专题05 功 功率和动能定理（分层练）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（江苏专用）含答案

专题05功功率和动能定理(分层练)-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测(江苏专用)专题验收评价专题05功功率和动能定理 1 1 3【命题点03动能定理的应用】 3 4 1.(2024·山东德州·校联考模拟预测)秋天是收获的季节，劳动人民收完稻谷后，有时要把米粒和糠秕分离。如图所示劳动情景，假设在恒定水平风力作用下，从同一高度由静止下同位置，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是()A.从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力做功相同B.从释放到落地的过程中，米粒的运动时间大于糠秕的运动时间C.从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力冲量大小相同2.(多选)(2023·山东临沂·统考二模)如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为空，重力加速度为g。则从A开始移动直至C降到地面的过程中()【命题点02机车的启动问题】【命题点03动能定理的应用】A.mgh12.(2023·湖北·华中师大一附中校联考模拟预测)如图所示，轻弹簧的右端与固定竖直挡板连接，左端中未画出)时速度刚好为零。已知A、B间的距离为L,弹簧的最大压缩量)重力加速度为g,则小物块反弹之后从B点运动到C点所用的时间为()B13.(2023·湖南·校联考二模)水平面有一粗糙段AB长为s,其动摩擦因数与离A点距离x满足μ=kx(k为恒量)。一物块(可看作质点)第一次从A点以速度v₀向右运动，到达B点时速率为v,第二次也以相同速度v₀从B点向左运动，则()A.第二次也能运动到A点，但速率不一定为yB.第二次也能运动到A点，但第一次的时间比第二次时间长14.(2022·广东·模拟预测)如图所示，一水平传送带以vo的速度顺时针传送，其右端与一倾角为θ的光斜面的连接处无能量损失，则()C.物块不可能回到出发点15.(2023·全国·模拟预测)如图所示，水平传送带AB的滑块可以视作为质点。放在与AB等高的平台BC上，距离B点为L=4m。滑块在B点右侧始终受到水平(1)滑块第一次运动到B点时的动能Eo;(2)滑块第一次从B点滑上传送带到再次返回B处所用的时间t;(3)滑块运动全过程中在BC上因摩擦产生的总热量。B·B·拓展培优拿高分一、单选题1.(2023·湖南·校联考模拟预测)新能源汽车的发展是为了减少对传统燃料的依赖，减少环境污染和减法错误的是()甲乙4.(2024·河南·统考二模)如图甲所示，一质量为m的小物块，从位置O以速度w沿粗糙水平地面向右运动。小物块与右方一竖直墙壁第一次碰撞后，反向向左运动。当小物块水平向左运动至距竖直墙壁最远处的P,(坐标为xr)位置时，立即对其施加一个水平向右的推力F,当小物块运动到P₂(坐标为x₂)位置时，撤去推力F,使其与竖直墙壁第二次碰撞后，恰好反向运动至位置O处静止不动。取位置O为坐标原点，水平向右为正方向。已知推力F随小物块水平位移的变化如图乙所示，小物块每次和竖直墙壁碰撞不计能量损失。则下列说法正确的是()乙A.小物块每次和竖直墙壁碰撞的过程中，墙壁对小物块的冲量大小为0B.小物块每次和竖直墙壁碰撞的过程中，墙壁对小物块做的功为0另一端与质量为M=2kg的物体A连接，一个质摩擦因数均为μ=0.5。开始时用手按住物体B使弹簧处于弹性限度内的压缩状态，现放手，当A和B一起cos37°=0.8,则以下说法正确的是()A.弹簧长度刚好恢复原长时，A和B达到最大速度B.若运动过程中A和B能够分离，则A和B恰好分离时，二者加速度大小均等于10m/s²C.从释放到A和B达到最大速度v的过程中，弹簧对A所做的功为12JD.从释放到A和B达到最大速度v的过程中，A对B所做的功为3.2J6.(2024·江西赣州·赣州中学校考模拟预测)将一小球从地面处竖直向上抛出，其动能随时间的变化如小球到达地面时恰好达到最大速度，则小球在整个运动过程中()A.上升过程中克服阻力做功大于下落过程克服阻力做功C.上升过程中速度为时，加速度为3g7.(2023·四川乐山·统考一模)随着环保理念的深入，废弃塑料分选再循环利用可减少对资源的浪费，汇集在收集板的右端，已知极板间距为d,板长为L,极板下边缘与收集板的距离为H,两种颗粒的荷质比均为k,重力加速度为g,颗粒进入电场时的初速度为零且可视为质点，不考虑颗粒间的相互作用和空气阻力，在颗粒离开电场区域时不接触极板但有最大偏转量，则()A.颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速直线运动B.颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速曲线运动8.(2023·山东·模拟预测)某科技小组参加了过山车游戏项目研究，如图甲所示，为了研究其中的物理(1)求滑块从弹射装置P弹出时的坐标值；(2)若滑块恰好能通过D点，求轨道AB的长度；(3)若滑块能进入圆轨道且不脱轨，求轨道AB的长度；(4)若轨道AB的长度为3.5m,试判断滑块在圆轨道是否脱轨；若发生脱轨，计算脱轨的乙端。t=0时刻在小物块B上施加一水平拉力F,作用0.6s后撤去F,物块B与挡板P碰撞前已与木板A取(1)若F=15N,(2)若F=15N,求木板A的最小长度；(3)若F=15N,(4)从拉力F的取值范围讨论物块脱离木板的情况，以及物块刚好不脱离木板时拉力F与木板长度L的关系(不要求写过程)。一、单选题1.(2023·山西·统考高考真题)无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g)A.0B.mgh2.(2022·福建·高考真题)福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图(a)将质量为100kg的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用100s沿廊道运送到N处，如图(c)所A.该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为5400JB.该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为78500JC.从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为78.A.13.2sB.14.2sC.15.5s4.(2023·辽宁·统考高考真题)如图(a),从高处M点到地面N点有1、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放，沿不同轨道滑到N点，其速率v与时间t的关系如图(b两物块在离开M点后、到达N点前的下滑过程中()的过程中()数为0.4,重力加速度大小取10m/sA.在x=1m时，拉力的功率为6WB.在x=4m时，物体的动能为2JC.从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功为8JD.从x=0运动到x=4的过程中，物体的动量最大为2kgm/s8.(2023·浙江·统考高考真题)为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所示的实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R=0.CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数k=100N/m的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量m=0.12kg的滑块a以初速度v₀=2√21m/s从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞(时间极短)。已知传送带长L=0.8m,以v=2m/s的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，弹(1)求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小vF和所受支持力大小Fx;(2)若滑块a碰后返回到B点时速度vg=1m/s,求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能AE;(3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差△x。L₀L₀10.(2023·山东·统考高考真题)如图所示，物块A和木板B置于水平地面上，固定光滑弧形轨道末端与B的上表面所在平面相切，竖直挡板P固定在地面上。作用在A上的水平外力，使A与B以相同速度v₀向右做匀速直线运动。当B的左端经过轨道末端时，从弧形轨道某处无初速度下滑的滑块C恰好到达最低mA=mc=1kg,mg=2kg,A与地面间无摩擦，B与地面间动摩擦因数μ₁=0.1,C与B间动摩擦因数μ₂=0.5,B足够长，使得C不会从B上滑下。B与P、A的碰撞均为弹性碰撞，不计碰撞时间，取重力加速度(3)若s=0.48m,求B与P碰撞前，摩擦力对C做的功W;(4)若s=0.48m,自C滑上B开始至A、B、C三个物体都达到平衡状态，求这三个物体总动量的变化量专题05功功率和动能定理 1 5【命题点03动能定理的应用】 5 1.(2024·山东德州·校联考模拟预测)秋天是收获的季节，劳动人民收完稻谷后，有时要把米粒和糠秕分离。如图所示劳动情景，假设在恒定水平风力作用下，从同一高度由静止下同位置，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是()A.从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力做功相同B.从释放到落地的过程中，米粒的运动时间大于糠秕的运动时间【答案】D【答案】D【详解】A.米粒和糠秕的区别是质量不同，由于从同一高度h释放，由W₆=mgh,可知，米粒和糠秕重B.空气阻力忽略不计，米粒和糠秕在竖直方向都做自由落体运动，B错：D.空气阻力忽略不计，米粒和糠秕在竖直方向都做自由落体运动，由v²=2gh故选D。2.(多选)(2023·山东临沂·统考二模)如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都与地面的动摩擦因数均为μ。现用水重力加速度为g。则从A开始移动直至C降到地面的过程中()A.A受到地面的摩擦力大小不变B.A受到地面的摩擦力大小一直增大【详解】AB.现用水平向右的力拉A,使A向右缓慢移动直至C降到地面，根据对称性可知A和B受到则A受到地面的摩擦力大小为f=μN=μmg图1图2由几何关系知A的位移为x=2(2Rsin60°-R)=2(V3-1)R,所以摩擦力做功的大小为W;=fx=故选AD。3.(2023·天津·统考二模)如图所示，一木块右端连接轻质弹簧，静止在倾角为θ的固定斜面上.现用力F沿斜面向上缓慢拉弹簧的上端P,直至木块沿斜面匀速上滑(滑动摩擦力等于最大静摩擦力),此时F=Fo.从力F作用开始，至木块滑动距离L的过程中，下列说法正确的是A.木块所受摩擦力先变大后变小B.力F做功为F₀LC.弹簧的弹性势能一直增加D.弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加【答案】【答案】D大小不变，故A错误；因拉力为变力，故不能根据W=FL求解拉力的功，故B错误；弹簧的弹性势能与形变量有关，当木块做匀速运动时，拉力不变，形变量不变，弹性势能不再增加，故C错误；因拉力一直做正功，故弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加，故D正确。故选D.点睛：本题考查功能关系以及受力分析的基本方法，要注意变化而变化，而运动后为滑动摩擦力，摩擦力大小只与压力有关系.4.(2022·上海崇明·上海市崇明中学统考模拟预测)质量为4kg的物体沿竖直方向运动的v-t图像如图所A.物体机械能守恒B.合外力做功-450JC.重力的平均功率大小为-500WD.机械能损失450J【详解】AD.由v-t图像可得物体的加速度方向竖直向下，大此过程力F做功为Wp=-Fx=-20×22.5J=-45C.此过程克服重力做功为Wσ=mgx=40×22.5J=900J5.(多选)(2023·重庆·统考二模)小朋友在玩丢沙包游戏时，在同一竖直线上不同高度处水平抛出A、B两沙包，两沙包击中水平地面上同一位置，如图所示.若A、B两沙包质量之比为1:3,A、B两沙包的抛出点距水平地面高度之比为3:1,两沙包均可视为质点，忽略一切阻力，则A、B两沙包()A.在空中运动时间之比为3:1B.水平抛出时速度大小之比为1:v3C.从抛出到落地过程中，重力做功之比为1:1D.从抛出到落地过程中，动量变化量之比为v3:1【答案】【答案】BC故B错误：故D正确。选项A错误；A.5400NB.6000NC.6600ND.7000N【详解】AB.汽车做匀加速直线运动阶段，设加速度为a,根据牛顿第二定律可得F-f=ma又v=at,P=Fv,联立可得P=(fCD.发电机功率达到额定功率之前，汽车做匀加速直线运动；功率增大到额定功率后，保持功率不变，减故选AD。【命题点03动能定理的应用】11.(2023·江苏苏州·南京航空航天大学苏州附属中学校考模拟预测)如图所示，一滑雪运动员从山坡上的A点由静止开始滑到山坡底的B点，该运动员和雪橇的总质量为m,滑到B点的速度大小为v,A、B两点的高度差为h,重力加速度为g,该过程中阻力做的功为()A.A.mgh12.(2023·湖北·华中师大一附中校联考模拟预测)如图所示，轻弹簧的右端与固定竖直挡板连接，左端与B点对齐。质量为m的小物块以初速度v₀从A向右滑动，物块压缩弹簧后被反弹，滑到AB的中点C(图中未画出)时速度刚好为零。已知A、B间的距离为L,弹簧的最大压缩量)重力加速度为g,则小物块反弹之后从B点运动到C点所用的时间为()13.(2023·湖南·校联考二模)水平面有一粗糙段AB长为s,其动摩擦因数与离A点距离x满足μ=kx(k为恒量)。一物块(可看作质点)第一次从A点以速度v₀向右运动，到达B点时速率为v,第二次也以相同速度v₀从B点向左运动，则()ABA.第二次也能运动到A点，但速率不一定为vB.第二次也能运动到A点，但第一次的时间比第二次时间长C.两次运动因摩擦产生的热量不相同D.两次速率相同的位置只有一个，且距离A【答案】D【答案】D速度越来越小，两次运动的位移相等，结合AC分析和v-t图像中，图像的斜率表示加速度和图像的面积表示位移，画出两次运动的v-t图像，如图所示D.根据题意，设两次速率相同的位置距离A点的距离为x,相同的速率设为v₁,根据动能定理，第一次有,联立解,14.(2022·广东·模拟预测)如图所示，一水平传送带以vo的速度顺时针传送，其右端与一倾角为θ的光斜面的连接处无能量损失，则()B.物块不可能从传送带的左端滑落【答案】BD【详解】A.设传送带的长度为L,物块运动的过程中，物块匀加速运动的位移BC.若物块在传送带上一直做加速运动，则返回的过程中物块一直做减速运动，由于两个运动的加速度的20D.物块在传送带上运动的过程中，传送带D.物块在传送带上运动的过程中，传送带的摩擦力对物块做功，所以物块的速度不可能大于vo,所以滑块滑块在斜面上运动的过程中只有重力做功，机械能不增加，故D正确。,15.(2023·全国·模拟预测)如图所示，水平传送带AB长1=5m,以10m/s的速度顺时针传输。质量m=1kg的滑块可以视作为质点。放在与AB等高的平台BC上，距离B点为L=4m。滑块在B点右侧始终受到水平(1)滑块第一次运动到B点时的动能Eko:(2)滑块第一次从B点滑上传送带到再次返回B处所用的时间t;(3)滑块运动全过程中在BC上因摩擦产生的总热量。【答案】(1)8【答案】(1)8J;(2)4s;(3)24J因此向左减速时间又v=4m/s<10m/s,所以返回到B的时间t=t=2s,t=4s(3)滑块运动全过程中在(3)滑块运动全过程中在BC上因摩擦产生的总热量Q=FL=24JB·B·拓展培优拿高分法错误的是()A.汽车匀加速所需时间为5sD.汽车所受阻力为1.4×10³N甲乙【答案】BCDP=Mgvz,P=F₁v₁,,甲乙故选BCDcos37°=0.8,则以下说法正确的是()(M+m)a,解得a=g(sinθ+μcosθ)=10m/s²,6,(2024·江西赣州·赣州中学校考模拟预测)将一小球从地面处竖直向上抛出，其动能随时间的变化如小球到达地面时恰好达到最大速度，则小球在整个运动过程中()A.上升过程中克服阻力做功大于下落过程克服阻力做功B.下落过程中加速度一直增大【详解】A.上升过程中的平均速率大于下落过程的平均速率，所以上升过程的阻力大于所以上升过程中克服阻力做功大于下落过程中克服阻力做功，B.根据牛顿第二定律mg-f=maC.小球到达地面时恰好达到最大速度，则mg=kv₀,D.全程列动能定理，克服阻力做功为W=16E₀-E₀故选AC。7.(2023·四川乐山·统考一模)随着环保理念的深入，废弃塑料分选再循环利用可减少对资源的浪费，其中静电分选装置如图所示，两极板带上等量异种电荷仅在板间形成匀强电场，汇集在收集板的右端，已知极板间距为d,板长为L,极板下边缘与收集板的距离为H,两种颗粒的荷质比均为k,重力加速度为g,颗粒进入电场时的初速度为零且可视为质点，不考虑颗粒间的相互作用和空气阻力，在颗粒离开电场区域时不接触极板但有最大偏转量，则()A.颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速直线运动B.颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速曲线运动C.两极板间的电压值D.颗粒落到收集板时的速度大小为【答案】AD【答案】AD【详解】AB.颗粒刚离开漏斗，受到水平方向的电场力与竖直方向的重力作用，均为恒力，故两者合力也是恒力，则颗粒在两极板间做初速度为零的匀变D.颗粒离开漏斗口到落到收集板时根据动能定理8.(2023·山东·模拟预测)某科技小组参加了过山车游戏项目研究，如图甲所示，为了研究其中的物理右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立平面直角坐标系。已知滑块质量为m,圆轨道半径R=1m,BC(1)求滑块从弹射装置P弹出时的坐标值；(2)若滑块恰好能通过D点，求轨道AB的长度；(3)若滑块能进入圆轨道且不脱轨，求轨道AB的长度；(4)若轨道AB的长度为3.5m,试判断滑块在圆轨道是否脱轨；若发生脱轨，计算脱轨的位置。甲乙【详解】(1)对滑块由P到A的运动，根据平抛规律有，vy=v₀tanθ=3m/s运动时间t则x=vot道圆心等高的地方。由(2)知，滑块刚好能够到达圆轨道最高点时，xAm=5m(2)斜面AB的长LB为多少；(2)从A到C应用动能定理可得，mgL₄;(3)物体从C到D,应用动能定理，-H₁mgLc,求得，求得，求得，光滑水平面上(A的上表面略低于挡板P下端(1)若F=15N,(2)若F=15N,(3)若F=15N,(4)从拉力F的取值范围讨论物块脱离木板的情况，以及物块刚好不脱离木板时拉力F与木板长度L的关系(不要求写过程)。【答案】(1)6【答案】(1)6m/s;(2)2.7m;(3)2.4s;(4)见解析【详解】(1)对B由牛顿第二定律可得，F-μmg=ma₁(2)设从开始运动到A、B共速经历的时间为t₀,由动量定理得Ft-μmgt₀=mv,μmgt₀=Mv②7.5N≤F<15N,L₁<L₂,BB.mghA.该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为5400JB.该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为78500JD.从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为0.5m【详解】A.该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为W₆=mgAh=100×10×(2.7+2.7)|=5400],B.该物资从M处被运送到N处的过程中，由于M、N高度差为零，所以克服重力做功为零，故B错误；C.从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为50m,故C错误；D.从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率故选A。3.(2022·浙江·统考高考真题)小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的速运动，到达平台的速度刚好为零，g取10m/s²,则提升重物的最短时间为()A.13.2sB.14.2sC.15.5s保持功率不变直到重物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀此过程所用时间和上升高度分别重物以最大速度匀速时，设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为t₂,该过程根据动能定理可得故选C。4.(2023·辽宁·统考高考真题)如图(a),从高处M点到地面N点有1、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放，沿不同轨道滑到N点，其速两物块在离开M点后、到达N点前的下滑过程中()图(b)A.甲沿1下滑且同一时刻甲的动能比乙的大B.甲沿Ⅱ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小C.乙沿1下滑且乙的重力功率一直不变D.乙沿I下滑且乙的重力功率一直增大5.(2023·北京·统考高考真题)如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m,加速度大小为a,物体和桌面之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,在物体移动距离为x的过程中()代入数据解得，克服阻力做的功为W;=440JC.经过Q点时向心加速度大小C正确；据牛顿第三定律可知，货物对轨道的压力大小为380N,7.(2023·山西·统考高考真题)一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为x轴零点，拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度大小取10m/s²。下列说法正确的是()A.在x=1m时，拉力的功率为6WB.在x=4m时，物体的动能为2JC.从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功为8JD.从x=0运动到x=4的过程中，物体的动量最大为2kgm/s【答案】BC可看出W—x图像的斜率代表拉力F。可看出W—x图像的斜率代表拉力F。则x=1m时物体的速度为vy=2m/s,x=1m时，拉力),则此时拉力的功率P=FD.根据W—x图像可知在0—2m的过程中F=6N,2—4m的过程中F₂=3N,由于物体受到的摩擦力恒为f=4N,则物体在x=2m处速度最大，且根据选项AB分析可知此时的速度v₂=√8m/s则从x=0运动到x=4的过程中，物体的动量最大为p=mv=2√2kg·m/s,D错误。故选BC。三、解答题CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R=0.4m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEFCD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数k=100N/m的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量m=0.12kg的滑块a以初速度v₀=2√21m/s从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞(时间极短)