2010年高考物理试题分类汇编——动量和能量

如图，若$x$轴表示时间，$y$轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系。若令$x$轴和$y$轴分别表示其它的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是（）

A．	若 $x$轴表示时间， $y$轴表示功能，则该图像可以反映某物体受恒定合外力 作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系
B．	若 $x$轴表示频率， $y$轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系
C．	若 $x$轴表示时间， $y$轴表示动量，则该图像可以反映某物在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系
D．	若 $x$轴表示时间， $y$轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系

如图，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从$O$点水平飞出，经过3.0 $s$落到斜坡上的A点。已知$O$点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角$\theta$＝37°，运动员的质量$m$＝50 $kg$。不计空气阻力。（取$\sin$37°＝0.60，$\cos$37°＝0.80;$g$取10 $m/s^2$）求
（1）$A$点与$O$点的距离$L$;
（2）运动员离开$O$点时的速度大小;
（3）运动员落到$A$点时的动能。

雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为$m_0$，初速度为$v_0$，下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为$m_1$。此后每经过同样的距离$l$后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为$m_2$、$m_3$……$m_n$……（设各质量为已知量）。不计空气阻力。
（1）若不计重力，求第n次碰撞后雨滴的速度$v_n`$；
（2）若考虑重力的影响，
a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度$v_1$和$v_1`$；
b.求第n次碰撞后雨滴的动能$\frac{1}{2}{m}_n$ $v_n`2$；

如图，$MNP$为竖直面内一固定轨道，其圆弧段$MN$与水平段$NP$相切于$N$、$P$端固定一竖直挡板。$M$相对于$N$的高度为$h$，$NP$长度为$s$。一木块自$M$端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在$MN$段的摩擦可忽略不计，物块与$NP$段轨道间的滑动摩擦因数为$\mu$，求物块停止的地方与$c$点距离的可能值。

小球$A$和$B$的质量分别为$m_A$ 和$m_B$，且$m_A$＞$m_B$。在某高度处将$A$和$B$先后从静止释放。小球$A$与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为$H$的地方恰好与正在下落的小球$B$发生正碰。设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短。求小球$A$、$B$碰撞后$B$上升的最大高度。

如图所示，小球$A$系在细线的一端，线的另一端固定在$O$点，$O$点到水平面的距离为$h$。物块$B$质量是小球的5倍，至于粗糙的水平面上且位于$O$点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为$\mu$。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰（碰撞时间极短），反弹后上升至最高点时到水平面的距离为$\frac{h}{16}$。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为$g$，求物块在水平面上滑行的时间$t$。

伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至$M$点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在$E$或$F$处钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的$M$点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小（）

如图，$ABD$为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中$AB$段是水平的，$BD$段为半径$R=0.2m$的半圆，两段轨道相切于$B$点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小$E=5.0\times {10}^{3}V/m$。一不带电的绝缘小球甲，以速度${\upsilon }_0$沿水平轨道向右运动，与静止在$B$点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为$m=1.0\times {10}^{-2}kg$，乙所带电荷量$q=2.0\times {10}^{-5}C$，$g$取$10m/s^2$。(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)
（1） 甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到$B$点的距离；

（2）在满足(1)的条件下。求的甲的速度${\upsilon }_0$；

（3）若甲仍以速度${\upsilon }_0$向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到$B$点的距离范围。

如图所示，物体$A$放在足够长的木板$B$上，木板$B$静止于水平面。$t=0$时，电动机通过水平细绳以恒力$F$拉木板$B$，使它做初速度为零，加速度$a_B=1.0m/s^2$的匀加速直线运动。已知$A$的质量$m_A$和$B$的质量$m_B$均为$2.0kg$,$A$、$B$之间的动摩擦因数${\mu }_1=0.05$，$B$与水平面之间的动摩擦因数${\mu }_2=0.1$，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度$g$取$10m/s^2$。求

（1）物体$A$刚运动时的加速度$a_A$
（2）$t=1.0s$时，电动机的输出功率$P$；
（3）若$t=1.0s$时，将电动机的输出功率立即调整为$P`=5W$，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，$t=3.8s$时物体$A$的速度为$1.2m/s$。则在$t=1.0s$到$t=3.8s$这段时间内木板$B$的位移为多少？

（1）${}^{14}C$测年法是利用${}^{14}C$衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻${}^{14}C$的质量，$m_0$为$t＝0$时$m_0$的质量。下面四幅图中能正确反映${}^{14}C$衰变规律的是。（填选项前的字母）

（2）如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块。木箱和小木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向右的初速度$v_0$，则。（填选项前的字母）

某兴趣小组用如题25图所示的装置进行实验研究。他们在水平桌面上固定一内径为$d$的椭圆形玻璃杯，杯口上放置一直径为$\frac{3}{2}d$，质量为$m$的均匀薄圆板，板内放一质量为$2m$的物块。板中心、物块均在杯的轴线，则物体与板间动摩擦因数为$\mu$，不考虑板与杯口之间的摩擦力，重力加速度为$g$，不考虑板翻转.

（1）对板施加指向圆心的水平外力$F$，设物块与板间最大静摩擦力为$f_{max}$，若物块能在板上滑动. 求$F$应满足的条件.
（2）如果对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力，冲量为$I$，
①$I$应满足什么条件才能使物块从板上掉下？
②物块从开始运动到掉下时的位移$s$为多少？
③根据$s$与$I$的关系式说明要使$s$更小，冲量应如何改变.

如图所示，倾角$\theta =30°$的粗糙斜面固定在地面上，长为$l$、质量为$m$、粗细均匀、质量分布均匀的软绳至于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中

如图所示，四分之一圆轨道$OA$与水平轨道$AB$相切，它们与另一水平轨道$CD$在同一竖直面内，圆轨道$OA$的半径$R=0.45m$，水平轨道$AB$长$S_1=3m,$ $OA$与$AB$均光滑。一滑块从$O$点由静止释放，当滑块经过A点时，静止在$CD$上的小车在$F=1.6N$的水平恒力作用下启动，运动一段时间后撤去力$F$。当小车在$CD$上运动了$S_2=3.28m$时速度$v=2.4m/s$,此时滑块恰好落入小车中。已知小车质量$M=0.2kg$,与$CD$间的动摩擦因数$\mu =0.4$。（取$g=10m/s^2$）求

（1）恒力$F$的作用时间$t$。

（2）$AB$与$CD$的高度差$h$。

【物理-物理3-5】
（1）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：$1.89eV,10.2eV,12.09eV$。跃迁发生前这些原子分布在个激发态能级上，其中最高能级的能量值是$eV$（基态能量为$-13.6eV$）。
（2）如图所示，滑块$A,C$质量均为$m$，滑块$B$质量为$\frac{3}{2}m$。开始时$A,B$分别以$v_1，v_2$的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将$C$无初速地放在$A$上，并与$A$粘合不再分开，此时$A$与$B$相距较近，$B$与挡板碰撞将以原速率反弹，$A$与$B$碰撞将粘合在一起。为使$B$能与挡板碰撞两次，$v_1，v_2$应满足什么关系？

如图所示，平直木板$AB$倾斜放置，板上的$P$点距$A$端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由$A$到$B$逐渐减小，先让物块从$A$由静止开始滑到$B$.然后，将$A$着地，抬高$B$，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从$B$由静止开始滑到A.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（）

在游乐节目中，选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论.如图所示，他们将选手简化为质量$m=60kg$的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角$\alpha ={53}^0$，绳的悬挂点O距水面的高度为$H=3m$.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取重力加速度$g=10m/s^2$，$\sin \left({53}^0\right)=0.8$,$\cos \left({53}^0\right)=0.6$.

（1）求选手摆到最低点时对绳拉力的大小$F$；

（2）若绳长$l=2m$,选手摆到最高点时松手落入手中.设水对选手的平均浮力$f_1=800N$，平均阻力$f_2=700N$，求选手落入水中的深度$d$；

（3）若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳却认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。

如图所示，在外力作用下某质点运动的$v-t$图象为正弦曲线。从图中可以判断（）

[物理--选修3-5]
（1）用频率为$v_0$的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为$v_1,v_2,v_3$的三条谱线，且$v_3>v_2>v_1$，则。(填入正确选项前的字母)

（2）如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为$\mu$。使木板与重物以共同的速度$v_0$向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长，重物始终在木板上。重力加速度为$g$。

在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为$H$的平台上$A$点由静止出发，沿着动摩擦因数为$\mu$的滑道向下运动到$B$点后水平滑出，最后落在水池中。设滑道的水平距离为$L$，$B$点的高度$h$可由运动员自由调节（取$g=10m/s^2$）。求：
（1）运动员到达$B$点的速度与高度$h$的关系；
（2）运动员要达到最大水平运动距离，$B$点的高度$h$应调为多大？对应的最大水平距离$S_{max}$为多少？
（3）若图中$H=4m$，$L＝5m$，动摩擦因数$\mu =0.2$，则水平运动距离要达到$7m$，$h$值应为多少？

如图15所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的$ab$段水平，$bcde$段光滑，$cde$段是以$O$为圆心、$R$为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块$A$和$B$紧靠在一起，静止于$b$处，$A$的质量是$B$的$3$倍。两物体在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终沿轨道运动。$B$到$b$点时速度沿水平方向，此时轨道对$B$的支持力大小等于$B$所受重力的$\frac{3}{4}$，$A$与$ab$段的动摩擦因数为$\mu$，重力加速度$g$，求：
（1）物块$B$在$d$点的速度大小；
（2）物块$A$滑行的距离。

质量为$M$的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间$t$内前进的距离为$s$。耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为$F$，受到地面的阻力为自重的$k$倍，把所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角$\theta$保持不变。求：

（1）拖拉机的加速度大小。
（2）拖拉机对连接杆的拉力大小。
（3）时间$t$内拖拉机对耙做的功。

如图所示，空间有场强$E=0.5N/C$的竖直向下的匀强电场，长$l=0.3\sqrt{3}m$的不可伸长的轻绳一端固定于$O$点，另一端系一质量$m=0.01kg$的不带电小球$A$，拉起小球至绳水平后，无初速释放．另一电荷量$q=+0.1C$、质量与$A$相同的小球$P$，以速度$v_0=3\sqrt{3}m/s$水平抛出，经时间$t=0.2s$与小球$A$在$D$点迎面正碰并粘在一起成为小球$C$，碰后瞬间断开轻绳，同时对小球C施加一恒力，此后小球$C$与$D$点下方一足够大的平板相遇．不计空气阻力，小球均可视为质点，取$g=10m/s^2$．

（1）求碰撞前瞬间小球$P$的速度。

（2）若小球$C$经过路$s=0.09m$到达平板，此时速度恰好为$O$，求所加的恒力。

（3）若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在$D$点下方任意改变平板位置，小球$C$均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力。

高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是（）

如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108$m$，直径是98$m$。一质量为50$kg$的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25$min$。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取$g$=10$m/s^2$）（）。

上海世博会于2010年5月1日精彩开幕。各场馆新颖的环保设计、新能源汽车的闪亮登场、太阳能的广泛利用……令人耳目一新。"一切始于世博会！"--世博会展现的高科技将使我们的生活更美好。
1.太阳能是清洁的新能源，为了环保，我们要减少使用像煤炭这样的常规能源而大力开发新能源。划分下列能源的类别，把编号填入相应的表格。
①石油 ②地热能 ③核能 ④天然气 ⑤风能  ⑥潮汐能

2.中国馆、世博中心和主题馆等主要场馆，太阳能的利用规模达到了历届世博会之最，总发电装机容量达到4.6×103$kW$。设太阳能电池板的发电效率为18%，已知地球表面每平方米接收太阳能的平均辐射功率为1.353$kW$，那么所使用的太阳能电池板的总面积为$m^2$。
3.各场馆的机器人非常引人注目。在下图设计的机器人模块中，分别填入传感器和逻辑门的名称，使该机器人能够在明亮的条件下，听到呼唤声就来为你服务。

4.纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一。若E1概念车的总质量为920$kg$，在16$s$内从静止加速到100$km/h$（即27.8$m/s$），受到恒定的阻力为1500$N$，假设它做匀加速直线运动，其动力系统提供的牵引力为$N$。当$E1$概念车以最高时速120$km/h$（即33.3$m/s$）做匀速直线运动时，其动力系统输出的功率为$kW$。
5.在世博园区，运行着许多氢燃料汽车，其动力来源是氢燃料电池（结构如图）。

（1）以下是估测氢燃料电池输出功率的实验步骤：
①把多用表的选择开关调至电流档，并选择恰当量程，串联在电路中。读出电流$I$；
②把多用表的选择开关调至电压档，把红、黑表笔并联在电动机两端，其中红表笔应该接在图中（填"$A$"或"$B$"）端。读出电压$U$；
③重复步骤①和②，多次测量，取平均值；
④根据公式$P$=计算氢燃料电池输出功率。
（2）在上述第②步中遗漏的操作是；
（3）如果该电动机的效率为$\eta$，汽车运动的速度为$v$，则汽车的牵引力为。

如图为质量相等的两个质点$A,B$在同一直线上运动的$v=t$图像，由图可知（）

如图，$ABC$和$ABD$为两个光滑固定轨道，$A$、$B$、$E$在同一水平面，$C$、$D$、$E$在同一竖直线上，$D$点距水平面的高度$h$，$C$点高度为$2h$，一滑块从$A$点以初速度$v_0$分别沿两轨道滑行到$C$或$D$处后水平抛出。

（1）求滑块落到水平面时，落点与$E$点间的距离$s_C$和$s_D$

（2）为实现$s_C<s_D$，$v_0$应满足什么条件？

倾角$\theta ＝{37}^{°}$，质量$M＝5kg$的粗糙斜面位于水平地面上。质量$m＝2kg$的木块置于斜顶端，从静止开始匀加速下滑，经$t＝2s$到达底端，运动路程$L＝4m$，在此过程中斜面保持静止（$\sin {37}^{°}＝0.6$，$\cos {37}^{°}＝0.8$，$g$取$10m/s^2$）。求： 

（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；

（2）地面对斜面的支持力大小

（3）通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。