高考物理二輪復(fù)習(xí)分類訓(xùn)練專題07 功和能（含解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

專題07 功和能【真題匯編】1、(2022·廣東卷·T9)如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平段以恒定功率、速度勻速行駛，在斜坡段以恒定功率、速度勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為，，段的傾角為，重力加速度g取，不計空氣阻力。下列說法正確的有(　　)A. 從M到N，小車牽引力大小為 B. 從M到N，小車克服摩擦力做功C. 從P到Q，小車重力勢能增加 D. 從P到Q，小車克服摩擦力做功【答案】ABD【解析】A．小車從M到N，依題意有代入數(shù)據(jù)解得故A正確；B．依題意，小車從M到N，因勻速，小車所受的摩擦力大小為則摩擦力做功為則小車克服摩擦力做功為800J，故B正確；C．依題意，從P到Q，重力勢能增加量為故C錯誤；D．依題意，小車從P到Q，摩擦力為f2，有摩擦力做功為聯(lián)立解得則小車克服摩擦力做功為700J，故D正確。故選ABD。2、(2022·全國乙卷·T16)固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑，在下滑過程中，小環(huán)的速率正比于(　　)A. 它滑過的弧長B. 它下降的高度C. 它到P點(diǎn)的距離D. 它與P點(diǎn)的連線掃過的面積【答案】C【解析】如圖所示設(shè)圓環(huán)下降的高度為，圓環(huán)的半徑為，它到P點(diǎn)的距離為，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得由幾何關(guān)系可得聯(lián)立可得可得故C正確，ABD錯誤。故選C。3、(2022·浙江6月卷·T13)小明用額定功率為、最大拉力為的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為的重物豎直提升到高為的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過的勻減速運(yùn)動，到達(dá)平臺速度剛好為零，取，則提升重物的最短時間為(　　)A. 13.2s B. 14.2s C. 15.5s D. 17.0s【答案】C【解析】為了以最短時間提升重物，一開始先以最大拉力拉重物做勻加速上升，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時，保持功率不變直到重物達(dá)到最大速度，接著做勻速運(yùn)動，最后以最大加速度做勻減速上升至平臺速度剛好為零，重物在第一階段做勻加速上升過程，根據(jù)牛頓第二定律可得當(dāng)功率達(dá)到額定功率時，設(shè)重物速度為，則有此過程所用時間和上升高度分別為重物以最大速度勻速時，有重物最后以最大加速度做勻減速運(yùn)動的時間和上升高度分別為設(shè)重物從結(jié)束勻加速運(yùn)動到開始做勻減速運(yùn)動所用時間為，該過程根據(jù)動能定理可得又聯(lián)立解得故提升重物的最短時間為C正確，ABD錯誤；故選C。4、(2022·浙江1月卷·T1)單位為J/m的物理量是(　　)A. 力 B. 功 C. 動能 D. 電場強(qiáng)度【答案】A【解析】根據(jù)功的定義式可知則有因N是力的單位，故單位為J/m的物理量是力。故選A。5.(2022·河北·T9)如圖，輕質(zhì)定滑輪固定在天花板上，物體和用不可伸長的輕繩相連，懸掛定滑輪上，質(zhì)量，時刻將兩物體由靜止釋放，物體的加速度大小為。時刻輕繩突然斷開，物體能夠達(dá)到的最高點(diǎn)恰與物體釋放位置處于同一高度，取時刻物體所在水平面為零勢能面，此時物體的機(jī)能為。重力加速度大小為，不計摩擦和空氣阻力，兩物體均可視為質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的是(　　)A. 物體和的質(zhì)量之比為 B. 時刻物體的機(jī)械能為C. 時刻物體重力的功率為 D. 時刻物體的速度大小【答案】BCD【解析】A．開始釋放時物體Q的加速度為，則解得選項A錯誤；B．在T時刻，兩物體的速度P上升的距離細(xì)線斷后P能上升的高度可知開始時PQ距離為若設(shè)開始時P所處的位置為零勢能面，則開始時Q的機(jī)械能為從開始到繩子斷裂，繩子的拉力對Q做負(fù)功，大小為則此時物體Q的機(jī)械能此后物塊Q的機(jī)械能守恒，則在2T時刻物塊Q的機(jī)械能仍為，選項B正確； CD．在2T時刻，重物P的速度方向向下；此時物體P重力的瞬時功率選項CD正確。故選BCD。6、(2022·湖北·T7)一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動，在前一段時間內(nèi)速度大小由v增大到2v，在隨后的一段時間內(nèi)速度大小由2v增大到5v。前后兩段時間內(nèi)，合外力對質(zhì)點(diǎn)做功分別為W1和W2，合外力的沖量大小分別為I1和I2。下列關(guān)系式一定成立的是(　　)A. ， B. ，C. ， D. ，【答案】C【解析】根據(jù)動能定理可知可得由于速度是矢量，具有方向，當(dāng)初、末速度方向相同時，動量變化量最小，方向相反時，動量變化量最大，因此沖量的大小范圍是可知故選C。7、(2022·浙江1月卷·T20)如圖所示，處于豎直平面內(nèi)的一探究裝置，由傾角=37°的光滑直軌道AB、圓心為O1的半圓形光滑軌道BCD、圓心為O2的半圓形光滑細(xì)圓管軌道DEF、傾角也為37°的粗糙直軌道FG組成，B、D和F為軌道間的相切點(diǎn)，彈性板垂直軌道固定在G點(diǎn)(與B點(diǎn)等高)，B、O1、D、O2和F點(diǎn)處于同一直線上。已知可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊質(zhì)量m=0.1kg，軌道BCD和DEF的半徑R=0.15m，軌道AB長度，滑塊與軌道FG間的動摩擦因數(shù)，滑塊與彈性板作用后，以等大速度彈回，sin37°=0.6，cos37°=0.8。滑塊開始時均從軌道AB上某點(diǎn)靜止釋放，(1)若釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長度l=0.7m，求滑塊到最低點(diǎn)C時軌道對其支持力FN的大??；(2)設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長度為，滑塊第一次經(jīng)F點(diǎn)時的速度v與之間的關(guān)系式；(3)若滑塊最終靜止在軌道FG的中點(diǎn)，求釋放點(diǎn)距B點(diǎn)長度的值。【答案】(1)7N；(2)；(3)見解析【解析】(1)到C點(diǎn)過程C點(diǎn)時(2)能過最高點(diǎn)時，則能到F點(diǎn)，則恰到最高點(diǎn)時解得要能過F點(diǎn)(3)設(shè)摩擦力做功為第一次到達(dá)中點(diǎn)時的n倍解得當(dāng)時當(dāng)時當(dāng)時8、(2022·山東卷·T16)某糧庫使用額定電壓，內(nèi)阻的電動機(jī)運(yùn)糧。如圖所示，配重和電動機(jī)連接小車的纜繩均平行于斜坡，裝滿糧食的小車以速度沿斜坡勻速上行，此時電流。關(guān)閉電動機(jī)后，小車又沿斜坡上行路程L到達(dá)卸糧點(diǎn)時，速度恰好為零。卸糧后，給小車一個向下的初速度，小車沿斜坡剛好勻速下行。已知小車質(zhì)量，車上糧食質(zhì)量，配重質(zhì)量，取重力加速度，小車運(yùn)動時受到的摩擦阻力與車及車上糧食總重力成正比，比例系數(shù)為k，配重始終未接觸地面，不計電動機(jī)自身機(jī)械摩擦損耗及纜繩質(zhì)量。求：(1)比例系數(shù)k值；(2)上行路程L值。【答案】(1)；(2)【解析】(1)設(shè)電動機(jī)的牽引繩張力為，電動機(jī)連接小車的纜繩勻速上行，由能量守恒定律有解得小車和配重一起勻速，設(shè)繩的張力為，對配重有設(shè)斜面傾角為，對小車勻速有而卸糧后給小車一個向下的初速度，小車沿斜坡剛好勻速下行，有聯(lián)立各式解得，(2)關(guān)閉發(fā)動機(jī)后小車和配重一起做勻減速直線運(yùn)動，設(shè)加速度為，對系統(tǒng)由牛頓第二定律有可得由運(yùn)動學(xué)公式可知解得9、(2022·湖北·T16)打樁機(jī)是基建常用工具。某種簡易打樁機(jī)模型如圖所示，重物A、B和C通過不可伸長的輕質(zhì)長繩跨過兩個光滑的等高小定滑輪連接，C與滑輪等高(圖中實線位置)時，C到兩定滑輪的距離均為L。重物A和B的質(zhì)量均為m，系統(tǒng)可以在如圖虛線位置保持靜止，此時連接C的繩與水平方向的夾角為60°。某次打樁時，用外力將C拉到圖中實線位置，然后由靜止釋放。設(shè)C的下落速度為時，與正下方質(zhì)量為2m的靜止樁D正碰，碰撞時間極短，碰撞后C的速度為零，D豎直向下運(yùn)動距離后靜止(不考慮C、D再次相碰)。A、B、C、D均可視為質(zhì)點(diǎn)。(1)求C的質(zhì)量；(2)若D在運(yùn)動過程中受到的阻力F可視為恒力，求F的大小；(3)撤掉樁D，將C再次拉到圖中實線位置，然后由靜止釋放，求A、B、C的總動能最大時C的動能。【答案】(1)；(2)6.5mg；(3)【解析】(1)系統(tǒng)在如圖虛線位置保持靜止，以C為研究對象，根據(jù)平衡條件可知解得(2)CD碰后C的速度為零，設(shè)碰撞后D的速度v，根據(jù)動量守恒定律可知解得CD碰撞后D向下運(yùn)動距離后停止，根據(jù)動能定理可知解得F=6.5mg(3)設(shè)某時刻C向下運(yùn)動的速度為v′，AB向上運(yùn)動的速度為v，圖中虛線與豎直方向的夾角為α，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知令對上式求導(dǎo)數(shù)可得當(dāng)時解得即此時于是有解得此時C的最大動能為【突破練習(xí)】1.(2022·福建泉州市高三下學(xué)期三檢)如圖，工人在斜坡上用一繩跨過肩膀把貨物從A點(diǎn)緩慢拉到B點(diǎn)，輕繩與斜坡的夾角恒為θ。若工人采用身體前傾的姿勢使θ變小且保持恒定，仍把貨物從A點(diǎn)緩慢拉到B點(diǎn)，則用身體前傾的姿勢拉貨物(　　)A. 一定更省力，對貨物做的功也一定更少B. 一定更省力，但對貨物做的功一定更多C. 不一定更省力，但對貨物做的功一定更多D. 不一定更省力，但對貨物做的功一定更少【答案】C【解析】設(shè)繩中拉力為T，斜面傾角為，根據(jù)平衡關(guān)系整理對貨物做的功θ變小，拉力不一定變小，但做功一定變大。故選C。2.(2022·福建省龍巖市高三下學(xué)期一模)一輛小轎車在平直路面上以恒定功率加速，其加速度a和速度的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知轎車的總質(zhì)量為1300kg，其所受的阻力不變，則轎車(　　)A. 速度隨時間均勻增大 B. 加速度隨時間均勻減小C. 所受阻力大小為2.73×103N D. 電動機(jī)輸出功率為9.1×103W【答案】C【解析】A．由圖可知，加速度變化，故做變加速直線運(yùn)動，故A錯誤；B．函數(shù)方程因為轎車做變加速運(yùn)動，所以加速度不是隨時間均勻減小，故B錯誤；CD．對汽車受力分析，受重力、支持力、牽引力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有聯(lián)立得結(jié)合圖線，當(dāng)物體的速度最大時，加速度為零，故結(jié)合圖象可以知道，a=0時，解得所以最大速度為33m/s由圖象可知解得由圖象可知解得故C正確D錯誤。故選C。3.(2022·福建泉州市高三下學(xué)期三檢)如圖，水平傳送帶順時針勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，速度大小為2m/s。質(zhì)量為1.5kg的貨箱無初速度放上傳送帶，經(jīng)過0.5s時間，貨箱與傳送帶恰好相對靜止。取重力加速度，則貨箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為____________，因摩擦產(chǎn)生的熱量為__________J。【答案】 ①. 0.4 ②. 3【解析】[1]貨箱在摩擦力的作用下加速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律可得又代入數(shù)據(jù)，解得[2]根據(jù)摩擦力產(chǎn)生熱量的公式，即又代入數(shù)據(jù)，解得故可得因摩擦產(chǎn)生的熱量為4.(2022·福建省龍巖市高三下學(xué)期一模)如圖所示，雜技演員表演“水流星”，在長為L的細(xì)繩的一端系一個碗，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)碗經(jīng)過最低點(diǎn)時繩子拉力是碗和碗內(nèi)水總重力的9倍。重力加速度為g，碗可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力。求：(1)碗通過最低點(diǎn)時速度的大??；(2)碗通過最高點(diǎn)時繩子拉力是碗和碗內(nèi)水總重力幾倍。【答案】(1)；(2)【解析】(1)設(shè)碗和碗內(nèi)水的總質(zhì)量為m，碗通過最低點(diǎn)時速度大小為v1，繩子拉力為F1，對碗和碗內(nèi)的水，由牛頓第二定律和向心力公式有聯(lián)立可得 (2)設(shè)碗通過最高點(diǎn)時速度大小為v2，繩子拉力為F2，拉力是重力的N倍，碗從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)，由動能定理有由牛頓第二定律和向心力公式有聯(lián)立可得5.(2022·北京市延慶區(qū)高三下學(xué)期一模)陽光明媚的中午，小明同學(xué)把一塊長木板放在院子里，調(diào)整傾斜角度，使陽光剛好和木板垂直。在斜面頂端固定一個彈射裝置，把一個質(zhì)量為0.1kg的小球水平彈射出來做平拋運(yùn)動。調(diào)整初速度大小，使小球剛好落在木板底端。然后使用手機(jī)連續(xù)拍照功能，拍出多張照片記錄小球運(yùn)動過程。通過分析照片，小明得出：小球的飛行時間為0.4s；小球與其影子距離最大時，影子A距木板頂端和底端的距離之比約為7∶9，如圖所示。取g=10m/s2。(1)求飛行過程中，重力對小球做的功；(2)簡要說明，小球與影子距離最大時，剛好是飛行的中間時刻；(3)估算木板長度。【答案】(1)；(2)見解析；(3)1.6m【解析】(1)小球做平拋運(yùn)動，豎直方向做自由落體運(yùn)動，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動位移時間公式，可得根據(jù)功的公式，可得飛行過程中，重力對小球做的功為(2)經(jīng)過分析可知，當(dāng)小球與影子距離最大時，此時小球速度方向與斜面平行，即速度方向與水平方向的夾角為，此時豎直方向的速度為當(dāng)小球落到斜面底端時，此時小球位移與水平方向的夾角為，此時速度方向與水平方向的夾角為，根據(jù)位移夾角與速度夾角的關(guān)系可知此時豎直方向的速度為根據(jù)豎直方向的速度時間公式可得則有故小球與影子距離最大時，剛好是飛行的中間時刻(3)如圖所示建立直角坐標(biāo)系由題意可知則有可得又y方向速度減為零需要的時間為聯(lián)立可得可得取，則木板的長度為6.(2022·福建省莆田市高三下學(xué)期二檢)圖甲為北京2022年冬奧會的“雪如意”跳臺滑雪場地，其簡化示意圖如圖乙，助滑道AB的豎直高度，B、C間的距離，B、C連線與水平方向的夾角。某質(zhì)量的運(yùn)動員從出發(fā)點(diǎn)A沿助滑道無初速下滑，從起跳點(diǎn)B處沿水平方向飛出，在著地點(diǎn)C處著地，不計空氣阻力，g取10m/s2.求(1)運(yùn)動員在起跳點(diǎn)B處的速度v0；(2)運(yùn)動員在助滑過程中阻力做的功。【答案】(1)；(2)【解析】(1)運(yùn)動員從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動水平方向豎直方向解得(2)由動能定理得解得7.(2022·福建廈門市高三下學(xué)期二模)2022年2月12日，中國運(yùn)動員高亭字新獲北京冬奧會男子速度滑冰500米金牌。中國航天科工研發(fā)的“人體高速彈射裝置為運(yùn)動員的高質(zhì)量訓(xùn)練提供了科技支持。談裝置的作用過程可簡化成如圖所示，運(yùn)動員在賽道加速段受到裝置的牽引加速，迅速達(dá)到指定速度后練習(xí)過彎技術(shù)。某次訓(xùn)練中，質(zhì)量m=60kg(含身上裝備)的運(yùn)動員僅依靠F=600N的水平恒定牽引力從靜止開始加速運(yùn)動了s=20m的距離，然后保持恒定速率通過半徑為R=10m的半圓形彎道，過彎時冰刀與冰面彎道凹槽處的接觸點(diǎn)如放大圖所示。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2，求：(1)運(yùn)動員被加速后的速率v及加速過程中牽引力的平均功率P；(2)運(yùn)動員過彎道上A點(diǎn)時，冰面對其作用力FN的大小。【答案】(1) ，6000W；(2)【解析】(1)對運(yùn)動員進(jìn)行受力分析，由牛頓第二運(yùn)動定律可得解得運(yùn)動員由靜止開始加速，由運(yùn)動學(xué)公式解得加速過程中牽引力做的功解得則加速過程牽引力的平均功率為解得(2)對運(yùn)動員在A點(diǎn)受力分析可知，支持力在水平方向的分力提供向心力，即解得支持力在豎直方向的分力平衡重力，即解得由力的合成與分解可得解得

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