專題08 機(jī)械能--2024年高考物理三模試題分類匯編（山東專用）

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1、（2024·棗莊市高考三模）如圖，質(zhì)量為0.1kg的小球用輕彈簧懸掛并靜止在坐標(biāo)原點O，Ox豎直向下。某時刻給小球施加一豎直向下的力F，力F大小滿足表達(dá)式，彈簧的勁度系數(shù)為0.5N/m。小球運動過程中彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力，下列說法正確的是（ ）
A. 在x＝0.2m處小球加速度最大
B. 小球運動到最低點時的加速度大小為
C. 下降過程彈簧彈性勢能增加了0.04J
D. 下降過程小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了0.02J
2、（2024·棗莊市高考三模）加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是新時代可持續(xù)發(fā)展的必然要求，我國新能源汽車的迅猛發(fā)展就是最好的例證。某新能源汽車生產(chǎn)廠家在平直公路上測試汽車性能，t＝0時刻駕駛汽車由靜止啟動，時汽車達(dá)到額定功率，時汽車速度達(dá)到最大，如圖是車載電腦生成的汽車牽引力F隨速率倒數(shù)變化的關(guān)系圖像。已知汽車和司機(jī)的總質(zhì)量m＝2000kg，所受阻力與總重力的比值恒為，重力加速度，下列說法正確的是（ ）

A. 汽車啟動后做勻加速直線運動，直到速度達(dá)到最大
B. 汽車在BC段做勻加速直線運動，在AB段做勻速運動
C. 汽車達(dá)到的最大速度大小為15m/s
D. 從啟動到速度達(dá)到最大過程中汽車通過的距離為150m
3、（2024·泰安市高考三模）如圖（a）所示，足夠長的固定斜面傾角為，斜面底端有一質(zhì)量為2kg的物塊（可視為質(zhì)點）。現(xiàn)用一沿斜面向上的恒力使物塊由靜止開始沿斜面向上運動，取斜面底端為零勢能點，運動過程中物塊的機(jī)械能E與物塊的位移x的關(guān)系如圖（b）所示，重力加速度g取，則下列說法正確的是（ ）
A. 物塊的加速度大小為
B. 物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為0.4
C. 物塊由靜止開始沿斜面向上滑動2m時的速度大小為
D. 物塊沿斜面向上滑動2m的過程中，物塊與斜面間因摩擦產(chǎn)生的熱量為24J
4、（2024·泰安市高考三模）蹦極是一項非常刺激戶外運動。如圖所示，某景區(qū)蹦極所用的橡皮繩原長為、勁度系數(shù)為橡皮繩一端固定在跳臺上，另一端拴接在游客腳踝處。已知游客的質(zhì)量，重力加速度g取，不計橡皮繩的重力和空氣阻力，橡皮繩始終在彈性限度內(nèi)，假設(shè)游客始終在同一豎直線上運動，則游客無初速度的從跳臺跳下后，橡皮繩的最大伸長量為（ ）
A. 20mB. 40mC. 60mD. 80m
5、（2024·山東省實驗中學(xué)高考三模）如圖，甲將排球從離地面高為1m的O位置由靜止擊出并沿軌跡①運動，當(dāng)排球運動到離地面高為2.8m的P位置時，速度大小為10m/s，此時，被乙擊回并以水平速度18m/s沿軌跡②運動，恰好落回到0位置.已知排球的質(zhì)量約為0.3kg，g取10m/s2，忽略空氣阻力，則（ ）
A. 排球沿軌跡②運動的時間為0.6s
B. O、P兩位置的水平距離為10.8m
C. 甲對排球做的功約為20J
D. 乙對排球做的功約為15J
6、（2024·山東省實驗中學(xué)高考三模）如圖所示，實線是實驗小組某次研究平拋運動得到的實際軌跡，虛線是相同初始條件下平拋運動的理論軌跡。分析后得知這種差異是空氣阻力影響的結(jié)果。實驗中，小球的質(zhì)量為m，水平初速度為，初始時小球離地面高度為h。已知小球落地時速度大小為v，方向與水平面成角，小球在運動過程中受到的空氣阻力大小與速率成正比，比例系數(shù)為k，重力加速度為g。下列說法正確的是（ ）
A. 小球落地時重力的功率為
B. 小球下落的時間為
C. 小球下落過程中的水平位移大小為
D. 小球下落過程中空氣阻力所做的功為
7、（2024·聊城市高考三模）如圖甲所示，半徑R＝0.4m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個端點B和圓心O的連線與水平方向間的夾角，另一端點D與圓心O等高，點C為軌道的最低點。質(zhì)量m＝1kg的物塊（可視為質(zhì)點）從空中A點以速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道，物塊進(jìn)入軌道后開始計時，軌道受到的壓力F隨時間的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g取，則（ ）
A. 物塊從D點離開軌道時速度大小為4m/s
B. 大小為70N
C. 的大小為2m/s
D. 物塊在AC段運動過程中重力的瞬時功率一直增大
8、（2024·聊城市高考三模）如圖所示，圓柱形的容器內(nèi)有若干個長度不同、粗糙程度相同的直軌道，它們的下端均固定于容器底部圓心O，上端固定在容器側(cè)壁上。若相同的小球以同樣的速率，從點O沿各軌道同時向上運動。對它們向上運動的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. 各小球動能相等的位置在同一水平面上
B. 各小球重力勢能相等的位置不在同一水平面上
C 各小球機(jī)械能相等時處于同一球面上
D. 當(dāng)摩擦產(chǎn)生的熱量相等時，各小球處于同一圓柱面上
9、（2024·淄博市高考三模）加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是新時代可持續(xù)發(fā)展的必然要求，我國新能源汽車的迅猛發(fā)展就是最好的例證。某新能源汽車生產(chǎn)廠家在平直公路上測試汽車性能，t＝0時刻駕駛汽車由靜止啟動，時汽車達(dá)到額定功率，時汽車速度達(dá)到最大，如圖是車載電腦生成的汽車牽引力F隨速率倒數(shù)變化的關(guān)系圖像。已知汽車和司機(jī)的總質(zhì)量m＝2000kg，所受阻力與總重力的比值恒為，重力加速度，下列說法正確的是（ ）

A 汽車啟動后做勻加速直線運動，直到速度達(dá)到最大
B. 汽車在BC段做勻加速直線運動，在AB段做勻速運動
C. 汽車達(dá)到的最大速度大小為15m/s
D. 從啟動到速度達(dá)到最大過程中汽車通過的距離為150m
10、（2024·淄博市高考三模）如圖所示為古代的水車，該水車周邊均勻分布著N個盛水的容器，容器到水車大圓轉(zhuǎn)軸的距離為R。在流水的沖力作用下，水車以n轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)裝滿水的容器到達(dá)最高處時將水全部倒入水槽中。設(shè)每個盛水容器裝入水的質(zhì)量均為m，忽略容器裝水給水增加的動能和水車浸入水的深度，不計一切摩擦。已知重力加速度為g，則水車運水的功率為（ ）
A. B. C. D.
11、（2024·濱州市高考三模）如圖所示，半徑為R=0.4m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，AB、CD是圓環(huán)相互垂直的兩條直徑，C、D兩點與圓心等高。一個質(zhì)量為m=2kg的光滑小球套在圓環(huán)上，一根輕質(zhì)彈簧一端連在小球上，另一端固定在P點，P點在圓心O的正下方處。小球從最高點A由靜止開始沿順時針方向下滑，已知彈簧的原長為R，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為。下列說法正確的有（ ）
A. 彈簧長度等于R時，小球的動能最大
B. 小球在A、B兩點時對圓環(huán)的壓力差的大小為80N
C. 小球運動到B點時的速度大小為4m/s
D. 從A點運動到B點的過程中，小球的機(jī)械能先增大后減小，在D點小球的機(jī)械能最大
12、（2024·濱州市高考三模）如圖甲所示，物體a、b間拴接一個壓縮后被鎖定的輕質(zhì)彈簧，整個系統(tǒng)靜止放在光滑水平地面上，其中a物體最初與左側(cè)的固定擋板相接觸，b物體質(zhì)量為4kg?，F(xiàn)解除對彈簧的鎖定，在a物體離開擋板后的某時刻開始，b物體的圖象如圖乙所示，則可知（ ）
A. a物體的質(zhì)量為1kg
B. a物體的最大速度為2m/s
C. 在a物體離開擋板后，彈簧的最大彈性勢能為6J
D. 在a物體離開擋板后，物體a、b組成的系統(tǒng)動量和機(jī)械能都守恒
13、（2024·濟(jì)寧市高考三模）某同學(xué)將一乒乓球從手中豎直向上拋出，隨后在同一位置接住乒乓球，乒乓球在空中運動時不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所受空氣阻力與乒乓球的速率成正比。下列說法正確的是（ ）
A. 下降過程中乒乓球的速度一定一直在增加
B. 拋出時乒乓球的速度與接住時的速度大小相等
C. 乒乓球在空中運動過程中機(jī)械能一直在減小
D. 運動過程中在同一高度處乒乓球的加速度大小相等
14、（2024·菏澤市外國語學(xué)校高考三模）如圖所示，一輕彈簧左端固定，右端連接一物塊，置于粗糙的水平面上。開始時彈簧處于原長，現(xiàn)用一恒力F將物塊由靜止向右拉動直至彈簧彈性勢能第一次達(dá)到最大。在此過程中，關(guān)于物塊的速度v、物塊的動能、彈簧的彈性勢能、物塊和彈簧的機(jī)械能E隨時間t或位移x變化的圖像，其中可能正確的是（ ）
A. B.
C. D.
15、（2024·德州市一中高考三模）如圖所示，質(zhì)量為m的光滑大圓環(huán)用細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)，兩個質(zhì)量均為的小環(huán)（可視為質(zhì)點）套在大圓環(huán)上，將兩個小環(huán)同時從大圓環(huán)的最高點a由靜止釋放，兩小環(huán)分別沿大圓環(huán)兩側(cè)下滑。已知重力加速度為g，從兩小環(huán)開始下滑到運動至大圓環(huán)最低點c的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. 小環(huán)從a運動到b的過程中，大圓環(huán)對小環(huán)的彈力始終指向大圓環(huán)的圓心
B. 小環(huán)運動到b點時，大圓環(huán)與小環(huán)間的作用力一定不為零
C. 大圓環(huán)對輕桿的作用力可能為零
D. 大圓環(huán)對輕桿作用力的最大值為21mg
16、（2024·聊城市高考三模）下表是一輛輕便電動自行車的部分技術(shù)指標(biāo)，其中額定車速是指電動自行車滿載情況下在水平平直道路上以額定功率勻速行駛的速度。
請參考表中數(shù)據(jù)，完成下列問題（g取）
（1）此電動機(jī)的電阻是多少？
（2）仍在上述道路上行駛，若電動自行車滿載時以額定功率行駛，當(dāng)車速為2m/s時的加速度為多少？
17、（2024·濟(jì)南市高考三模）賽車比賽中經(jīng)常出現(xiàn)賽車騰空而起的精彩鏡頭。如圖所示，質(zhì)量為的賽車在水平地面上從靜止開始以最大功率爬坡，保持最大功率不變行駛時間后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，再經(jīng)過一段時間賽車從A點以水平速度騰空離開路面，已知A點離地面的高度為，重力加速度為，忽略空氣阻力，求
（1）賽車從開始運動到經(jīng)過A點過程中克服摩擦阻力所做的功；
（2）將A點附近的路面等效成一段圓弧，A點為該段圓弧的最高點，求該等效圓弧半徑的最小值。
18、（2024·濟(jì)寧市高考三模）某旋轉(zhuǎn)噴灌機(jī)進(jìn)行農(nóng)田噴灌的示意圖如圖所示，噴口出水速度的方向可調(diào)節(jié)。該噴灌機(jī)的最大功率為，噴灌機(jī)所做功的轉(zhuǎn)化為水的動能，噴口的橫截面積，水的密度，重力加速度，，噴口距離地面的高度，忽略空氣阻力，不考慮供水水壓對水速的影響。求：
（1）噴灌機(jī)的最大噴水速度v；
（2）噴口出水速度方向與水平面夾角時，該噴灌機(jī)的最大噴灌面積。（保留三位有效數(shù)字）
19、（2024·菏澤市外國語學(xué)校高考三模）如圖所示，固定的光滑半圓柱面ABCD與粗糙矩形水平桌面OABP相切于AB邊，半圓柱面的圓弧半徑R=0.4m，OA的長為L=2m。小物塊從O點開始以某一大小不變的初速度v0沿水平面運動，初速度方向與OA方向之間的夾角為θ。若θ=0°，小物塊恰好經(jīng)過半圓弧軌道的最高點。已知小物塊與水平桌面間的滑動摩擦因數(shù)μ=0.1，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）初速度v0的大??；
（2）若小物塊沿半圓弧運動的最大高度為h=0.4m，求夾角θ的余弦值。
20、（2024·濟(jì)南市高考三模）如圖所示，傾角為光滑斜面底端固定一擋板。勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧一端固定在擋板上，彈簧原長時另一端剛好位于斜面最高點點。質(zhì)量為的長木板靜止在另一傾角為的粗糙斜面上，長木板的上表面剛好和斜面共線。將質(zhì)量為的小木塊從圖中位置由靜止釋放，小木塊剛滑上長木板時的速度為。已知小木塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)為，長木板和斜面之間的動摩擦因數(shù)為，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈性勢能為，其中為彈簧的勁度系數(shù)，為彈簧形變量，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度大小，，。
（1）若，求小木塊剛滑上長木板時小木塊和長木板的加速度大小和；
（2）若，小木塊在運動過程中始終不滑離長木板，求長木板長度的最小值；
（3）在第（2）條件下，長木板從開始運動到第一次回到初始位置經(jīng)過的路程；
（4）已知小物塊在斜面上做簡諧運動的周期為，其中為彈簧的勁度系數(shù)，為小物塊的質(zhì)量，求小木塊從釋放到第一次運動點所用的時間。
21、（2024·泰安市高考三模）如圖所示，一足夠長的水平傳送帶以v1=1m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動。質(zhì)量為m1=2kg的物塊A和質(zhì)量為m2=3kg的物塊B由繞過定滑輪的輕繩連接，質(zhì)量為m3=1kg的物塊C置于A上，輕繩足夠長且不可伸長，A與定滑輪間的輕繩水平。某時刻，同時給A、B、C大小相等的初速度v2=4m/s，使B豎直上升，A、C保持相對靜止從傳送帶左端沖上傳送帶。已知A與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，不計定滑輪的質(zhì)量與摩擦，整個運動過程中B都沒有與定滑輪碰撞，A、C始終保持相對靜止。求：
（1）A、C剛滑上傳送帶時，輕繩的拉力大??；
（2）A、C剛滑上傳送帶時，C受到的摩擦力的大小和方向；
（3）A、C離開傳送帶時的速度大小；
（4）A、C向右運動過程中A與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量。
額定車速
整車質(zhì)量
滿載
額定輸出功率
電動機(jī)額定工作電壓和電流
18km/h
35kg
65kg
360W
48V/8A