专题16机械能过山车模型-2023年高考物理机械能常用模型最新模拟题精练（原卷版）

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这是一份专题16机械能过山车模型-2023年高考物理机械能常用模型最新模拟题精练（原卷版），共6页。试卷主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。

高考物理《机械能》常用模型最新模拟题精练

专题16机械能+过山车模型

一、选择题

1.（2022成都二模）如图，a、b、c是某游客在游乐场乘过山车依次通过的轨道上三个位置。若轨道可视为竖直面内的圆弧，游客座位在车的中间，且该过程中对车和人系统只考虑重力和轨道弹力，则

A.游客在最高点a处处于平衡状态

B.游客在a、b、c三处的线速度大小关系为va<vb<vc

C.游客在a、b、c三处的向心加速度大小关系为aa<ab<ac

D.游客在a、b、c三处的机械能大小关系为Ea<Eb<Ec

2. （2022安徽合肥联考）如图所示，过山车的轨道可视为竖直平面内半径为R的圆轨道。质量为m的游客随过山车一起运动，游客经过圆轨道的最高点时速度为v，紧接着经过圆轨道最低点时速度为2v，则以下说法正确的是

A.游客的加速度方向始终指向圆心

B.游客从最高点到最低点机械能守恒

C.在最高点时，座位对游客的作用力为

D.最高点速度v小于时，座椅对人的拉力为F=

。

二．计算题

1．（13分）（2023河南名校联考）具有江南文化特色的无锡融创乐园中有一座飞翼过山车，它是目前世界最高（最高处60米）、速度最快（最高时速可达120公里）、轨道最复杂的过山车。过山车运行时可以底朝上在圆轨道上运行，游客不会掉下来．我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，使质量为m的小球从弧形轨道上端滚下，小球从圆轨道下端进入后沿圆轨道运动．如果已知圆轨道的半径为R，重力加速度为g，不考虑阻力．求：
（1）若小球从高为h的A处由静止释放，求小球到达圆轨道底端时对轨道的压力；
（2）若要使小球运动过程中能通过圆弧最高点且不脱离轨道，试求小球由静止释放时的高度应满足的条件．

2（2021湖北黄冈12月质检）麦昆弹射车因为其安装简单，可玩性高，广受孩子们的欢迎，其装置如图甲所示，按下按钮后玩具车被弹簧弹出，可以在摆好的赛道上飞驰。某赛道可以简化为如图乙所示的模型，玩具车在A点被弹出后，恰好能够到达竖直面内圆形轨道的最高点C，驶过圆形轨道后经过长为x的粗糙水平面BD后，进入斜面DE，DE与水平方向的夹角为θ=53°，到达E点时速度为零。已知A、C、E三点高度相同。粗糙轨道BD和DE动摩擦因数均为μ=0.1，其它摩擦不计。已知玩具车质量为0.1kg，圆形轨道半径r=0.4m。求：（1）弹簧的弹性势能；（2）BD长度x；

（3）若斜面DE与水平面夹角θ可以调节，使小车返回圆弧轨道时不脱离轨道，θ的正切值需要满足什么条件？

3．[2021·浙江名校联考](20分)在滑板公园里经常看到各种滑板场地，现有一个滑板场地可简化为如图所示模型，滑板轨道由足够长的斜直轨道、半径R1＝2 m的凹形圆弧轨道和半径R2＝3.6 m的凸形圆弧轨道三部分组成，这三部分轨道依次平滑连接，且处于同一竖直平面内．其中M点为凹形圆弧轨道的最低点，N点为凸形圆弧轨道的最高点，凸形圆弧轨道的圆心O与M点在同一水平面上，一可视为质点、质量为m＝1 kg的滑板从斜直轨道上的P点无初速度滑下，经M点滑向N点．在凸形圆弧轨道最右侧距离L＝0.9 m的位置有一个高度h2＝3 m、倾角为53°的斜面．不计一切阻力，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2.

(1)若P点距水平面的高度h1＝3.2 m，滑板滑至M点时，求轨道对滑板的支持力大小FN.

(2)若滑板滑至N点时对轨道恰好无压力，求滑板的下滑点P距水平面的高度H.

(3)若保持(2)中条件不变，滑板滑至N点时刚好做平抛运动，滑板能否与右侧斜面发生碰撞(不考虑碰撞后反弹)？若能，请计算出碰撞的具体位置；若不能，请说明理由．

4.(2020天津二模)滑板运动惊险刺激,受到很多年轻人的喜爱,一个滑板运动员在一个平台上的A点,以v0=16 m/s的速度冲向一个圆形轨道,在圆轨道的B点沿切线进入轨道,CD是圆的一条直径,D为最高点,C为最低点,OB与OC的夹角为37°,圆轨道半径R=5 m,人与滑板车的总质量为m=60 kg,滑到轨道最高点D时对轨道的压力等于他们的重力,重力加速度取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:

(1)人与滑板车滑到轨道最高点D时的速度大小;

(2)圆轨道对滑板车摩擦力做的功。

5.(12分) （2020新高考冲刺仿真模拟6）如图甲所示是某游乐场的过山车，现将其简化为如图乙所示的模型：倾角θ＝37°、长L＝60 cm的直轨道AB与半径R＝10 cm的光滑圆弧轨道BCDEF在B处平滑连接，C、F为圆轨道最低点，D点与圆心等高，E为圆轨道最高点；圆轨道在F点与水平轨道FG平滑连接，整条轨道宽度不计．现将一质量m＝50 g的滑块(可视为质点)从A端由静止释放．已知滑块与AB段间的动摩擦因数μ1＝0.25，与FG段间的动摩擦因数μ2＝0.5，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.

(1)求滑块到达B点时的动能Ek；

(2)求滑块到达E点时对轨道的压力FN；

(3)若要滑块能在水平轨道FG上停下，求FG长度的最小值x；

(4)若改变释放滑块的位置，使滑块第一次运动到D点时速度刚好为零，求滑块从释放到它第5次返回轨道AB上离B点最远时，它在AB轨道上运动的总路程．

6 如图是过山车的部分模型图．模型图中光滑圆形轨道的半径R=8.1m，该光滑圆形轨道固定在倾角为α=37°斜轨道面上的Q点，圆形轨道的最高点A与P点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接．现使小车（视作质点）从P点以一定的初速度沿斜面向下运动，已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ=10/81，不计空气阻力，过山车质量为20kg，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．若小车恰好能通过圆形轨道的最高点A处，求：