2022高考物理大二輪復(fù)習(xí) 階段訓(xùn)練2 功和能 動量一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,15題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,68題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得7分,選對但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2018·全國卷)高鐵列車在啟動階段的運(yùn)動可看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。在啟動階段,列車的動能()A.與它所經(jīng)歷的時(shí)間成正比B.與它的位移成正比C.與它的速度成正比D.與它的動量成正比2.小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上,P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量,懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起,使兩繩均被水平拉直,如圖所示。將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點(diǎn),()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的動能一定小于Q球的動能C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度3.如圖所示,水平傳送帶兩端點(diǎn)A、B間的距離為l。若傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài),把一個(gè)小物塊放到右端的A點(diǎn),某人用恒定的水平拉力F1使小物塊以速度v1勻速滑到左端的B點(diǎn)。若傳送帶的上表面以v2的速度勻速向左運(yùn)動,此人用水平恒力F2拉物塊,使物塊以相對于傳送帶為v1的速度從A滑到B,下列說法正確的是()A.F2大于F1B.F2做的功等于F1做的功C.F2的功率等于F1的功率D.兩種情況下物塊與皮帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量相同4.如圖所示,豎直平面內(nèi)的軌道和都由兩段細(xì)直桿連接而成,兩軌道長度相等,用相同的水平恒力將穿在軌道最低點(diǎn)B的靜止小球,分別沿和推至最高點(diǎn)A,所需時(shí)間分別為t1、t2,動能增量分別為Ek1、Ek2。假定球在經(jīng)過軌道轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后速度大小不變,且球與和軌道間的動摩擦因數(shù)相等,則()A.Ek1>Ek2,t1>t2B.Ek1=Ek2,t1>t2C.Ek1>Ek2,t1<t2D.Ek1=Ek2,t1<t25.質(zhì)量為10 kg的物體,在變力F的作用下沿x軸做直線運(yùn)動,力F隨坐標(biāo)x的變化情況如圖所示。物體在x=0處,速度為1 m/s,不計(jì)一切摩擦,則物體運(yùn)動到x=16 m處時(shí),速度大小為()A.2 m/sB.3 m/sC.4 m/sD. m/s6.一升降機(jī)的底部裝有若干彈簧,如圖所示,設(shè)在某次事故中,升降機(jī)吊索在空中斷裂,忽略摩擦阻力,則升降機(jī)在從彈簧下端觸地后直到最低點(diǎn)的一段運(yùn)動過程中()A.先處于失重狀態(tài)然后處于超重狀態(tài)B.重力的功率不斷減小C.機(jī)械能不斷減小D.機(jī)械能保持不變7.如圖所示,質(zhì)量為m的一輛小汽車從水平地面AC上的A點(diǎn)沿斜坡勻速行駛到B點(diǎn),B距水平面高h(yuǎn),以水平地面為零勢能面,重力加速度為g。小汽車從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中(空氣阻力不能忽略),下列說法正確的是()A.合外力做功為零B.合外力做功為mghC.小汽車的機(jī)械能增加量為mghD.牽引力做功為mgh8.如圖甲所示,在豎直平面內(nèi)固定一光滑的半圓形軌道ABC,小球以一定的初速度從最低點(diǎn)A沖上軌道,圖乙是小球在半圓形軌道上從A運(yùn)動到C的過程中,其速度的二次方與其對應(yīng)高度的關(guān)系圖象。已知小球在最高點(diǎn)C受到軌道的作用力為1.25 N,空氣阻力不計(jì),g取10 m/s2,B點(diǎn)為AC軌道的中點(diǎn),下列說法正確的是()A.小球質(zhì)量為0.5 kgB.小球在B點(diǎn)受到軌道作用力為4.25 NC.圖乙中x=25 m2/s2D.小球在A點(diǎn)時(shí)重力的功率為5 W二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(14分)如圖所示,軌道ABC被豎直地固定在水平桌面上,A距離水平地面高H=0.75 m,C距離水平地面高h(yuǎn)=0.45 m。一質(zhì)量m=0.10 kg的小物塊自A點(diǎn)從靜止開始下滑,從C點(diǎn)以水平速度飛出后落在水平地面上的D點(diǎn)?，F(xiàn)測得C、D兩點(diǎn)的水平距離為x=0.60 m。不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2。求:(1)小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間;(2)小物塊從C點(diǎn)飛出時(shí)速度的大小;(3)小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中克服摩擦力做的功。10.(15分)如圖所示,質(zhì)量為m0=4 kg的木板靜止在光滑的水平面上,在木板的右端放置一個(gè)質(zhì)量m=1 kg、大小可以忽略的鐵塊,鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)=0.4,在鐵塊上加一個(gè)水平向左的恒力F=8 N,鐵塊在長l=6 m的木板上滑動。g取10 m/s2。求:(1)經(jīng)過多長時(shí)間鐵塊運(yùn)動到木板的左端;(2)在鐵塊到達(dá)木板左端的過程中,恒力F對鐵塊所做的功;(3)在鐵塊到達(dá)木板左端時(shí),鐵塊和木板的總動能。11.(15分)如圖所示,AB是傾角為=30°的粗糙直軌道,BCD是光滑的圓弧軌道,AB恰好在B點(diǎn)與圓弧相切,圓弧的半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,結(jié)果它能在兩軌道上做往返運(yùn)動。已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,物體與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度為g。(1)求物體對圓弧軌道最大壓力的大小。(2)求物體滑回軌道AB上距B點(diǎn)的最大距離。(3)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離l應(yīng)滿足什么條件,才能使物體順利通過圓弧軌道的最高點(diǎn)D?答案：1.B解析 高鐵列車啟動階段可看作初速度為零的勻加速運(yùn)動,則列車所受合外力恒定,由動能定理Ek=F·x,Ek與位移成正比。另外,Ek=mv2=ma2t2=,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.C解析 設(shè)繩長為l,從水平位置到最低點(diǎn),根據(jù)動能定理,mgl=mv2,可得 v=。已知lP<lQ,所以vP<vQ,A選項(xiàng)錯(cuò)誤。因Ek=mv2,mP>mQ,又 vP<vQ,動能大小不能確定,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;在最低點(diǎn),拉力與重力的合力提供向心力,FT-mg=m,聯(lián)立可得 FT=3mg,只與質(zhì)量有關(guān),因?yàn)閙P>mQ,所以FTP>FTQ,C選項(xiàng)正確;向心加速度a=2g,與質(zhì)量和繩長均無關(guān)系,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.B解析 兩種情況下物體都做勻速直線運(yùn)動,物體處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知,拉力等于滑動摩擦力,由于兩種情況下滑動摩擦力Ff相等,則拉力相等,即F1=F2,故A錯(cuò)誤;設(shè)AB的長度為l,拉力大小為F,滑動摩擦力大小為Ff。當(dāng)傳送帶不運(yùn)動時(shí),拉力做功W1=Fl,物體從A運(yùn)動到B的時(shí)間t1=,因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q1=Ffl。當(dāng)傳送帶運(yùn)動時(shí),拉力做功W2=Fl,物體從A運(yùn)動到B的時(shí)間t2=<t1,因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q2=Ffv1t2。拉力做功功率P1=,P2=,比較可知W1=W2,P1<P2。又v1t2<v1t1,v1t1=l,得Q1>Q2。故B正確,C、D錯(cuò)誤。故選B。4.B解析 因?yàn)槟Σ亮ψ龉f=(mgcos +Fsin )·s=mgx+Fh,可知沿兩軌道運(yùn)動,摩擦力做功相等,根據(jù)動能定理得WF-mgh-Wf=Ek,知兩次情況拉力做功相等,摩擦力做功相等,重力做功相等,則動能的變化量相等。作出在兩個(gè)軌道上運(yùn)動的速度時(shí)間圖線如圖所示,由于路程相等,則圖線與時(shí)間軸圍成的面積相等,由圖可知,t1>t2。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。故選B。5.B解析 本題考查動能定理,意在考查F-x圖象中圖線與橫軸圍成的面積表示功的知識。由題圖可知F-x圖線與橫軸圍成的面積表示功,由動能定理可知W=mv2-,經(jīng)計(jì)算可得v=3 m/s,B正確。6.AC解析 升降機(jī)在下落過程中,受到豎直向下的重力和豎直向上的彈簧的彈力作用,且彈力逐漸增大,則升降機(jī)先向下加速,后減速,故升降機(jī)先處于失重狀態(tài)然后處于超重狀態(tài),選項(xiàng)A正確;升降機(jī)的重力的功率P=mgv,其先增大后減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;除重力做功外,彈簧的彈力對其做負(fù)功,機(jī)械能減小,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.AC解析 汽車勻速運(yùn)動,動能不變,則根據(jù)動能定理可知,合外力做功為零,故A正確、B錯(cuò)誤;小汽車動能不變,重力勢能增加了mgh,則可知小汽車機(jī)械能增加量為mgh,故C正確;對上升過程由動能定理可知,牽引力的功等于重力勢能的增加量和克服阻力做功之和,故牽引力做功一定大于mgh,故D錯(cuò)誤。8.BC解析 由題圖乙可知,小球在C點(diǎn)的速度大小為v=3 m/s,軌道半徑R=0.4 m,因小球所受重力與彈力的合力提供向心力,所以小球在C點(diǎn)有mg+F=,代入數(shù)據(jù)得m=0.1 kg,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由機(jī)械能守恒可知,小球在B點(diǎn)的速度mv2+mgR=,解得=17 m2/s2,因在B點(diǎn)是彈力提供向心力,所以有FB=,解得F=4.25 N,選項(xiàng)B正確;再由機(jī)械能守恒定律可得,mv2+2mgR=,解得小球在A點(diǎn)的速度v0=5 m/s,所以題圖乙中x=25 m2/s2,選項(xiàng)C正確;因小球在A點(diǎn)時(shí)重力與速度方向垂直,所以重力的功率為0,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.答案 (1)0.3 s(2)2 m/s(3)0.1 J解析 (1)小物塊從C水平飛出后做平拋運(yùn)動,由h=gt2得小物塊從C到D運(yùn)動的時(shí)間t=0.3 s。(2)從C到D,小物塊水平方向做勻速直線運(yùn)動,v=得v=2 m/s此速度即小物塊從C點(diǎn)飛出時(shí)的速度。(3)物塊從A運(yùn)動到C的過程中,根據(jù)動能定理得mg(H-h)-Wf=mv2-0則克服摩擦力做功Wf=0.1 J。10.答案 (1)2 s(2)64 J(3)40 J解析 (1)鐵塊與木板間的滑動摩擦力Ff=mg=0.4×1×10 N=4 N鐵塊的加速度a1= m/s2=4 m/s2木板的加速度a2= m/s2=1 m/s2鐵塊滑到木板左端的時(shí)間為t則a1t2-a2t2=l代入數(shù)據(jù)解得t=2 s。(2)鐵塊位移s1=a1t2=×4×22 m=8 m木板位移s2=a2t2=×1×22 m=2 m恒力F對鐵塊做的功W=Fs1=8×8 J=64 J。(3)鐵塊的動能EkA=(F-Ff)s1=(8-4)×8 J=32 J木板的動能EkB=Ffs2=4×2 J=8 J鐵塊和木板的總動能Ek總=EkA+EkB=32 J+8 J=40 J。11.答案 (1)3mg(1-)(2)R(3)lR解析 (1)根據(jù)幾何關(guān)系可得PB=R從P點(diǎn)到E點(diǎn)根據(jù)動能定理,有mgR-mgcos ·PB=-0代入數(shù)據(jù)解得vE=在E點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=m解得FN=3mg(1-)。(2)設(shè)物體滑回到軌道AB上距B點(diǎn)的最大距離為x,根據(jù)動能定理,有mg(BP-x) sin -mgcos (BP+x)=0代入數(shù)據(jù)解得x=R。(3)物體剛好到達(dá)最高點(diǎn)D時(shí),有mg=m解得v=從釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)D的過程,根據(jù)動能定理,有mg(lsin -R-Rcos )-mgcos ·l=mv2-0代入數(shù)據(jù)解得l=R所以只有l(wèi)R,物體才能順利通過圓弧軌道的最高點(diǎn)D。