2020 年全国全部 10 套高考物理试题全解全析汇编 机械能 一、2020 年高考物理试卷情况： 1、全国I卷：河南、河北、湖南、湖北、山西、江西、安徽、广东、福建 2、全国II卷：甘肃、青海、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、新疆、陕西、重庆 3、全国III卷：云南、广西、贵州、四川、西藏 4、北京卷 5、天津卷 6、江苏卷 7、浙江卷（1 月卷和 7 月卷） 8、山东卷 9、海南卷 二、2020 年高考物理试题赏析： 1、（2020·全国I卷·T20）一物块在高 3.0 m、长 5.0 m 的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能 和动能随下滑距离 s 的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取 10 m/s2。则（　　） A. 物块下滑过程中机械能不守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5 C. 物块下滑时加速度的大小为 6.0 m/s2 D . 当物块下滑 2.0 m 时机械能损失了 12 J 【答案】AB 【解析】 A．下滑 5m 的过程中，重力势能减少 30J，动能增加 10J，减小的重力势能并不等与增加的动能，所以机 械能不守恒，A 正确； B．斜面高 3m、长 5m，则斜面倾角为 θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能 mgh＝30J 可得质量 m＝1kg 下滑 5m 过程中，由功能原理，机械能 的 减少量等于克服摩擦力做的功 μmg·cosθ·s＝20J 求得 μ＝0.5 B 正确； C．由牛顿第二定律 mgsinθ－μmgcosθ＝ma 求得 a＝2m/s2 C 错误； D．物块下滑 2.0m 时，重力势能减少 12J，动能增加 4J，所以机械能损失了 8J，D 选项错误。 故选 AB。 2、（2020·全国II卷·T16）如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方 向的水平宽度为 3h，其左边缘 a 点比右边缘 b 点高 0.5h。若摩托车经过 a 点时的动能为 E1，它会落到坑内 E2 c 点。c 与 a 的水平距离和高度差均为 h；若经过 a 点时的动能为 E2，该摩托车恰能越过坑到达 b 点。 E1 等于（　　） A. 20 B. 18 C. 9.0 【答案】B 【解析】有题意可知当在 a 点动能为 E1 时，有 1 E1 = mv12 2 根据平抛运动规律有 h 1 2 gt1 2 h  v1t1 当在 a 点时动能为 E2 时，有 1 E2 = mv22 2 根据平抛运动规律有 1 1 h = gt22 2 2 3h = v2t2 D. 3.0 联立以上各式可解得 E2 = 18 E1 故选 B。 3、（2020·江苏卷·T1）质量为 大小为 A. 1.8 �103 N 1.5 �103 kg 的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为 20m/s ，受到的阻力 。此时，汽车发动机输出的实际功率是（　　） 90W B. 30kW C. 36kW D. 300kW 【答案】C 【解析】 汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡 F  f  1.8 �103 N 汽车发动机的功率 P  Fv  1.8 �103 �20W=36kW 故选 C。 4、（2020·江苏卷·T4）如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面 和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能 位移 x 关系的图象是（　　） Ek 与水平 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 由题意可知设斜面倾角为 θ，动摩擦因数为 μ，则物块在斜面上下滑水平距离 x 时根据动能定理有 x mgx tan    mg cos  �  Ek cos  整理可得  mg tan    mg  x  Ek 即在斜面上运动时动能与 x 成线性关系；当小物块在水平面运动时有  mgx  Ek 即在水平面运动时动能与 x 也成线性关系；综上分析可知 A 正确。 故选 A。 5、（2020·山东卷·T11）如图所示，质量为 M 的物块 A 放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙 面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为 m 的钩码 B 挂于弹 簧下端，当弹簧处于原长时，将 B 由静止释放，当 B 下降到最低点时（未着地），A 对水平桌面的压力刚 好为零。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块 A 始终处于静止状态。以下判断正确的是（　　） A. M<2m B. 2m <M<3m C. 在 B 从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对 B 先做正功后做负功 D. 在 B 从释放位置运动到速度最大的过程中，B 克服弹簧弹力做的功等于 B 机械能的减少量 【答案】ACD 【解析】 AB．由题意可知 B 物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，故在最低点时有弹簧弹力 T=2mg；对 A 分析，设绳子与桌面间夹角为 θ，则依题意有 2mg sin  = Mg 故有 M  2m ，故 A 正确，B 错误； C．由题意可知 B 从释放位置到最低点过程中，开始弹簧弹力小于重力，物体加速，合力做正功；后来弹 簧弹力大于重力，物体减速，合力做负功，故 C 正确； D．对于 B，在从释放到速度最大过程中，B 机械能的减少量等于弹簧弹力所做的负功，即等于 B 克服弹 簧弹力所做的功，故 D 正确。 6、（2020·天津卷·T8）复兴号动车在世界上首次实现速度 350km/h 自动驾驶功能，成为我国高铁自主 创新的又一重大标志性成果。一列质量为 m 的动车，初速度为 间 t 达到该功率下的最大速度 vm v0 ，以恒定功率 P 在平直轨道上运动，经时 ，设动车行驶过程所受到的阻力 F 保持不变。动车在时间 t 内（ ） A. 做匀加速直线运动 B. 加速度逐渐减小 C. 牵引力的功率 P  Fvm D. 牵引力做功 W 1 1 mvm 2  mv0 2 2 2 【答案】BC 【解析】 AB．动车的功率恒定，根据 P  F牵 v 可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得 F牵  F  ma 可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A 错误，B 正确； C．当加速度为 0 时，牵引力等于阻力，则额定功率为 P  Fvm C 正确； D．动车功率恒定，在 t 时间内，牵引力做功为 W  Pt 根据动能定理得 1 1 Pt  Fs  mvm2  mv02 2 2 D 错误。 故选 BC。 7、（2020·全国II卷·T24）如图，在 0≤x≤h， � y  �区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁 感应强度 B 的大小可调，方向不变。一质量为 m，电荷量为 q（q>0）的粒子以速度 v0 从磁场区域左侧沿 x 轴进入磁场，不计重力。 （1）若粒子经磁场偏转后穿过 y 轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度 的最小值 Bm； （2）如果磁感应强度大小为 Bm ，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向 2 与 x 轴正方向的夹角及该点到 x 轴的距离。 【答案】（1）磁场方向垂直于纸面向里； Bm = mv0 π  qh ；（2） 6 ； y  (2  3)h 【解析】（1）由题意，粒子刚进入磁场时应受到方向向上的洛伦兹力，因此磁场方向垂直于纸面向里。 设粒子进入磁场中做圆周运动的半径为 R，根据洛伦兹力公式和圆周运动规律，有 qv0 B  m v02 R ① 由此可得 R mv0 qB ② 粒子穿过 y 轴正半轴离开磁场，其在磁场中做圆周运动的圆心在 y 轴正半轴上，半径应满足 R �h ③ 由题意，当磁感应强度大小为 Bm 时，粒子的运动半径最大，由此得 Bm = （2）若磁感应强度大小为 mv0 qh ④ Bm ，粒子做圆周运动的圆心仍在 y 轴正半轴上，由②④式可得，此时圆弧半径 2 为 R�  2h ⑤ 粒子会穿过图中 P 点离开磁场，运动轨迹如图所示。设粒子在 P 点的运动方向与 x 轴正方向的夹角为 α， 由几何关系 sin   即  h 1  ⑥ 2h 2 π 6⑦ 由几何关系可得，P 点与 x 轴的距离为 y  2h(1  cos  ) 联立⑦⑧式得 ⑧ y  (2  3)h ⑨ 8、（2020·浙江 1 月卷·T20）如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆 轨道（在最低点 E 分别与水平轨道 EO 和 EA 相连）、高度 h 可调的斜轨道 AB 组成。游戏时滑块从 O 点 弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好停在 B 端则视为游戏成功。已知圆轨道半径 r  0.1m ， OE 长 L1  0.2m ， AC 长 L2  0.4m ，圆轨道和 AE 光滑，滑块与 AB 、 OE 之间的动摩擦 因数   0.5 。滑块质量 m=2g 且可视为质点，弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能。 忽略空气阻力，各部分平滑连接。求 （1）滑块恰好能过圆轨道最高点 F 时的速度 vF 大小； （2）当 h  0.1m 且游戏成功时，滑块经过 E 点对圆轨道的压力 （3）要使游戏成功，弹簧的弹性势能 【答案】(1) EP FN 与高度 h 之间满足的关系。 3 vF  1m/s (2) E p 0  8.0 �10 J (3) 0.05m�h�0.2m 【解析】 （1）滑块恰过 F 点的条件： 大小及弹簧的弹性势能 E p0 ； mg  m 解得： vF2 r vF  1m/s （2）滑块从 E 到 B，动能定理： 1 mgh   mgL2  0  mvE2 2 在 E 点根据牛顿第二定律： vE2 FN  mg  m r 解得： FN  0.14N 从 O 到 B 点，根据能量守恒定律： E p 0  mgh   mg  L1  L2   0 解得： E p 0  8.0 �10 3 J （3）滑块恰能过 F 点的弹性势能： 1 E p1  2mgr   mgL1  mvF2  7.0 �103 J 2 到 B 点减速到 0： E p1  mgh1   mg  L1  L2   0 解得： h1  0.05m 能