2020屆高考物理復(fù)習(xí)：功和能專項(xiàng)練習(xí)

1、2020屆 高考物理 功和能專項(xiàng)練習(xí)（含答案）1.如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài).小物塊的質(zhì)量為m,從A點(diǎn)向左沿水平地面運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧后被彈回，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)恰好靜止.物塊向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為s,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 由重力加速度為g,彈簧未超出彈性限度.在上述過程中A.彈簧的最大彈力為科mgB.物塊克服摩擦力做的功為2科mgsC.彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgsD.物塊在A點(diǎn)的初速度為J2pgs【答案】BC2.下列關(guān)于功和機(jī)械能的說法，正確的是（）A.在有阻力作用的情況下，物體重力勢(shì)能的減少不等于重力對(duì)物體所做的功B.合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量C.物體的重力勢(shì)能是物體與地球

2、之間的相互作用能，其大小與勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)D.運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量一定等于其重力勢(shì)能的增加量3.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為 R的圓弧軌道，半彳5OA水平、 OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為 m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由 下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn) B時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力。已知AP=2R, 重力加速度為g,則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過程中A.重力彳功2mgRB.機(jī)械能減少mgR1-C.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功一mgR2答：D4.目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半 徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的

3、作用， 則下列判斷正確的是A.衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小B.由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小C.由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小答：BD5.靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不計(jì)空氣阻力，在EEEEttC沿斜面向上HAC7彈簧盒12C.墊塊的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C.機(jī)械能損失了 mgHH,則此過程中，物塊的B.摩擦力做功消耗機(jī)械能A.動(dòng)能損失了 2mgHD .彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.動(dòng)能損失了 mgH做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小等于重力加速度的大小6.如圖，一固定斜面傾角為30, 一質(zhì)量為m的小物塊自

4、斜面底端以一定的初速度D,機(jī)械能損失了 -mgH2m30o. O上tCJ O BO AO D圖9整個(gè)上升過程中，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化關(guān)系是8.如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，左端由導(dǎo)線相連，導(dǎo)體棒垂直靜置于導(dǎo)軌上構(gòu)成回路。在外力F作用下，回路上方的條形磁鐵豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。在勻速運(yùn)動(dòng)過程中外力 F做功Wf,磁場(chǎng)力對(duì)導(dǎo)體棒做功W-,磁鐵克服磁場(chǎng)力做功W2,重力對(duì)磁鐵做功Wg,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導(dǎo)體棒獲得的動(dòng)能為Ek。則(BCD )(8) W2-Wi=Q(C) W尸Ek(D) Wf+Wg=Q+Eq9 .如圖，一質(zhì)量為 m,長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩 PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地

5、豎直向上拉起至 M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端 P相距11。重力加速度大小為 go在此3過程中，外力做的功為1mgl B. 1mgl C. 1mgl D. 1mgl 9632答:10 .火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步。如圖所示，火箭在返回地面前的某段運(yùn)動(dòng)，可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動(dòng)，最后撞落在地面上。不計(jì)火星質(zhì)量的變化，則A.火箭在勻速下降過程中機(jī)械能守恒B.火箭在減速下降過程中攜帶的檢測(cè)儀器處于失重狀態(tài)C.火箭在減速下降過程中合力做功，等于火箭機(jī)械能的變化D.火箭著地時(shí)，火箭對(duì)地的作用力大于自身的重力【答案】D11 .如圖所示，固定的豎直光滑長(zhǎng)桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端

6、連接，彈簧的另一端連接在墻上，并且處于原長(zhǎng)狀態(tài)，現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng),圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?L (未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(B )5ULJL mA、圓環(huán)的機(jī)械能守恒B、彈簧彈性勢(shì)能變化了 73mgLUC、圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)，所受合力為零D、圓環(huán)重力勢(shì)能與彈簧彈性勢(shì)能之和保持不變12 .如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為 m、套在粗糙豎直固定桿 A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過 B處的速度最大，到達(dá) C處的速度為零，AC = h.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能g.則圓環(huán)(BD )回到

7、A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為(A)下滑過程中，加速度一直減小(B)下滑過程中，克服摩擦力做的功為1mv24(C)在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為 1 mv2 -mgh4(D)上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度13.如圖，一半徑為 R,粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落，恰好從 P點(diǎn)進(jìn)入軌道。質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為 4mg, g為重力加速度的大小。用 W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功。則A.1一一 一一.= -mgR,質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá) Q點(diǎn)B.1 mgR ,質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn) 2C.QB

8、,繼續(xù)上升一段距離D.1 -mgR ,質(zhì)點(diǎn)到達(dá) 2QB,繼續(xù)上升一段距離14.如圖，質(zhì)量相同的兩物體a、b,用不可伸長(zhǎng)的輕繩跨接在同一光滑的輕質(zhì)定滑輪兩側(cè),a在水a(chǎn)開始則從撤去外力到物塊速度第一次減為零的過程，兩物塊A.最大速度相同B.最大加速度相同C.上升的最大高度不同D .重力勢(shì)能的變化量不同平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上。初始時(shí)用力壓住b使a、b靜止，撤去此壓力后,運(yùn)動(dòng)，在a下降的過程中，b始終未離開桌面。在此過程中（A . a的動(dòng)能小于b的動(dòng)能B.兩物體機(jī)械能的變化量相等C. a的重力勢(shì)能的減小量等于兩物體總動(dòng)能的增加量D.繩的拉力對(duì)a所做的功與對(duì)b所做的功的代數(shù)和為零【答案】AD1

9、5 .如圖，兩根相同的輕質(zhì)彈簧，沿足夠長(zhǎng)的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部擋板上，斜面固定不動(dòng)。質(zhì)量不同、形狀相同的兩物塊分別置于兩彈簧上端?，F(xiàn)用外力作用在物塊上， 使兩彈簧具有相同的壓縮量,若撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上彈出并離開彈簧,答案：C16 .如圖所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連.彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于。點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）.物塊的質(zhì)量為m, AB =a,物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為現(xiàn)用水平向右經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)的力將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，拉力做的功為 W.撤去拉力后物塊由靜止向左運(yùn)動(dòng),B點(diǎn)時(shí)速度為零.重力加速度為g.則上述過程中1(A)物塊在A點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能等

10、于 W - kmga3(B)物塊在B點(diǎn)時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能小于 W - Nmga2(C)經(jīng)。點(diǎn)時(shí)物塊的動(dòng)能小于 W - Nmga(D)物塊動(dòng)能最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能小于物塊在B點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能答案：BC17 .如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于。點(diǎn)，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點(diǎn)。已知M、N兩點(diǎn)處，彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且/ ONM/OMNE。在小球從 M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中A .彈力對(duì)小球先做正功后做負(fù)功B .有兩個(gè)時(shí)刻小球的加速度等于重力加速度C.彈簧長(zhǎng)度最短時(shí)，彈力對(duì)小球做功的功率為零D.小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢(shì)

11、能差【答案】BCD18 .題7圖為“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在月球上著陸最后階段的示意圖。首先在發(fā)動(dòng)機(jī)作用下，探測(cè)器受到推力在距月面高度為 “處懸停(速度為0, %遠(yuǎn)小于月球半徑);接著推力改變，探測(cè)器開始豎直下降，到達(dá)距月面高度為h2處的速度為v；此后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，探測(cè)器僅受重力下落到月面。已知探測(cè)器總質(zhì)量為(不包括燃料)，地球和月球的半徑比為 刈，質(zhì)量比為k2,地球表面附近的重力加速度為 g。求:hih2vI 題7圖關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)(1)月球表面附近的重力加速度大小及探測(cè)器剛接觸月面時(shí)的速度大小;(2)從開始豎直下降到剛接觸月面時(shí)，探測(cè)器機(jī)械能的變化?！敬鸢浮?1)k2：v2+2k12 gh2 k2k21

12、2(2) - mv mg(h1一h2)2k219.節(jié)能混合動(dòng)力車是一種可以利用汽油及所儲(chǔ)存電能作為動(dòng)力來源的汽車。有一質(zhì)量m=1000kg的混合動(dòng)力轎車，在平直公路上以vi=90km/h勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P=50kW。當(dāng)駕駛員看到前方有 80km/h的限速標(biāo)志時(shí)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，立即啟動(dòng)利用電磁阻尼帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)工作給電池充電，使轎車做減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)L=72m后，速度變?yōu)閂2=72km/h。此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率的1/5用于轎車的牽引，4/5用于供給發(fā)電機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸送給發(fā)電機(jī)的能量最后有50%轉(zhuǎn)化為電池的電能。假設(shè)轎車在上述運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力保持不變。求 轎車以90km/h在平直公

13、路上勻速行駛時(shí)，所受阻力 F阻的大小;轎車從90km/h減速到72km/h過程中，獲得的電能 E電；轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維才I 72km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離 L。答案：（1） 2M03N（2） 6.3 104 J（3） 31.5m【解析】（1）汽車牽引力與輸出功率的關(guān)系P=F牽vP3將 P =50kW , v1 =90km/ h = 25m/s代入得 F牽=一 =2 父 103 NVl當(dāng)轎車勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力大小相等，有F阻=2m103N1（2）在減速過程中，注意到發(fā)動(dòng)機(jī)只有1P用于汽車的牽引，根據(jù)動(dòng)能定理有51 1c 1一 Pt F阻L =mv； -mv2，代入數(shù)據(jù)得

14、 Pt = 1.575父 105 J5 224 _電源獲得的電能為 E申=0.5 Pt =6.3 104 J53（3）根據(jù)題設(shè)，轎車在平直公路上勻速行駛時(shí)受到的阻力仍為F阻=2M10 N。此過程中，由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律可知，僅有電能用于克服阻力做功E電=5阻L,代入數(shù)據(jù)得 L=31.5m20.如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個(gè)物塊，彈簧質(zhì)量不計(jì)，物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）的質(zhì) 量為m,在水平桌面上沿 x軸運(yùn)動(dòng)，與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為叢以彈簧原長(zhǎng)時(shí)物塊的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量為 x時(shí)，物塊所受彈簧彈力大小為F=kx, k為常量。請(qǐng)畫出F隨x變化的示意圖；并根據(jù) F-x圖 像求物塊沿x軸從

15、O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到位置x的過程中 彈力所做的功。物塊由x1向右運(yùn)動(dòng)到x3,然后由x3返回到x2, 在這個(gè)過程中,a.求彈力所做的功，并據(jù)此求彈性勢(shì)能的變化量;b.求滑動(dòng)摩擦力所做的功；并與彈力做功比較，說明為什么不存在與摩擦力對(duì)應(yīng)的摩擦力勢(shì)能” 的概念。12,1212【答案】（1） W = - kx , （2） a、AEP = kx2 - kx1 ;仄 Wf = -mg（2 處一用 一 x1） 222解析：（1） F隨x變化的示意圖如圖示，在 F -x圖象中，面積為外力拉彈簧時(shí)外力所做的功Fxx1F 12W x kx 22彈簧的彈力對(duì)物塊做負(fù)功，W - -1 kx22 1c c（2） a.分段研究：從

16、X1到X3過程中，彈簧的彈力做負(fù)功，為 W1 =- k（x32-x2）2從X3到X2過程中，彈簧的彈力做正功，為W2 =1k（x2-x2），2122則全過程彈簧的彈力作功為 W1+W2 = k（ x2- X1） 2122由功能關(guān)系 AEp =-W ,得 iEp = -k（X2-Xi） 2b.物體向右由Xi運(yùn)動(dòng)到X3的過程摩擦力作功 Wf1 =Nmg（X3-為）物體由由X3返回到X2的過程摩擦力做功 Wf2 = Nmg（X3 X2）全程摩擦力做功 Wf =Wf1 Wf2 =-mg（2X3 -x2 -x1）若物體直接由x1位置運(yùn)動(dòng)到x2位置，摩擦力做功為 Wf = -M-mg（x2 -x1）可知，

17、兩次沿不同路徑從相同出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到同一位置，摩擦力做功不同，說明摩擦力做功與路徑有 關(guān)。而彈簧彈力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有關(guān)，因此存在彈性勢(shì)能的概念，摩擦力做功與路程成 正比，而非像彈簧彈力做功一樣與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有關(guān)， 所以不存在 摩擦勢(shì)能”的概念。21.如圖（a）,磁鐵A、B的同名磁極相對(duì)放置，置于水平氣墊導(dǎo)軌上。A固定于導(dǎo)軌左端，B的質(zhì)量m=0.5kg ,可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)。將 B在A附近某一位置由靜止釋放，由于能量守恒，可 通過測(cè)量B在不同位置處的速度，得到B的總勢(shì)能隨位置x的變化規(guī)律，見圖（c）中曲線I。若將導(dǎo)軌右端抬高，使其與水平面成一定角度（如圖（b）所示），則B的

18、總勢(shì)能曲線如圖（c）中II所示。將B在x=20cm處由靜止釋放，求：（解答時(shí)必須寫出必要的推斷說明。取g=9.8m/s2）B在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能最大的位置； 運(yùn)動(dòng)過程中B的最大速度和最大位移；圖（c）中直線III為曲線II的漸近線，求導(dǎo)軌的傾角；若A、B異名磁極相對(duì)放置，導(dǎo)軌的傾角不變，在圖（c）上畫出B的總勢(shì)能隨x的變化曲線。導(dǎo)軌I (0)解析：(1)勢(shì)能最小處動(dòng)能最大，由圖線 II得x=6.1(cm)。(在5.9 6.3cm間均視為正確)(2)由圖讀得釋放處勢(shì)能 Ep =0.90J ,此即B的總能量。出于運(yùn)動(dòng)中總能量守恒，因此在勢(shì)能最小處動(dòng)能最大，由圖像得最小勢(shì)能為0.47J,則最大動(dòng)能為 Ekm =0.90.47 = 0.43(J),(Ekm在0.422E2 0.43. 0.44J 間均視為正確)，最大速度為 Vm=J =J =1.31(m/s), (Vm 在 1.29 1.33 m/s.m ,0.5間均視為正確)x=20.0 cm處的總能量為0.90J,最大位移由E=0.90J的水平直線與曲線II的左側(cè)交點(diǎn)確定，由圖中讀 出交