专题6 机械能及其守恒定律 题组5-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

专题6　题组五 1.解析　(1)木塞做匀加速直线运动，由速度位移公式有 v2＝2ah 解得木塞离开瓶口瞬间的速度为v＝ 则齿轮外侧的线速度也为v＝，所以齿轮的角速度ω＝＝。 (2)由木塞所受摩擦力随位移大小的变化关系可知，拔塞的全过程摩擦力对木塞做的功为Wf＝－h 拔塞的全过程，对木塞由动能定理有 W＋Wf－mgh－Δp·Sh＝mv2 联立解得W＝＋mgh＋mah＋ShΔp。 (3)拔塞过程中，对木塞由牛顿第二定律有 F－f－mg－Δp·S＝ma 由位移时间公式有x＝at2 拔塞钻对木塞作用力的瞬时功率P＝Fv 又v＝at 联立可得P＝mgat＋ma2t＋SatΔp＋f0at，其中t≤ 。 答案　(1)　(2)＋mgh＋mah＋ShΔp　(3)P＝mgat＋ma2t＋SatΔp＋f0at，其中t≤ 2.解析　(1)雪块在屋顶上运动过程中，由动能定理 mgxsin θ－μmgcos θ·x＝mv－0 代入数据解得雪块到A点速度大小为v0＝5 m/s。 (2)雪块离开屋顶后，做斜下抛运动，由动能定理 mgh＝mv－mv 代入数据解得雪块到地面速度大小v1＝8 m/s 速度与水平方向夹角α，满足cos α＝＝＝ 解得α＝60°。 答案　(1)5 m/s　(2)8 m/s　60° 3.解析　(1)由于散货到达倾斜传送带顶端前已与传送带共速，且到达顶端水平抛出，则散货到达倾斜传送带顶端的速度大小为v0，由于Ft图像与坐标轴围成图形的面积表示冲量，则散货撞击传感器的过程，水平方向上由动量定理有－I＝0－mv0，解得单个散货的质量为m＝。 (2)每个长度为d的货箱装总质量为M的一批散货，则装有散货的个数为n＝＝，由于每隔Δt释放一个散货，则该过程货箱的运动时间为t＝nΔt＝，由于货箱和水平传送带共速，则水平传送带的平均传送速度大小为 v1＝＝。 (3)设倾斜传送带的长度为L，其中散货在加速阶段，由牛顿第二定律 μmgcos 30°－mgsin 30°＝ma，解得a＝g 加速时间t1＝＝，加速位移x1＝at＝ 设匀速时间为t2，其中t1＋t2＝9Δt 则匀速位移为x2＝v0t2＝v0 故传送带的长度为L＝x1＋x2＝9v0Δt－ 在加速阶段散货与传送带发生的相对位移为 Δx＝v0t1－x1＝ 在Δt时间内传送带额外多做的功为 W＝mv＋mgLsin 30°＋Q 其中m＝，L＝9v0Δt－，Q＝μmgcos 30°Δx，P＝ 联立可得倾斜传送带的平均输出功率为 P＝。 答案　(1)　(2)　(3) 4.解析　(1)滑块a从D到F，由能量关系 mg·2R＝mv－mv 在F点：FN－mg＝m 解得vF＝10 m/s，FN＝31.2 N。 (2)滑块a返回B点时的速度vB＝1 m/s，滑块a一直在传送带上减速，加速度大小为a＝μg＝5 m/s2 根据v＝v－2aL 可得在C点的速度vC＝3 m/s 则滑块a从碰撞后到达C点 mv＝mv＋mg·2R 解得v1＝5 m/s 因ab碰撞动量守恒，则mvF＝－mv1＋3mv2 解得碰后b的速度v2＝5 m/s 则碰撞损失的能量 ΔE＝mv－mv－·3mv＝0。 (3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住，设ab碰后的共同速度为v，有mvF＝4mv，解得v＝2.5 m/s 当弹簧被压缩到最短或者伸长到最长时有共同速度 4mv＝6mv′，则v′＝ m/s 当弹簧被压缩到最短时压缩量为x1，由能量关系 ·4mv2＝·6mv′2＋kx 解得x1＝0.1 m 同理当弹簧被拉到最长时伸长量为x2＝x1 则弹簧最大长度与最小长度之差 Δx＝2x1＝0.2 m。 答案　(1)10 m/s　31.2 N　(2)0　(3)0.2 m 学科网（北京）股份有限公司 $西学科网书城回 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZxXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 专题6 题 班级： 机械能及其守恒定律 组 姓名： 五 学号： 1.(2025·广东卷)如图所示，用开瓶器取出紧寒在瓶口的软木塞时，先将拔塞钻旋入木塞 内，随后下压把手，使齿轮绕固定支架上的转轴转动，通过齿轮啮合，带动与木塞相固定 的拔塞钻向上运动。从0时刻开始，顶部与瓶口齐平的木塞从静止开始向上做匀加速直线运 动，木塞所受摩擦力f随位移大小x的变化关系为f=,其中6为常量，h为圆柱形木塞的 高，木塞质量为m,底面积为S,加速度为a,齿轮半径为r,重力加速度为g,瓶外气压减 瓶内气压为△p且近似不变，瓶子始终静止在桌面上。（提示：可用斥图线下的“面积”表示 f所做的功)求： 把手 转轴 拔塞钻 、2 固定支架 ● 软木塞 瓶子 齿轮啮合 AAn 简图 (1)木塞离开瓶口的瞬间，齿轮的角速度o: (2)拔塞的全过程，拔塞钻对木塞做的功W: (3)拔塞过程中，拔塞钻对木塞作用力的瞬时功率P随时间t变化的表达式。 2.(2025·黑吉辽蒙卷)如图所示，一雪块从倾角0=37°的屋顶上的0点由静止开始下滑， 滑到A点后离开屋顶。O、A间距离x=2.5m,A点距地面的高度h=1.95m,雪块与屋顶的 动摩擦因数u=0.125。不计空气阻力，雪块质量不变，取sin37°=0.6，重力加速度大小g 10m/s2。求： 1 独家授权侵权必究 西学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZxXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 (1)雪块从A点离开屋顶时的速度大小o: (2)雪块落地时的速度大小01，及其速度方向与水平方向的夹角α。 3.(2025·广西卷)图甲为某智能分装系统工作原理示意图，每个散货经倾斜传送带由底端 A运动到顶端B后抛出，撞击冲量式传感器使其输出一个脉冲信号，随后竖直掉入已与水平 传送带共速的货箱中，此系统利用传感器探测散货的质量，自动调节水平传送带的速度，实 现按规格分装。倾斜传送带与水平地面夹角为30°，以速度匀速运行。若以相同的时间间 隔△将散货以几乎为0的速度放置在倾斜传送带底端A,从放置某个散货时开始计数，当 放置第10个散货时，第1个散货恰好被水平抛出。散货与倾斜传送带间的动摩擦因数=， 到达顶端前已与倾斜传送带共速。设散货与传感器撞击时间极短，撞击后竖直方向速度不 变，水平速度变为0。每个长度为d的货箱装总质量为M的一批散货。若货箱之间无间隔， 重力加速度为g。分装系统稳定运行后，连续装货，某段时间传感器输出的每个脉冲信号与 横轴所围面积为/如图乙，求这段时间内： 自动调速 系统 口口6 口冲量式传感器 货箱 0口 130° A 图甲 图乙 (1)单个散货的质量： (2)水平传送带的平均传送速度大小： 独家授权侵权必究 西学科网书城回 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 (3)倾斜传送带的平均输出功率。 4.(2023·浙江卷)为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所示的实验装置。水平直轨道 AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R=0.4的四分之一圆周组成的竖直细 圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与 质量为2m的滑块c用劲度系数k=100N/m的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量 m=0.12kg的滑块a以初速度o=2m/s从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰 撞（时间极短）。已知传送带长L=0.8m,以o=2/s的速率顺时针转动，滑块a与传送带间 的动摩擦因数=0.5，其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，弹簧的弹性势能E。 =x(x为形变量)。 48 C a D 0yw R .02 R bc t (1I)求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小r和所受支持力大小F: (2)若滑块a碰后返回到B点时速度v=1m/s,求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能 △E: (3)若滑块α碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差△x。 3 独家授权侵权必究 学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 4 独家授权侵权必究