高三二轮高效复习主题巩固卷物理力的功和冲量

[课下巩固检测练(五)]力的功和冲量【基础练】1．(2025·云南高考)如图所示，中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发，沿水平直轨道逐渐加速到144km/h，在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近()A．4×105JB．4×104JC．4×103JD．4×102J解析：选B。高中生的质量约为50kg，根据动能定理有W＝12mv2＝4.0×1042．(2025·江苏宿迁一模)将一小球从地面竖直向上抛出，小球上升到某一高度后又落回到地面。若该过程中空气阻力大小不变，则()A．在上升过程与下降过程中，重力做的功相同B．在上升过程与下降过程中，重力的冲量相同C．上升过程中小球动量的变化率比下降过程中的大D．整个过程中空气阻力的冲量等于小球动量的变化量解析：选C。根据WG＝Gh可知，重力在上升过程做负功，下降过程做正功，故A错误；上升过程中的加速度大小mg＋f＝ma1，下降过程中的加速度大小mg－f＝ma2，则a1>a2，由于位移相等，根据x＝12at2可知，上升的时间小于下降的时间，根据I＝Gt可知，重力在上升过程中的冲量小于下降过程中的冲量，故B错误；根据动量定理可知3．(2025·江西名校联考)如图所示，建筑工地上有一工人背起一堆质量为m的砖块，将后背看作斜面，后背与水平面的夹角为θ，工人背起砖块后由静止开始沿水平面做匀加速直线运动，加速度大小为a，砖块与工人之间始终保持相对静止，砖块与工人后背之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则在工人向前运动L距离的过程中，工人对砖块做的功为()A．maLB．maLcosθC．μmgLcos2θD．mLsinθa解析：选A。砖块受到的合力F合＝ma，方向水平向前，所以在工人向前运动L距离的过程中，合力对砖做功W＝maL，砖的重力与运动方向垂直，对砖不做功，则人对砖块的作用力(支持力和静摩擦力的合力)所做的功就等于合力的功，即W做＝W＝maL，故A正确。4．(2025·安徽黄山模拟)在校秋季运动会上，张华同学参加铅球比赛，他将同一铅球从空中同一位置A先、后两次抛出，第一次铅球轨迹如图中1所示，第二次铅球轨迹如图中2所示。不计空气阻力，铅球可看作质点。关于两次抛出，下列说法正确的是()A．轨迹1的铅球在空中飞行时间较短B．轨迹1的铅球在A点时重力的功率较小C．轨迹2的铅球在最高点时的动量较小D．两次抛出过程中，轨迹2铅球的重力冲量较小解析：选D。铅球沿轨迹1抛出时，铅球上升的高度较大，根据h＝12gt2可知，轨迹1的铅球上升和下落所用时间均较长，所以轨迹1的铅球在空中飞行时间较长，故A错误；从A点到最高点，竖直方向有vy2＝2gh，由于轨迹1的铅球上升的竖直高度较大，则轨迹1的铅球在A点的竖直分速度较大，根据P＝mgvy可知，轨迹1的铅球在A点时重力的功率较大，故B错误；铅球沿轨迹2运动时水平位移较大，根据vx＝xt可知，由于铅球沿轨迹2在空中飞行时间较短，所以轨迹2的铅球水平速度较大，即铅球在轨迹2最高点的速度较大，轨迹2的铅球在最高点时的动量较大，故C错误；根据5．(2025·宁夏石嘴山期末)数据表明，在电动车事故中，佩戴头盔可防止85%的头部受伤，大大减小损伤程度。头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长至6ms以上，人头部的质量约为2kg，则下列说法不正确的是()A．头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率B．头盔减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量C．事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等D．若事故中头部以6m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最大为2000N解析：选B。根据I＝F·Δt＝Δp，解得F＝ΔpΔt，驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量不变；但佩戴头盔可使头部的撞击时间延长，头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率，故A正确，B错误。头盔对头部的作用力与头部对头盔的作用力等大反向，作用时间相同，所以事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等，故C正确。若事故中头部以6m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最大为F6．(2025·山东高考)一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f＝kv(k为常量)，该光伏电池的光电转换效率为η，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为()A．2kvC．kv2解析：选A。根据题意小车匀速运动，则有F＝f＝kv，小车的机械功率P机＝Fv＝kv2，由于电动机的效率为50%，则有P电＝P机η电＝kv20.5＝2kv2，光伏电池的光电转换效率为η，即η【能力练】7．(2025·福建宁德三模)温福高铁宁德段正在加速建设中，宁德山区雾气重，假设列车在水平长直轨道上运行时，列车周围空气静止，车头前方的空气与水雾碰到车头后速度变为与列车速度相同，空气密度为ρ，空气中单位体积内有n颗小水珠，每颗小水珠的质量为m，车头的横截面积为S，列车以速度v匀速运行。则列车因与空气和水珠冲击而受到的阻力约为()A．(ρ＋nm)SvB．(ρ＋nm)Sv2C．ρSv2＋nmSvD．ρSv＋nmSv2解析：选B。在时间Δt内车头遇到的水珠的质量Δm1＝vΔtSnm，遇到空气的质量Δm2＝vΔtSρ，对这些水珠及空气组成的整体研究，由动量定理FΔt＝(Δm1＋Δm2)v，解得F＝(ρ＋nm)Sv2，由牛顿第三定律可知列车因与空气和水珠冲击而受到的阻力约为F′＝(ρ＋nm)Sv2，故B正确。8．(2025·山东名校联考)如图，一质量均匀分布的木板长度为L，静止在均匀粗糙的水平桌面上，其右端和桌面右端对齐。现给木板一水平向右的瞬时冲量，木板右移4L9后静止。将木板放回原位，桌子右端拼合上一张等高的光滑水平桌面，再给木板同样的瞬时冲量A．L2B．C．2L3解析：选C。第一次根据动能定理有12mv02＝μmg·4L9，其中I＝mv09．(2025·山东滨州二模)我国“巡天号”地外天体采样机器人着陆某小行星时的最后阶段，需通过引擎反推实现减速。机器人以初速度v0＝8m/s垂直接近地表时，引擎提供功率恒定的反向推力，功率的大小P＝2.0×103W，使其速度减小到2m/s。由于存在稀薄大气，空气阻力大小f＝kv(v为速度，系数k＝0.2N·s·m1)，机器人重力保持不变。则速度从8m/s到2m/s的下落过程中，机器人的加速度()A．先增大后减小B．先减小后增大C．一直增大D．一直减小解析：选C。机器人下落过程中，受到重力、空气阻力和反推力作用，根据牛顿第二定律有f＋F－mg＝ma，其中f＝kv，又有F＝Pv，联立解得a＝Pmv+kvm－g，根据不等式关系，当Pmv10．(多选)(2025·陕西汉中二模)风洞实验是了解飞行器空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在风洞中将一质量为m的飞行器(可视为质点)由静止释放，假设飞行器所受风洞阻力方向竖直向上，风洞阻力大小f与飞行器下降速率v的关系为f＝kv，测出飞行器由静止下降h后做匀速直线运动，重力加速度大小为g。关于飞行器下降h的过程，下列说法正确的是()A．飞行器的最大速率为v＝mgB．风洞阻力对飞行器做功为mgh－mC．飞行器运动过程中机械能守恒D．飞行器运动时间为t＝m解析：选AD。飞行器速度最大时加速度为零，则有mg－kvm＝0，解得vm＝mgk，故A正确；对飞行器由动能定理得mgh＋Wf＝12mvm2，解得Wf＝m3g22k2－mgh，故B错误；因风洞阻力会对飞行器做功，故飞行器运动过程中机械能不守恒，故C错误；对飞行器由动量定理得mgt－kvt＝11．(2025·广东高考)如图所示，用开瓶器取出紧塞在瓶口的软木塞时，先将拔塞钻旋入木塞内，随后下压把手，使齿轮绕固定支架上的转轴转动，通过齿轮啮合，带动与木塞相固定的拔塞钻向上运动。从0时刻开始，顶部与瓶口齐平的木塞从静止开始向上做匀加速直线运动，木塞所受摩擦力f随位移大小x的变化关系为f＝f01−xh，其中f0为常量，h为圆柱形木塞的高，木塞质量为m，底面积为S，加速度为a，齿轮半径为r，重力加速度为g，瓶外气压减瓶内气压为Δp且近似不变，瓶子始终静止在桌面上。(提示：可用f­x图线下的“面积”表示(1)木塞离开瓶口的瞬间，齿轮的角速度ω。(2)拔塞的全过程，拔塞钻对木塞做的功W。(3)拔塞过程中，拔塞钻对木塞作用力的瞬时功率P随时间t变化的表达式。解析：(1)木塞的末速度等于齿轮线速度，对木塞，根据运动学公式v2＝2ah根据角速度和线速度的关系v＝ωr联立可得ω＝2a(2)根据题意画出木塞摩擦力与运动距离的关系图如图所示，可得摩擦力对木塞所做的功为Wf＝－12f0对木塞，根据动能定理W＋Wf－mgh－ΔpSh＝12mv2解得W＝mah＋mgh＋12f0h＋ΔpSh(3)设开瓶器对木塞的作用力为F，对木塞，根据牛顿第二定律F－mg－f－ΔpS＝ma速度v′＝at位移x＝12at开瓶器的功率P＝Fv′联立可得P＝magt＋ma2t＋ΔpSat＋f0at－f0a22h答案：(1)2ahr(2)mah＋mgh＋12f0h＋ΔpSh(3)P＝magt＋ma2t＋ΔpSat＋f0at－【创新练】12．(2025·河北高考)如图，一长为2m的平台，距水平地面高度为1.8m。质量为0.01kg的小物块以3m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取10m/s2。(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离。(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45m，物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1s。求物块第一次与地面接触过程中，所受弹力冲量的大小，以及物块弹离地面时水平速度的大小。解析：(1)小物块在平台做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有a＝μg则小物块从开始运动到离开平台有vx2−小物块从平台飞出后做平抛运动有h＝12gt12，x联立解得x＝0.6m。(2)物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45m，则物块弹起至最大高度