专题18机械能体育-2023年高考物理机械能常用模型最新模拟题精练（原卷版）

高考物理《机械能》常用模型最新模拟题精练

专题18 机械能+体育

一、选择题

1. （2023浙江名校联考）如图是网球在地面弹跳的频闪照片，若不计网球与地面碰撞过程中的能量损失，下列说法正确的是

A．网球在最高点时加速度为零

B．网球运动过程中机械能守恒

C．网球与地面碰撞前后速度方向保持不变

D．网球弹起的高度减小是由于空气阻力造成的

2. （2021广东模拟）如图所示，排球比赛中运动员将排球从M点水平击出，排球飞到P点时，被对方运动员击出，球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点，N点与P点等高，轨迹的最高点Q与M等高，不计空气阻力，下列说法正确的有（　　）

A. 排球两次飞行过程中加速度相同

B. 排球两次飞行过程中重力对排球做的功相等

C. 排球离开M点的速率比经过Q点的速率大

D. 排球到达P点时的速率比离开P点时的速率大

3.(2020辽宁沈阳三模)如图所示,某运动员参加百米赛跑,他采用蹲踞式起跑,发令枪响后,左脚迅速蹬离起跑器,此时运动员的重心距离地面高为h1;当运动员前进位移s时,重心距离地面高为h2,速度为v。设运动员的质量为m,在此过程阻力做功为Wf,则下列说法正确的是              (　　)

A.运动员的机械能增加了mv2

B.运动员的机械能增加了mv2+mgh2-mgh1

C.运动员自身做功W=mv2+mgh2-mgh1

D.运动员自身做功W=mv2+mgh2-Wf

4.(2020·嘉兴基础测试)打羽毛球时，当对方击来网前球时，用球拍轻轻一托，将球向上弹起，球一过网就很快朝下坠落，称为放网。如图所示是运动员放网成功的情境，空气阻力不能忽略，则此羽毛球在放网过程中(　　)

A．上升阶段加速度方向竖直向下

B．坠落阶段的运动轨迹是抛物线

C．上升阶段的机械能增加

D．机械能一直减小

5.[多选](2020·许昌月考)弹跳杆运动是一项广受青少年喜爱的运动。弹跳杆的结构如图所示，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端与一个套在跳杆上的脚踏板底部相连接。质量为M的小孩站在脚踏板上保持静止时，弹簧的压缩量为x0。设小孩和弹跳杆只在竖直方向上运动，跳杆的质量为m，取重力加速度为g，空气阻力、弹簧和脚踏板的质量以及两者之间的摩擦均忽略不计。某次弹跳中，弹簧从最大压缩量3x0开始竖直向上弹起，不考虑小孩做功。下列说法正确的是(　　)

A．弹簧从压缩量3x0到恢复原长过程中弹簧的弹力做的功为(M＋m)gx0

B．弹簧从压缩量3x0到恢复原长过程中弹簧的弹力做的功为Mgx0

C．小孩在上升过程中能达到的最大速度为2

D．小孩在上升过程中能达到的最大速度为

6．（6分）(2020福建厦门外国语学校最后模拟)某踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，足球视为质点，空气阻力不计，用vy、E、Ek、P分别表示足球的竖直分速度大小、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用t表示足球在空中的运动时间，下列图象中可能正确的是（　　）

A． B． 

C． D．

7. （2020全国高考模拟10）如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m(包括滑雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度a＝，在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．运动员减少的重力势能全部转化为动能

B．下滑过程中系统减少的机械能为

C．运动员获得的动能为

D．运动员克服摩擦力做功为

8.（2020江苏江阴市期末）中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌。如图所示，王峥双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3～4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出。整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是

A．链球圆周运动过程中，链球受到的拉力指向圆心

B．链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向

C．链球掷出后做匀变速运动

D．链球掷出后运动时间与速度的方向无关

9  蹦床是奥林匹克运动会正式比赛项目，图甲为今年全运会某运动员比赛照片，图乙为其简化示意图，运动员可视为质点，图中虚线PQ是弹性蹦床的初始位置，A为运动员抵达的最高点，B为运动员刚抵达蹦床时的位置，C为运动员抵达的最低点，空气阻力不可忽略，对于运动员，下列说法正确的是

A．C到A上升过程，B位置运动员速度最大

B．A到C下落过程，蹦床弹力和重力对运动员做的功代数和为零

C．B到C下落过程，蹦床弹力和重力对运动员做的功等于运动员动能的变化量

D．B到C下落过程，蹦床弹力和空气阻力对运动员做的功等于运动员机械能的变化量

二、计算题

1. （2022北京海淀二模反馈题）某中学物理研究性学习兴趣小组设计制作了一款传感器手套，他们用该手套测试同学在运球、传球、投篮时手对篮球的力的大小。某同学戴着手套原地连续在一维竖直方向练习拍球测试，通过传感器手套得到了手对篮球向下的压力F随篮球距地面高度h变化关系，如图所示。已知篮球质量为0.6kg，取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求：拍球时篮球与地面碰撞前后的动能之比。

2. （2022北京海淀二模反馈题）某同学做拍篮球的游戏，篮球在球心距地面高h1=0.9m范围内做竖直方向的往复运动。在最高点时手开始击打篮球，球落地后反弹，与地面作用的时间t=0.1s，反弹速度v2的大小是刚触地时速度v1大小的，且反弹后恰好到达最高点。已知篮球的质量m=0.5kg，半径R=0.1m。设地面对球的作用力可视为恒力，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。求：

（1）地面对球的弹力大小；

（2）每次拍球时手对球做功W。

3.  （2022北京海淀二模）某同学将质量的篮球从距地面高度处由静止释放，篮球与地面碰撞后反弹高度。设篮球始终在竖直方向做一维运动，不计空气阻力，取重力加速度。

（1）假设篮球每次与地面碰撞损失的机械能相同，篮球通过在地面多次碰撞反弹，反弹高度会越来越低，最终停下来。求由静止释放到最终停下来，篮球与地面碰撞的次数；

（2）实际上篮球每次因碰撞损失的机械能会随着碰前动能的减小而减小，假设篮球每次与地面碰撞前后的动能之比不变。为了使篮球反弹得高一些，可以通过拍球来实现。

a．当篮球第一次与地面碰撞后反弹至时，该同学向下拍球，要使篮球落地后反弹的高度仍为，求该同学在拍球过程中需要对篮球所做的功；

b．在拍球过程中，可以通过改变拍球的作用力大小而改变拍球的节奏，我们会发现不管是篮球的下落还是上升，有一段过程篮球好像粘在手上一样。这是因为球开始下落的同时向下拍球，手通过接触会对球施加一向下的动力；当球反弹上升至某一高度时，手通过接触对球施加一向下的阻力，使球和手一起向上运动至最高点。若拍球过程中篮球最大高度始终为，手对球的两次作用力均视为恒力，且在上升和下降过程中，球与手作用的距离均为。请推导大小与大小之间的关系式，并在图中画出图线，标出图线与横轴交点的横坐标。

5. （2022福建福州3月质检1） 科技助力北京冬奥；我国自主研发的“人体高速弹射装置”几秒钟就能将一名滑冰运动员从静止状态加速到指定速度，辅助速度滑冰运动员训练弯道滑行技术；中国运动员高亭宇在500m速度滑冰中以打破奥运会记录获得金牌，为国争光。如图所示，某次训练，弹射装置在加速段将一质量m=80kg的运动员加速到速度v0=15m/s，此后，运动员自己稍加施力便可保持该速度不变，匀速通过变道段，再进入半径R=30.m的水平弯道做匀速圆周运动，已知加速段克服阻力做功为3000J；运动员可视为质点，不考虑空气阻力影响，重力加速度g取10m/s2。求：

（1）弹射装置对运动员做功；

（2）过水平弯道时，运动员受到冰面作用力F的大小和方向。

6. (8分) （2022江苏如皋期中）某篮球质量为0.60 kg，从距地面高度为1 m处由静止自由落下，反弹最大高度为0.6 m．若使篮球从距地面1.5 m的高度由静止下落，并在开始下落的同时对球施加一竖直向下、大小为12 N的恒力，并在作用一段时间后在球落地前撤去，球落地后反弹的高度也为1.5 m．假设该篮球每次与地面碰撞前后的速度大小的比值不变．重力加速度取10 m/s2，不计空气阻力．求该恒力对篮球：

(1) 做的功W；

(2) 作用的时间t.

7．（2022湖北名校高考适应性考试）(12分)如图，运动员起跳补篮，篮球恰好垂直击中篮板“打板区”方框的上沿线中点，反弹落入篮圈，球心下降到篮圈所在平面时，球未与篮圈接触。已知篮球出手时球心离地的高度、与篮板的水平距离，篮圈离地的高度，“打板区”方框的上沿线离篮圈的高度，篮圈的直径，篮板与篮圈的最小距离；若篮球的直径、质量m＝0.5kg，不考虑空气作用力和篮球的转动。重力加速度g取，求：

（1）篮球击中篮板时的速度大小；

（2）若篮球与篮板作用时间t为0.2秒，之后篮球从篮圈正中心进圈（即篮球球心与篮圈圆心重合），求篮球对篮板的平均作用力；

（3）篮球打板损失机械能的最小值。

8.（12分）(2020年3月山东六地市联考)滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均有滑板项目延伸而来，如图是是滑板运动的轨道。BC和DE是两段光滑的圆弧型轨道，BC的圆心为O点，圆心角,且与水平轨道CD垂直，滑板与水平轨道间的动摩擦因数.某运动员从轨道上的A点以的速度水平滑出，在B点刚好沿着轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC,经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为m=60kg,B、E两点与水平轨道CD的竖直高度分别为h=2m和H=2.5m.（g=10m/s2）求：

（1）运动员从A点运动到B点的过程中，到达B点时的速度大小vB;

（2）水平轨道CD的长度L;

（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，求出回到B点时速度的大小 。如果不能，求出最后停止的位置距C点的距离。

（2）滑板与斜坡AB间的动摩擦因数；
（3）运动员落点距离D多远；

（4）运动员在停止区靠改变滑板方向增加制动力，若运动员想在60m之内停下，制动力至少是总重力的几倍？（设两斜坡粗糙程度相同，计算结果保留两位有效数字）