高考物理二轮《功和能》专题训练

1、2012届高考物理二轮功和能专题训练1如图 417 所示，汽车在拱形桥上由a匀速率运动到b，以下说法正确的是 ( ) a牵引力与克服摩擦力做的功相等图 4 17 b牵引力和重力做的功大于克服摩擦力做的功c合力对汽车不做功d重力做功的功率会变化解析：汽车由a到b做匀速圆周运动，合力的方向始终与速度垂直，合力对汽车不做功，c 正确；牵引力做正功，摩擦力和重力均做负功，并且三力的总功为零，故a、 b 均错误；因汽车在竖直方向的分速度越来越小，故重力做功的功率越来越小，故d正确。答案： cd 2质量为10 kg 的物体，在变力f作用下沿x轴做直线运动，力随位移x的变化情况如图4 18 所示。 物体在x

2、0 处速度为1 m/s，一切摩擦不计，则物体运动到x16 m 处时，速度大小为( ) 图 418 a22 m/s b3 m/s c4 m/s d.17 m/s 解析：力位移图像下的面积表示功，由图像可知，一部分正功与另一部分负功抵消，外力做的总功wfx40 j ，根据动能定理w12mv212mv02，得v3 m/s 。b项正确。答案： b 3小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为h，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的2 倍，在下落至离地高度h处，小球的势能是动能的 2 倍，则h等于 ( ) a.h9b.2h9c.3h9d.4h9解析：设小球上升至离地面高

3、度h时，速度为v1，由地面上抛时速度为v0，下落至离地面高度h处速度为v2，空气阻力为f。上升阶段：mghfh12mv20mghfh12mv2112mv202mgh12mv21下降阶段：mg(hh) f(hh) 12mv22mgh212mv22由以上各式联立得：h49h。故选 d。答案： d 4将一个动力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力，某一小球用一条不可伸长的轻绳连接，绳的另一端固定在悬点上，当小球在竖直面内来回摆动时，用动力传感器测得绳子对悬点的拉力随时间变化的曲线如图419 所示。取重力加速度g10 m/s2，求绳子的最大偏角。图 419 解析：设小球的质量为m，绳子长度

4、为l，绳子拉力的最小值和最大值分别为f1和f2。小球摆动至最高点时，绳子拉力最小，即f1mgcos小球摆动至最低点时，绳子拉力最大，即f2mgmv2ml摆动过程中小球的机械能守恒，即12mv2mmghmgl(1 cos) 由以上各式解得cos3f1f22f1由图可知f10.5 n 和f2 2.0 n ，代入上式可得cos0.5 ，即60。答案： 605(2011长沙模拟 ) 如图 420 所示，一质量为m的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端a处无初速度地滑下， 槽的底端b与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为l，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端c时，恰好被加图 420 速到

5、与传送带的速度相同。求：(1) 滑块到达底端b时的速度v；(2) 滑块与传送带间的动摩擦因数；(3) 此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量q。解析： (1) 设滑块到达b点的速度为v，由机械能守恒定律，有mgh12mv2，v2gh。(2) 滑块在传送带上做匀加速运动，受到传送带对它的滑动摩擦力，有mgma，滑块位移为l，末速度为v0，则lv20v22a，得v202gh2gl。(3) 产生的热量等于滑块与传送带之间发生的相对位移中克服摩擦力所做的功，即qmgs，s为传送带与滑块间的相对位移，设所用时间为t，则 sv0tl，lv0v2t，又tv0vg，由以上各式可得qm v02gh22。答案：

6、 (1)2gh(2)v202gh2gl(3)m v02gh22一、选择题（本题共9 个小题，每小题7 分，共 63 分，每小题至少有一个选项正确，请将正确选项前的字母填在题后的括号内）1. (2011新课标全国卷) 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是( ) a运动员到达最低点前重力势能始终减小b蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加c蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒d蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关解析：重力做功决定重力势能的变化，随着高度的降

7、低，重力一直做正功，重力势能一直减小，故a 选项正确；弹性势能的变化取决于弹力做功，当橡皮筋张紧后，随着运动员的下落弹力一直做负功，弹性势能一直增大，故b 选项正确；在蹦极过程中，由于只有重力和弹性绳的弹力做功，故由运动员、地球及弹性绳组成的系统机械能守恒，故选项c 正确；重力势能的大小与势能零点的选取有关，而势能的改变与势能零点选取无关，故选项d错误。答案： abc 2如图 1 所示， 滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力f作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中，拉力f做了 10 j 的功。上述过程中( ) 图 1 a弹簧的弹性势能增加了10 j

8、 b滑块的动能增加了10 j c滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 j d滑块和弹簧组成的系统机械能守恒解析：因滑块放置于光滑水平面上，故拉力做功一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分转化为滑块的动能，故a、b错误；滑块和弹簧组成的系统机械能的增加量等于拉力f做的功 10 j ，故 c正确， d错误。答案： c 3一质量为m的带电液滴以竖直向下的初速度v0进入某电场中。由于电场力和重力的作用，液滴沿竖直方向下落一段距离h后，速度变为零。以下判断正确的是( ) a电场力对液滴做的功为mv202b液滴克服电场力做的功为mgh12mv20c液滴的机械能减少mghd液滴受到的电场力大于它的重力解析：由

9、动能定理mghw电012mv20，所以w电mgh12mv20，a错， b对；液滴减少的机械能等于电场力做的功，c错；因为竖直方向做的是减速运动，电场力大于重力，d对。答案： bd 4(2011新课标全国卷) 一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的动能可能( ) a一直增大b先逐渐减小至零，再逐渐增大c先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小d先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大解析：当力的方向与速度方向相同或与速度方向的夹角小于90时，物体的速度逐渐增大，动能逐渐增大；当力的方向与速度方向相反时，物体做匀减速运动，速度逐渐减小到零后反向逐渐增大， 因此动能先减小后增

10、大；当力的方向与速度的方向夹角大于90小于 180时，力的方向与速度的方向夹角逐渐减小，速度先逐渐减小，直到夹角等于90时速度达到最小值， 而后速度逐渐增大，故动能先逐渐减小到某一非零的最小值，再逐渐增大。 故选项 a、b、d正确。答案： abd 5质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0 时刻开始受到水平力的作用。力的大小f与 时 间t的 关 系 如 图2所 示 ， 力 的 方 向 保 持 不 变 ， 则 () 图 2 a3t0时刻的瞬时功率为5f20t0mb3t0时刻的瞬时功率为15f20t0mc在t0 到 3t0这段时间内，水平力的平均功率为23f20t04md在t0 到 3t0这段时间

11、内，水平力的平均功率为25f20t06m解析： 02t0时间内的加速度a1f0m，末速度v1a1t12f0t0m，位移l112a1t212f0t20m；2t03t0时间内的加速度a23f0m。位移l2a1t1t212a2t227f0t202m。末速度v2a1t1a2t25f0t0m。因此 3t0时刻的瞬时功率p3t03f0v215f20t0m，a错误， b正确；03t0时间内，水平拉力的平均功率为：pf0l1 3f0l23t025f20t06m， c错误， d正确。答案： bd 6质量为2 kg 的物体，放在动摩擦因数为 0.1 的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功w和

12、物体发生的位移l之间的关系如图3 所示，重力加速度g取 10 m/s2，则此物体 ( ) 图 3 a在位移为l9 m 时的速度是33 m/s b在位移为l9 m 时的速度是3 m/s c在oa段运动的加速度是2.5 m/s2d在oa段运动的加速度是1.5 m/s2解析：wl图线斜率表示水平拉力的大小，由题图可得：foa5 n ，fab2 n，因ffmg，由foaffmaoa可得aoa1.5 m/s2，d正确， c错误；由wffl12mv2可得在位移l9 m 时的速度为v3 m/s ，b正确， a错误。答案： bd 7如图 4 所示是单杠运动员做“单臂大回环”的动作简图，质量为60 kg的体操运

13、动员，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动，此过程中，运动员在最低点时手臂受到的拉力至少为( 忽略空气阻力，取g 10 m/s2)( ) 图 4 a600 n b2 400 n c3 000 n d3 600 n 解析：设运动员的重心距单杠的距离为r，运动员能通过最高点的最小速度为v10，运动员在做圆周运动的过程中机械能守恒，设到达最低点的速度为v2，则有12mv22 2mgr，在最低点运动员受到向上的拉力和向下的重力，根据牛顿第二定律，有ftmgmv22r，由上两式可得ft5mg3 000 n ，因此选c。答案： c 8(2011山东高考) 如图 5 所示，将小球a从地面以初速度

14、v0竖直上抛的同时， 将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放， 两球恰在h2处相遇( 不计空气阻力) 。则 ( ) a两球同时落地图 5 b相遇时两球速度大小相等c从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加量d相遇后的任意时刻，重力对球a做功功率和对球b做功功率相等解析：对a，h2v0t12gt2，对b，h212gt2，所以hv0t，而对a又有h212(v0v)t，可知a刚好和b相遇时速度v0。所以它们不会同时落地，相遇时的速度大小也不相等，a、b错。根据机械能守恒定律，从开始到相遇，两球重力做功相等，c正确。相遇后的每一时刻，它们速度都不相等，所以重力的瞬时速率pmgv不会相

15、等， d错。答案： c 9自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以带动发电机向蓄电池充电，将其它形式的能转化成电能储存起来。假设某人骑车以1 000 j的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，图 6 让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图6 线所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线所示，则第二次向蓄电池所充的电能是( ) a500 j b400 j c300 j d200 j 解析：设自行车所受的阻力为ff，由能量守恒得：ekffx，对应图线可得：ff100 n，当自行车自动充电时，由能量守恒得

16、：ekw电ffx1，而x1 6 m，可求出w电400 j ，故 b正确。答案： b 二、计算题 ( 本题共3 个小题，共37 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位) 10(10 分 )如图 7 所示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m5103 kg 的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm1.02 m/s的匀速运动。取g10 m/s2，不计额外功。求：(1) 起重机允许输出的最大功率；图 7 (2) 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第

17、2 秒末的输出功率。解析： (1) 设起重机允许输出的最大功率为p0，重物达到最大速度时，拉力f0等于重力。p0f0vmf0mg代入数据，有：p05.1 104 w(2) 匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为f，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：p0fv1fmgmav1at1由，代入数据，得：t15 s t2 s 时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为p，则v2atpfv2由，代入数据，得：p2.04104 w答案： (1)5.1 104 w (2)5 s 2.04104 w 11(12 分 ) 如图 8 所示的木板由倾斜部分和水平部

18、分组成，两部分之间由一段圆弧面相连接。在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为。现有 10 个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球，在施加于1 号球的水平外力f的作用下均静止，力f与圆槽在同一竖直面内，此时 1 号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h。现撤去力f使小球开始运动，直到所有小球均运动到水平槽内。重力加速度为g。求：图 8 (1) 水平外力f的大小；(2)1 号球刚运动到水平槽时的速度；(3) 整个运动过程中，2 号球对 1 号球所做的功。解析： (1) 以 10 个小球整体为研究对象，由力的平衡条件可得tanf10mg得f10mgtan。(2) 以 1 号球为研究对

19、象，根据机械能守恒定律可得mgh12mv2解得v2gh。(3) 撤去水平外力f后，以 10 个小球整体为研究对象，利用机械能守恒定律可得10mgh18r2sin1210mv21得v12gh9rsin以 1 号球为研究对象，由动能定理得mghw12mv21得w9mgrsin。答案： (1)10mgtan(2)2gh(3)9mgrsin12(15 分)(2011 福建高考)如图 9 为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部ab是一长为2r的竖直细管，上半部bc是半径为r的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，ab管内有一原长为r、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5r后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量图 9 为m的鱼饵到达管口