2015—2020年六年高考物理分类解析
专题15、机械能守恒定律和能量守恒定律
一．2020年高考题
1.（16分）（2020高考江苏物理）如图所示，鼓形轮的半径为R ，可绕固定的光滑水平轴O 转动.在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m 的小球，球与O 的距离均为2R .在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M 的重物.重物由静止下落，带动鼓形轮转动.重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为ω.绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g .求：
（1）重物落地后，小球线速度的大小v ；
（2）重物落地后一小球转到水平位置A ，此时该球受到杆的作用力的大小F ；
（3）重物下落的高度h .
2．（12分）（2020年7月浙江选考）小明将如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直
圆轨道、水平直轨道AB 和倾角37θ=?的斜轨道BC 平滑连接而成。质量0.1kg m =的小滑块从弧形轨道离地高 1.0m H =处静止释放。已知0.2m R =，AB BC 1.0m L L ==，滑块与轨道AB 和BC 间的动摩擦因数均为0.25μ=，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。
（1）求滑块运动到与圆心O 等高的D 点时对轨道的压力；
（2）通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C 点；
（3）若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距A 点x 处的质量为2m 的小滑块相碰，碰后一起运动，动
摩擦因数仍为0.25，求它们在轨道BC 上到达的高度h 与x 之间的关系。（碰撞时间不计，sin370.6?=，cos370.8?=）
二．2019年高考题
1.（2019海南物理·10）三个小物块分别从3条不同光滑轨道的上端由静止开始滑下。已知轨道1、轨道2、轨道3的上端距水平地面的高度均为04h ；它们的下端水平，距地面的高度分别为10h h =、202h h =、303h h =，如图所示。若沿轨道1、2、3下滑的小物块的落地点到轨道下端的水平距离分别记为1s 、2s 、3s ，则（ ）
A. 12s s >
B. 23s s >
C. 13s s =
D. 23s s =
2．（2019全国理综I 卷21）在星球M 上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P 轻放在弹簧上端，P 由静止向下运动，物体的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。在另一星球N 上用完全相同的弹簧，改用物体Q 完成同样的过程，其a –x 关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M 的半径是星球N 的3倍，则
A ．M 与N 的密度相等
B ．Q 的质量是P 的3倍
C ．Q 下落过程中的最大动能是P 的4倍
D ．Q 下落过程中弹簧的最大压缩量是P 的4倍
三．2018年高考题
1. （2018年11月浙江选考物理）奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确
．．．的是
A. 加速助跑过程中，运动员的动能增加
B. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加
C. 起跳上升过程中，运动员的重力势能增加
D. 越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加
四．2017年高考题
1. （2017全国II卷·17）如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为（重力加速度为g）
A.
2 16
v g B.
2
8
v
g
C.
2
4
v
g
D.
2
2
v
g
五．2016年高考题
1.（2016全国理综甲）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球从M点运动到N点的过程中
第5题图
A．弹力对小球先做正功后做负功
B．.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度
C．.弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零
D．.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能之差
2（2016高考四川理综物理）韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式化学空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中
A. 动能增加了1900J
B. 动能增加了2000J
C. 重力势能减小了1900J
D. 重力势能减小了2000J
3. （2016高考海南物理）如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球
沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在高点
时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g，则N1–N2的值为
A.3mg
B.4mg
C.5mg
D.6mg
4（20分）（2016全国理综甲）轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示。物块P与AB简的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度l，然后释放，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。
（1）若P的质量为m，求P到达B点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离；
（2）若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P得质量的取值范围。
5.（18分）（2016高考全国理综乙）如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC
的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为5
6
R的光滑圆弧轨道相切
于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E
点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数
1
=
4μ，重
力加速度大小为g。（取
34 sin3737
55
?=?=
，cos）
（1）求P第一次运动到B点时速度的大小。
（2）求P运动到Ｅ点时弹簧的弹性势能。
（3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，
恰好通过Ｇ点。Ｇ点在Ｃ点左下方，与Ｃ点水平相距7
2
R、竖直相距Ｒ，求Ｐ运动到Ｄ点时速度的大小和
改变后Ｐ的质量。
六．2015年高考题
1.（2015·福建）如图，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑
轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g。
(1)若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力;
(2)若不固定小车，滑块仍从A 点由静止下滑，然后滑入BC 轨道，最后从C 点滑出小车。已知滑块质量2
M m =,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ，求:
①滑块运动过程中，小车的最大速度大小v m ;
②滑块从B 到C 运动过程中，小车的位移大小s 。
2．（2015·上海物理）质量为m 的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面向上运动，经一段时间，拉力做功为W ，此后撤去拉力，球又经相同时间回到地面。以地面为零势能面，不计空气阻力。求：
（1）球回到地面时的动能E kt ；
（2）撤去拉力前球的加速度大小a 及拉力的大小F ；
（3）球动能为W /5时的重力势能E p 。