? 專題06 功和能



1．（2021·山東卷）如圖所示，粗糙程度處處相同的水平桌面上有一長為L的輕質(zhì)細(xì)桿，一端可繞豎直光滑軸O轉(zhuǎn)動，另一端與質(zhì)量為m的小木塊相連。木塊以水平初速度出發(fā)，恰好能完成一個完整的圓周運動。在運動過程中，木塊所受摩擦力的大小為（　?。?br />
A． B． C． D．
2．（2021·浙江卷）中國制造的某一型號泵車如圖所示，表中列出了其部分技術(shù)參數(shù)。已知混凝土密度為，假設(shè)泵車的泵送系統(tǒng)以的輸送量給高處輸送混凝土，則每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功至少為（　?。?br />

發(fā)動機最大輸出功率（）
332
最大輸送高度（m）
63
整車滿載質(zhì)量（）

最大輸送量（）
180
A． B． C． D．
3．（2021·湖南卷）“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的。總質(zhì)量為的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為，若動車組所受的阻力與其速率成正比（，為常量），動車組能達到的最大速度為。下列說法正確的是（　?。?br /> A．動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變
B．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動
C．若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為，則動車組勻速行駛的速度為
D．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間達到最大速度，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為
4．（2021·河北卷）一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為、不可伸長的輕細(xì)繩，一端固定在圓柱體最高點P處，另一端系一個小球，小球位于P點右側(cè)同一水平高度的Q點時，繩剛好拉直，將小球從Q點由靜止釋放，當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時，小球的速度大小為（重力加速度為g，不計空氣阻力）（　?。?br />
A． B． C． D．
5．（2021·全國卷）如圖，光滑水平地面上有一小車，一輕彈簧的一端與車廂的擋板相連，另一端與滑塊相連，滑塊與車廂的水平底板間有摩擦。用力向右推動車廂使彈簧壓縮，撤去推力時滑塊在車廂底板上有相對滑動。在地面參考系（可視為慣性系）中，從撤去推力開始，小車、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)（　?。?br />
A．動量守恒，機械能守恒
B．動量守恒，機械能不守恒
C．動量不守恒，機械能守恒
D．動量不守恒，機械能不守恒
6．（2021·浙江卷）一輛汽車在水平高速公路上以80km/h的速度勻速行駛，其1s內(nèi)能量分配情況如圖所示則汽車（　?。?br />
A．發(fā)動機的輸出功率為70kW
B．每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是5.7×104J
C．每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是6.9×104J
D．每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是7.0×104J
7．（2021·浙江卷）如圖所示，同學(xué)們坐在相同的輪胎上，從傾角相同的平直雪道先后由同高度靜止滑下，各輪胎與雪道間的動摩擦因數(shù)均相同，不計空氣阻力。雪道上的同學(xué)們（　　）

A．沿雪道做勻速直線運動 B．下滑過程中機械能均守恒
C．前后間的距離隨時間不斷增大 D．所受重力沿雪道向下的分力相同
8．（2021·浙江卷）如圖所示是我國自主研發(fā)的全自動無人值守望遠(yuǎn)鏡，它安裝在位于南極大陸的昆侖站，電力供應(yīng)僅為1×103W。若用國際單位制基本單位的符號來表示W(wǎng)，正確的是（　?。?br />
A．N?s B．N?m/s C．kg?m/s D．kg?m2/s3
9．（2021·廣東卷）長征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡銷的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈，戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為m的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點的高度差為h，在空中的運動可視為平拋運動，軌跡如圖所示，重力加速度為g，下列說法正確的有（　?。?br />
A．甲在空中的運動時間比乙的長
B．兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等
C．從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少
D．從投出到落地，每顆手榴彈的機械能變化量為
10．（2021·湖南卷）如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為和）封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從下降高度到位置時，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個過程環(huán)境溫度和大氣壓強保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為。下列說法正確的是（　　）

A．整個過程，外力做功大于0，小于
B．整個過程，理想氣體的分子平均動能保持不變
C．整個過程，理想氣體的內(nèi)能增大
D．整個過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于
E.左端活塞到達位置時，外力等于
11．（2021·全國卷）一質(zhì)量為m的物體自傾角為的固定斜面底端沿斜面向上滑動。該物體開始滑動時的動能為，向上滑動一段距離后速度減小為零，此后物體向下滑動，到達斜面底端時動能為。已知，重力加速度大小為g。則（　?。?br /> A．物體向上滑動的距離為
B．物體向下滑動時的加速度大小為
C．物體與斜面間的動摩擦因數(shù)等于0.5
D．物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長
12．（2021·全國卷）水平桌面上，一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F拉動下從靜止開始運動，物體通過的路程等于時，速度的大小為，此時撤去F，物體繼續(xù)滑行的路程后停止運動，重力加速度大小為g，則（　?。?br /> A．在此過程中F所做的功為
B．在此過中F的沖量大小等于
C．物體與桌面間的動摩擦因數(shù)等于
D．F的大小等于物體所受滑動摩擦力大小的2倍
13．（2021·山東卷）某乒乓球愛好者，利用手機研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失的情況。實驗步驟如下：
①固定好手機，打開錄音功能；
②從一定高度由靜止釋放乒乓球；
③手機記錄下乒乓球與臺面碰撞的聲音，其隨時間（單位：s）的變化圖像如圖所示。

根據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時刻，如下表所示。
碰撞次序
1
2
3
4
5
6
7
碰撞時刻（s）
1.12
1.58
2.00
2.40
2.78
3.14
3.47
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題：
（1）利用碰撞時間間隔，計算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為___________m（保留2位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?br /> （2）設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的___________倍（用k表示），第3次碰撞過程中___________（保留2位有效數(shù)字）。
（3）由于存在空氣阻力，第（1）問中計算的彈起高度___________（填“高于”或“低于”）實際彈起高度。
14．（2021·河北卷）某同學(xué)利用圖1中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端帶滑輪的長木板、輕細(xì)繩、的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊（質(zhì)量為，其上可放鉤碼）、刻度尺，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?，實驗操作步驟如下：

①安裝器材，調(diào)整兩個光電門距離為，輕細(xì)繩下端懸掛4個鉤碼，如圖1所示；
②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速度；
③保持最下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步驟；
④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)（包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼）總動能的增加量及系統(tǒng)總機械能的減少量，結(jié)果如下表所示：

0.200
0.250
0.300
0.350
0.400

0.582
0.490
0.392
0.294
0.195

0.393
0.490

0.686
0.785
回答下列問題：
（1）實驗中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為______J（保留三位有效數(shù)字）；
（2）步驟④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)據(jù)為______；
（3）若M為橫軸，為縱軸，選擇合適的標(biāo)度，在圖2中繪出圖像______；

若系統(tǒng)總機械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為______（保留兩位有效數(shù)字）

15．（2021·山東卷）如圖所示，三個質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C，放置在水平地面上，A緊靠豎直墻壁，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接，C緊靠B，開始時彈簧處于原長，A、B、C均靜止?，F(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力，使B、C一起向左運動，當(dāng)速度為零時，立即撤去恒力，一段時間后A離開墻壁，最終三物塊都停止運動。已知A、B、C與地面間的滑動摩擦力大小均為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。（彈簧的彈性勢能可表示為：，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）
（1）求B、C向左移動的最大距離和B、C分離時B的動能；
（2）為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值；
（3）若三物塊都停止時B、C間的距離為，從B、C分離到B停止運動的整個過程，B克服彈簧彈力做的功為W，通過推導(dǎo)比較W與的大?。?br /> （4）若，請在所給坐標(biāo)系中，畫出C向右運動過程中加速度a隨位移x變化的圖像，并在坐標(biāo)軸上標(biāo)出開始運動和停止運動時的a、x值（用f、k、m表示），不要求推導(dǎo)過程。以撤去F時C的位置為坐標(biāo)原點，水平向右為正方向。


16．（2021·湖南卷）如圖，豎直平面內(nèi)一足夠長的光滑傾斜軌道與一長為的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接，水平軌道右下方有一段弧形軌道。質(zhì)量為的小物塊A與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為。以水平軌道末端點為坐標(biāo)原點建立平面直角坐標(biāo)系，軸的正方向水平向右，軸的正方向豎直向下，弧形軌道端坐標(biāo)為，端在軸上。重力加速度為。
（1）若A從傾斜軌道上距軸高度為的位置由靜止開始下滑，求經(jīng)過點時的速度大??；
（2）若A從傾斜軌道上不同位置由靜止開始下滑，經(jīng)過點落在弧形軌道上的動能均相同，求的曲線方程；
（3）將質(zhì)量為（為常數(shù)且）的小物塊置于點，A沿傾斜軌道由靜止開始下滑，與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短），要使A和B均能落在弧形軌道上，且A落在B落點的右側(cè)，求A下滑的初始位置距軸高度的取值范圍。

17．（2021·全國卷）如圖，一傾角為的光滑斜面上有50個減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d；一質(zhì)量為m的無動力小車（可視為質(zhì)點）從距第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機械能與到達減速帶時的速度有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn)，小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個減速帶后立刻進入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g。
（1）求小車通過第30個減速帶后，經(jīng)過每一個減速帶時損失的機械能；
（2）求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能；
（3）若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能，則L應(yīng)滿足什么條件？


18．（2021·全國卷）一籃球質(zhì)量為，一運動員使其從距地面高度為處由靜止自由落下，反彈高度為。若使籃球從距地面的高度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球、球落地后反彈的高度也為。假設(shè)運動員拍球時對球的作用力為恒力，作用時間為；該籃球每次與地面碰撞前后的動能的比值不變。重力加速度大小取，不計空氣阻力。求：
（1）運動員拍球過程中對籃球所做的功；
（2）運動員拍球時對籃球的作用力的大小。
19．（2021·浙江卷）如圖所示，豎直平面內(nèi)由傾角α=60°的斜面軌道AB、半徑均為R的半圓形細(xì)圓管軌道BCDE和圓周細(xì)圓管軌道EFG構(gòu)成一游戲裝置固定于地面，B、E兩處軌道平滑連接，軌道所在平面與豎直墻面垂直。軌道出口處G和圓心O2的連線，以及O2、E、O1和B等四點連成的直線與水平線間的夾角均為θ=30°，G點與豎直墻面的距離?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的小球從斜面的某高度h處靜止釋放。小球只有與豎直墻面間的碰撞可視為彈性碰撞，不計小球大小和所受阻力。
(1)若釋放處高度h=h0，當(dāng)小球第一次運動到圓管最低點C時，求速度大小vc及在此過程中所受合力的沖量的大小和方向；
(2)求小球在圓管內(nèi)與圓心O1點等高的D點所受彈力FN與h的關(guān)系式；
(3)若小球釋放后能從原路返回到出發(fā)點，高度h應(yīng)該滿足什么條件？

20．（2021·浙江卷）如圖所示，質(zhì)量m=2kg的滑塊以v0=16m/s的初速度沿傾角θ=37°的斜面上滑，經(jīng)t=2s滑行到最高點。然后，滑塊返回到出發(fā)點。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求滑塊
(1)最大位移值x；
(2)與斜面間的動摩擦因數(shù)；
(3)從最高點返回到出發(fā)點的過程中重力的平均功率P。


21．（2020·北京卷）在無風(fēng)的環(huán)境，某人在高處釋放靜止的籃球，籃球豎直下落；如果先讓籃球以一定的角速度繞過球心的水平軸轉(zhuǎn)動（如圖）再釋放，則籃球在向下掉落的過程中偏離豎直方向做曲線運動。其原因是，轉(zhuǎn)動的籃球在運動過程中除受重力外，還受到空氣施加的阻力和偏轉(zhuǎn)力。這兩個力與籃球速度的關(guān)系大致為：，方向與籃球運動方向相反；，方向與籃球運動方向垂直。下列說法正確的是（　?。?br />
A．、是與籃球轉(zhuǎn)動角速度無關(guān)的常量
B．籃球可回到原高度且角速度與釋放時的角速度相同
C．人站得足夠高，落地前籃球有可能向上運動
D．釋放條件合適，籃球有可能在空中持續(xù)一段水平直線運動
22．（2020·江蘇卷）質(zhì)量為的汽車在水平路面上勻速行駛，速度為，受到的阻力大小為。此時，汽車發(fā)動機輸出的實際功率是（　?。?br /> A． B． C． D．
23．（2020·江蘇卷）如圖所示，一小物塊由靜止開始沿斜面向下滑動，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑連接，且物塊與斜面、物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為常數(shù)。該過程中，物塊的動能與水平位移x關(guān)系的圖象是（　　）

A． B．
C． D．
24．（2020·全國卷）如圖，在摩托車越野賽途中的水平路段前方有一個坑，該坑沿摩托車前進方向的水平寬度為3h，其左邊緣a點比右邊緣b點高0.5h。若摩托車經(jīng)過a點時的動能為E1，它會落到坑內(nèi)c點。c與a的水平距離和高度差均為h；若經(jīng)過a點時的動能為E2，該摩托車恰能越過坑到達b點。等于（　?。?br />
A．20 B．18 C．9.0 D．3.0
25．（2020·全國卷）行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)的安全氣囊會被彈出并瞬間充滿氣體。若碰撞后汽車的速度在很短時間內(nèi)減小為零，關(guān)于安全氣囊在此過程中的作用，下列說法正確的是（　　）
A．增加了司機單位面積的受力大小
B．減少了碰撞前后司機動量的變化量
C．將司機的動能全部轉(zhuǎn)換成汽車的動能
D．延長了司機的受力時間并增大了司機的受力面積
26．（2020·山東卷）如圖所示，質(zhì)量為M的物塊A放置在光滑水平桌面上，右側(cè)連接一固定于墻面的水平輕繩，左側(cè)通過一傾斜輕繩跨過光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的鉤碼B掛于彈簧下端，當(dāng)彈簧處于原長時，將B由靜止釋放，當(dāng)B下降到最低點時（未著地），A對水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，物塊A始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下判斷正確的是（　　）

A．M

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