【物理】2020届一轮复习人教新课标功和能单元过关练（解析版)

【物理】2020届一轮复习人教新课标功和能单元过关练（解析版)

‎2020年高考物理考点精选精炼：功和能（提升卷)（解析版)‎ ‎1．质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面。下列说法中正确的是（ ）‎ A．物体的动能增加 B．重力做功 C．物体的重力势能减少了 D．物体的机械能减少 ‎ ‎2．如图所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用，到达距地面深度为h的B点速度减为零．不计空气阻力，重力加速度为g．关于小球下落的整个过程，下列说法中正确的是( )‎ A．小球的机械能减少了mg(H＋h)‎ B．小球所受阻力的冲量小于 C．小球克服阻力做的功为mgh D．小球动量的改变量等于所受阻力的冲量 ‎3．如图所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达高为的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为（　　）‎ A． B． C． D．0‎ ‎4．如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置由静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A．斜劈对小球的弹力不做功 B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒 C．斜劈的机械能守恒 D．小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量 ‎5．以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，运动中空气阻力大小恒为f，则小球从抛出点到再回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功应为（ ）‎ A．0 B．-fh C．-2fh D．-4fh ‎6．在同一高度以相同速率将手中质量相同的小球分别以上抛、下抛、平抛三种不同的方式抛出（　　）‎ A．三个小球落地的速度相同 B．三个小球从抛出到落地过程中重力做功不相同 C．三个小球落地时动能相同 D．三个小球从抛出到落地过程中重力的平均功率相同 ‎7．如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力（ ）‎ A．一直做负功 B．一直不做功 C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心 ‎8．质量不同而初动量相同的两个物体，在水平地面上由于摩擦力的作用而停止运动，它们与地面间的动摩擦因数相同，比较它们的滑行时间和滑行距离，则(　　)‎ A.两个物体滑行的时间一样长 B.质量大的物体滑行的时间较长 C.两个物体滑行的距离一样长 D.质量小的物体滑行的距离较长 ‎9．（多选）‎ 在机场和火车站可以看到对行李进行安全检查用的水平传送带如图所示，设某机场的传送带匀速前进的速度为0.4m/s，某行李箱的质量为10kg，行李箱与传送带之间的动摩擦因数为0.2，传送带的长度为2m。当旅客把这个行李箱小心地放在传送带上，通过安全检查的过程中，g取10m/s2，则 A．行李箱做加速运动的加速度为2m/s2‎ B．传送带对行李箱做的功和行李箱对传送带做的功一样多 C．传送带对行李箱一直做正功 D．传送带和行李箱之间产生的热量为0.8J ‎10．（多选）我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，AB部分是倾角为θ=37°的助滑雪道，BC部分是半径为25m的光滑圆弧轨道，二者相切于B点，圆弧最低点C点的切线沿水平方向，CD部分为倾角θ2=30°的着陆坡。一运动员连同滑板可视为质点，从A点由静止滑下，到C点后沿水平方向飞出，安全落在着陆坡上的E点，不计空气阻力，已知CE=30m，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6。则 A．运动员到达C点时，对轨遒的压力大小为运动员本身重力的1.9倍 B．运动员到达B点时的速度大小为10m/s C．若运动员从助滑雪道不同位置由静止滑下，则运动员落在着陆坡上的速度方向与坡面CD的夹角都相同 D．若运动员从助滑雪道不同位置由静止滑下且以不同速度v0从C点飞出时，运动员落在着陆坡上的速度大小与v0成正比 ‎11．（多选）如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放滑块，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．换用相同材料、质量为m2的滑块 ‎(m2>m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程．不计滑块经过B点时的机械能损失，下列说法正确的是( )‎ A．两滑块到达B点的速度相同 B．两滑块沿斜面上升过程中的加速度相同 C．两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同 D．两滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量相同 ‎12．（多选）如图所示，轻杆一端固定质量为m的小球，另一端固定在转轴上，轻杆长度为R，可绕水平光滑转轴O在竖直平面内转动将轻杆从与水平方向成30°角的位置由静止释放若小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变当小球运动到最低点P时，轻杆对小球的弹力大小为 。方向竖直向上，下列说法正确的是( )‎ A.小球受到的空气阻力大小为 B.小球运动到P点时的速度大小为 C.小球能运动到与O点等高的Q点 D.小球不能运动到与O点等高的Q点 ‎13．利用如图所示图装置做“验证机械能守恒定律”实验。‎ ‎（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。‎ A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码）‎ ‎（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量＝___________，动能变化量＝___________。（用已知或测量的物理量表示）‎ ‎（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是___________。‎ A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法 ‎（4）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2-h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确______（选“正确”或“不正确”填入）。‎ ‎14．某实验小组成员用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，所用重物的质量为m。‎ ‎（1）如图乙所示为实验中打出一条纸带，在纸带上选取连续的五个点记为A,B,C.D,E.测出A距起始点O的距离为，点AC间的距离为，点CE间的跟离为，使用交流电的频率为f，则打点C时重物的速度大小为_____;若当地的重力加速度为g,选取从O到C的过程验证机械能守恒，则只要验证表达式______成立即可。‎ ‎（2）若小组成员再次进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到打出的起始点O了，如图丙所示。于是他们利用剩余的纸带进行如下的测量:以A点为起点，测量各点到A点的距离h，计算出物体下落到各点的速度v。，并作出v²- h图象，如图丁所示。图中给出了a.b,c三条直线，他作出的图象应该是直线_____（填a、b或c）；由图象得出A点到起始点O的距离为_____cm(结果保留三位有效数字)。‎ ‎（3）由于阻力的存在影响了该实验精度，某同学利用纸带上多个计时点到O点的距离h ‎，算出了打这些计时点时重物对应的速度v,以h为横轴，以为纵轴画出了如图戊所示的图线。测得图线的斜率为k，则重物和纸带受到的阻力大小为________。‎ ‎15．如图所示为某同学设计的投射装置，水平地面上固定一根内壁光滑的细管道，管道下端固定在水平地面上，管道竖直部分长度为，部分是半径为的四分之一圆弧，管口沿水平方向，为圆弧的圆心。与圆心水平距离为的竖直墙壁上固定一个半径为的圆形靶子，圆心与等高，为靶子的最高点和最低点。管道内处有一插销，挡住下面的小球，弹簧上端与小球并未连接，弹簧下端固定在金属杆上，可上下调节，改变弹簧压缩量。小球质量为且可视为质点，不计空气阻力和弹簧的质量，重力加速度为。为了让小球击中靶子，则:‎ ‎(1)小球对管道处的最大压力；‎ ‎(2)弹簧储存的弹性势能的范围。‎ ‎16．如图所示，倾斜轨道AB有缺口的圆轨道BCD相切于 B，轨道与地面向切与C点，圆轨道半径R＝1m，两轨道载同一竖直平面内，D是圆轨道的最高点，把一个质量为m＝2kg小球从斜轨道上某处有静止释放，它下滑到C进入圆轨道，‎ ‎(1)若轨道光滑，想要使它恰好通过D点，求A点高度．‎ ‎(2)若轨道粗糙，将小球放到3.5m高处，也使它恰好通过D点，求阻力做功？‎ ‎17．如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静置于水平面。用恒力F拉木板B，使它做初速度为零的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0 kg，A、B之间的动摩擦因数μ1= 0.05，B与水平面之间的动摩擦因数μ2= 0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10 m/s2。求：‎ ‎(1)物体A与木板B刚相对滑动时，拉力F1的大小？‎ ‎(2)若拉力F2=5 N，在拉力作用下木板B移动2 m时，木板B的动能？‎ ‎(3)若拉力F由电动机通过细线牵引来提供，t0 = 0时，使木板B做初速度为零，加速度aB = 1.0 m/s2的匀加速直线运动。当t1 = 1.0 s时，将电动机的输出功率立即调整为= 5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t2 = 3.8 s时物体A的速度为1.2 m/s。则在t1 = 1.0 s到t2 = 3.8 s这段时间内木板B的位移为多少？‎ ‎18．如图所示，为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置。滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成，其中倾斜直轨AB与水平直轨CD长均为，小环与两段直轨道间的动摩擦因数均为μ=1/3。圆弧形轨道APD和BQC均光滑，BQC的半径为，APD的半径为，AB、CD与两圆弧形轨道相切，O2A、O1B与竖直方向的夹角均为θ =37°.现有一质量为的小环穿在滑轨上，以某一初速度从B点开始沿AB向上运动，并恰能通过滑轨最高点，经过轨道连接处均无能量损失。g取10m/s2，，，，，，.求：‎ ‎（1）小球从B点出发的初速度v0；‎ ‎（2）小球第一次到达圆弧C点时对轨道的压力；‎ ‎（3）小球最后停在何处.‎ ‎ 参考答案 ‎1．A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 物体以g/3的加速度向下运动，对物体受力分析可知，物体受到重力之外，一定还受到向上的拉力的作用，根据力对物体的做功的情况，可以分析物体的能量的变化的情况．‎ ‎【详解】‎ 设物体所受的阻力大小为f。对物体，由牛顿第二定律得 mg-F=m，所以阻力f=mg。物体下降h时，重力做的功为mgh，所以物体的重力势能减少mgh，故BC错误；由动能定理可得，W总=△EK，即物体的动能增加△EK=mah=mgh，故A正确；物体下降h时，阻力做的功为-fh=-mgh，所以物体的机械能减少mgh，故D错误；故选A。‎ ‎【点睛】‎ 本题的关键要的掌握常见的功与能的关系：重力做功是重力势能变化的量度；合力做功是动能变化的量度；重力之外的其他力做的总功是机械能变化的量度．‎ ‎2．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AC．从A到B的过程中小球受到的重力与阻力做功，由动能定理可得：，可知，小球克服阻力做的功大小等于重力做的功，为，由功能关系可知，小球克服阻力做的功等小球机械能的减小量，故A正确，C错误；‎ B．小球到达地面的速度：选取向下为正方向，设小球陷入泥潭的过程中的时间为t，则：，解得：，故B错误；‎ D．小球的初速度与末速度都是0，所以小球的动量的变化量等于0，根据冲量的定义可知，小球受到的阻力的冲量不等于0，故D错误。‎ ‎3．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.根据重力做功方程可知：，BCD错误A正确 ‎4．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 斜面对小球的弹力垂直斜面向上，与小球位移的夹角为钝角，所以该弹力对小球做负功，故A错误；球和斜劈组成的系统中，只有重力势能和动能相互转化，机械能守恒，小球重力势能的减少量等于小球动能增加量与斜劈动能的增加量之和，故B正确；D错误；由于小球对斜劈的弹力做功，所以斜劈的机械能不守恒，故C错误；故选B ‎5．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 上升过程：空气阻力对小球做功W1=-fh；下落过程：空气阻力对小球做功W2=-fh；则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为W=W1+W2=-2fh，故选C。‎ ‎6．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据动能定理，有mgh=Ek2-Ek1，故末动能相同，速度大小相同，但是速度方向不同，故A错误，C正确；重力做功与路径无关，只与初、末位置高度差有关，故重力对三个物体做功相同，都等于mgh，故B错误；三个物体运动的时间不同，而重力做功相等，故根据，重力做功的平均功率不同，故D错误。‎ ‎7．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 大圆环是光滑的，则小环和大环之间没有摩擦力；大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功，故A错误，B正确；小环在运动过程中，在大环的上半部分运动时，大环对小环的支持力背离大环圆心，运动到大环的下半部分时，支持力指向大环的圆心，故CD错误。‎ ‎8．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 木块只在摩擦力的作用下运动，根据动量定理，可以求得滑行时间之比；根据动能定理可以求得它们的位移之比．‎ ‎【详解】‎ A、B、根据动量定理得：-μmgt=0-mv，则得：，由题意两个木块的初动量mv相同，μ相同，则，故质量小的物体滑行时间比较长；故A错误，B错误.‎ C、D、根据动能定理得：，则得：，P、μ相同，则得，故质量小的物体滑行路程比较长；故C错误，D正确.‎ 故选D.‎ ‎【点睛】‎ 根据动量定理求解时间之比，根据动能定理求解路程之比，是常用方法，也可以根据质量和速度之间的关系，由牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律列式求解．‎ ‎9．AD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 行李开始运动时由牛顿第二定律有：，所以得：a=2m/s2，A正确；行李箱先加速，则加速到v=0.4m/s的位移为m<2m，说明行李箱先加速后匀速，则加速时间为s，这段时间传送带的位移为m，所以行李箱对传送带做的功J；根据动能定理，可知传送带对行李箱做的功等于行李箱动能的增加量J，所以传送带对行李箱做的功小于行李箱对传送带做的功，B错误；当行李箱与传送带共速后，将做匀速运动，此时行李箱与传送带之间没有摩擦力作用，即传送带对行李箱不做功，C错误；传送带和行李箱之间产生的热量为J，D正确。‎ ‎10．ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.设运动员在C点的速度为，在CD上有平抛运动可得：，,有以上两方程可得：，在C点有圆周运动的知识可得：，压力大小为运动员本身重力的比为：，有以上方程可得：。故A正确。‎ B.有B到C有动能定理可得：，解之得：。故B错误。‎ C. 运动员落在着陆坡上的速度方向与水平方向的夹角为，由平抛运动的规律可得：，所以是定值，所以运动员落在着陆坡上的速度方向与坡面CD的夹角都相同。故C正确。‎ D. 运动员落在着陆坡上的速度大小，由平抛运动的规律可得，因为是定值，所以运动员落在着陆坡上的速度大小与v0成正比。故D正确。‎ ‎11．BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、两次实验，弹簧压缩形变是相同的，所以弹性势能相等，两滑块到达B点的动能是相等的，，又m2>m1，所以v1>v2，两滑块到达B点的速度不相同，A错误 B、根据牛顿运动定律可得，沿斜面上升时，物体收到重力、支持力、摩擦力，将重力垂直斜面和平行斜面分解，可得，，两滑块材料相同，B正确 C、设初始弹簧压缩了x，滑块沿斜面运动的距离为s，根据能量守恒可知，所以，C正确 D、滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量，D正确 ‎12．AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.小球运动到P点时，根据牛顿第二定律可得 解得小球在P点的速度大小为 根据动能定理可得：‎ 解得 故A符合题意，B不符合题意。‎ CD.假设小球能运动到与O点等高的Q点，则阻力大小为，根据动能定理可得：‎ 解得 故小球能运动到与O点等高的Q点，且达到Q的速度刚好为零，故C符合题意D不符合题意。‎ ‎13．AB mghB C 不正确（还需要近一步判断图像的斜率是否接近2g） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 第一空. 打点计时器需要交流电源；处理纸带求速度和重力势能减小量需要刻度尺测量长度；本实验可以不测量物体的质量，AB正确C错误。‎ 第二空. 从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量等于重力做的功 。‎ 第三空. 根据运动学规律可知，打B点的速度 ，所以动能增加量 ‎ 。‎ 第四空. 实验中由于存在空气阻力和摩擦阻力做负功，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，C正确ABD错误。‎ 第五空. 若机械能守恒，有 ，则 ，可知v2-h图线为过原点的一条倾斜直线，只有斜率为2g才能说明机械能守恒，故不正确。‎ ‎14． g（）=（）²f² a 10.0 mg-mk ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）[1]打C点时的速度 ‎[2]从O到C的过程要验证机械能守恒定律，只要验证m g（）=成立，即验证g（）=（）²f²成立即可。‎ ‎（2）[3]以A点为起点，测量各点到A点的距离h，由于A点速度不为零，可知h=0时，纵轴坐标不为零，可知正确的图线为a；‎ ‎[4]起始位置时，速度为零，由图可知A点到起始点O的距离为10. 0 cm 。‎ ‎（3）[5]由v²=2ah。，得，由此图象的斜率k表示加速度，根据牛顿第二定律可得 mg-f=mk 重物和纸带收到的阻力大小为f=mg-mk。‎ ‎15．（1），方向竖直向下（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）因管口处于水平，小球从点离开后做平抛运动 水平位移 竖直位移，‎ 要使小球打到靶子上，小球下落的高度为 小球下落的时间为，‎ 所以小球从处离开时的速度为 当时，轨道内侧对小球提供支持力，所以当时，小球对轨道压力最大 由牛顿第二定律可知 解得，‎ 由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小 压力的方向竖直向下 ‎（2）小球由至运动过程中，根据能量守恒可知，取所在水平面为零势能面 由此求得 ‎16．（1）2.5m（2）﹣20J ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)由临界条件可求得D点的速度，再对全程由动能定理可求得A点的高度；‎ ‎(2)对全程由动能定理可求得阻力做功情况．‎ ‎【详解】‎ ‎(1)要使小球恰好通过D点，由向心力公式可得：‎ 对全程由动能定理可知：‎ 联立解得：H＝2.5m ‎(2)由动能定理可得：‎ 联立解得：Wf＝-20J ‎【点睛】‎ 本题考查动能定理及向心力公式的综合应用，要注意正确理解恰好通过最高点时，重力恰好等于向心力．‎ ‎17．（1）F1= 6 N（2）EkB = 1J（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1) 物体A相对木板B刚滑动时，对物体A受力分析有 μ1mAg = mAa ①‎ 对木板B受力分析有 F1－μ1mAg－μ2（mA+mB）g = mB a ②‎ 联立①②解得：F1= 6N ‎(2)因F2=5 N＜F1，物体A相对木板B静止，在F2作用下一起加速，对物体A、木板B整体分析，根据动能定理有F2 s－μ2（mA+mB）gs = （mA+mB）v2－0 ③‎ 根据动能表达式EkB = mBv2 ④‎ 联立①②解得EkB = 1 J ‎ ‎(3)t1=1.0 s时，对木板B分析有 ⑤‎ 电动机的输出功率调整为5 W时，，‎ 解得 ⑥‎ 木板B受力满足 ⑦‎ 所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则继续在B上做加速aA =μ1g =0.5m/s2的匀加速直线运动直到A、B速度相等。‎ 设这一过程时间为t`，有v1=aA（t1+t`） ⑧‎ 这段时间内木板B的位移 ⑨‎ A、B速度相同后，由于，且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动，‎ ‎ ⑩‎ 代入数据解得木板B在t1 = 1.0 s到t2 = 3.8 s时间内的位移 ‎18．（1） （2） （3）距C点处 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）要使小球恰能通过大圆弧的最高点，则需满足：‎ 代入数据，解得 ‎（2）小球第一次到轨道上C点时：‎ 代入 解得 由牛顿第三定律得：对轨道的压力 ‎（3）由第一问分析可知，小球再次到达B点时还有动能，设小球沿AB向上运动的位移为s 则有：‎ 代入解得 小球继续向下运动，到B点时的动能为 代入解得 ‎ 因，故小球无法继续上升到B点，滑到BQC某处后开始下滑，之后受摩擦力作用，小球最终停在CD上的某点。‎ 由动能定理：‎ 解得： 即小球最后停在C点左侧距C点处.‎