点距管口 C 的水平距离为 10h，不计一切阻力，重力加速度为 g。求： （1）小球从管口 C 飞出时的速度； （2）小球在管口 C 处受到的压力大小和弹簧被压缩后具有的弹性势能； （3）若平台上方的四分之一圆弧轨道的半径可调，且保证每次拉动拉杆压缩弹簧的形变量为定值，则当圆弧轨道半径为何值时，小球从管口飞出后距管口 C 的水平距离最大？最大值是多少？ 4. （2023浙江舟山质检）如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道，圆心为O的竖直半圆轨道、水平直轨道及弹性板等组成，半圆轨道最高点D与水平直轨道右端点E处在同一竖直线上，且D点略高于E点。已知可视为质点的滑块质量，轨道的半径，轨道的长度，滑块与轨道间的动摩擦因数，其余各部分轨道均光滑。游戏时滑块从A点弹出，经过圆轨道井滑上水平直轨道。弹簧的弹性势能最大值，弹射器中滑块与弹簧相互作用时，机械能损失忽略不计，滑块与弹性板作用后以等大速率弹回，不计滑块通过之间的能量损失。 （1）若弹簧的弹