2021年高考物理真題和模擬題分類匯編專題07功能【含答案】

專題07功、能選擇題1.(浙江卷)中國制造的某一型號泵車如圖所示，表中列出了其部分技術參數(shù)。已知混凝土密度為，假設泵車的泵送系統(tǒng)以的輸送量給高處輸送混凝土，則每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功至少為()

發(fā)動機最大輸出功率()332最大輸送高度(m)63整車滿載質量()最大輸送量()180A.B.C.D.答案C解析：泵車的泵送系統(tǒng)以的輸送量給高處輸送混凝土，每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功故選C。2.(浙江卷)大功率微波對人和其他生物有一定的殺傷作用。實驗表明，當人體單位面積接收的微波功率達到時會引起神經(jīng)混亂，達到時會引起心肺功能衰竭?，F(xiàn)有一微波武器，其發(fā)射功率。若發(fā)射的微波可視為球面波，則引起神經(jīng)混亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠距離約為()A.B.C.D.答案B解析：設微波有效攻擊范圍為r時單位面積接收微波功率為解得則引起神經(jīng)混亂時有引起心肺功能衰竭時有所以B正確；故選B。3.(全國甲卷)一質量為m的物體自傾角為的固定斜面底端沿斜面向上滑動。該物體開始滑動時的動能為，向上滑動一段距離后速度減小為零，此后物體向下滑動，到達斜面底端時動能為。已知，重力加速度大小為g。則()A.物體向上滑動的距離為B.物體向下滑動時的加速度大小為C.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)等于0.5D.物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長答案BC解析：物體從斜面底端回到斜面底端根據(jù)動能定理有物體從斜面底端到斜面頂端根據(jù)動能定理有整理得；A錯誤，C正確；物體向下滑動時的根據(jù)牛頓第二定律有求解得出B正確；故選BC。4.(湖南卷)“復興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的。總質量為的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為，若動車組所受的阻力與其速率成正比(，為常量)，動車組能達到的最大速度為。下列說法正確的是()A.動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為，則動車組勻速行駛的速度為D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間達到最大速度，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為答案C解析：若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為，則動車組勻速行駛時加速度為零，有而以額定功率勻速時，有聯(lián)立解得故C正確；故選C。5.(河北卷)一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為、不可伸長的輕細繩，一端固定在圓柱體最高點P處，另一端系一個小球，小球位于P點右側同一水平高度的Q點時，繩剛好拉直，將小球從Q點由靜止釋放，當與圓柱體未接觸部分的細繩豎直時，小球的速度大小為(重力加速度為g，不計空氣阻力)()A.B.C.D.答案A解析：小球下落的高度為h=πR-R+R=R小球下落過程中，根據(jù)動能定理有mgh=mv2綜上有v=故選A。6.(2021春·浙江卷)一輛汽車在水平高速公路上以80km/h的速度勻速行駛，其1s內能量分配情況如圖所示則汽車()A.發(fā)動機的輸出功率為70kWB.每1s消耗的燃料最終轉化成的內能是5.7×104JC.每1s消耗的燃料最終轉化成的內能是6.9×104JD.每1s消耗的燃料最終轉化成的內能是7.0×104JCA．由圖可知，發(fā)動機1s內克服轉動阻力做功為0.45×104J，則輸出功率為選項A錯誤；BCD．每1s消耗的燃料有6.9×104J進入發(fā)動機，則最終轉化成的內能的量為6.9×104J，選項C正確，BD錯誤。故選C。7.(廣東卷)長征途中，為了突破敵方關隘，戰(zhàn)士爬上陡銷的山頭，居高臨下向敵方工事內投擲手榴彈，戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質量均為m的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點的高度差為h，在空中的運動可視為平拋運動，軌跡如圖所示，重力加速度為g，下列說法正確的有()A.甲在空中的運動時間比乙的長B.兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等C.從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少D.從投出到落地，每顆手榴彈的機械能變化量為答案BC解析：做平拋運動的物體落地前瞬間重力的功率因為兩手榴彈運動的高度差相同，質量相同，所以落地前瞬間，兩手榴彈重力功率相同，故B正確；從投出到落地，手榴彈下降的高度為h，所以手榴彈重力勢能減小量故C正確；故選BC。8.(四川瀘州三模)如圖所示，帶立桿的小車放在光滑水平面上，小球P用輕繩系在立桿上，把小球拉開一定角度，然后將小球P和小車同時由靜止釋放。在小球P從靜止開始擺到最低點的過程中()A.小球P的機械能守恒B.小球P和小車組成的系統(tǒng)動量守恒C.細線的拉力對小球P始終不做功D.小球P重力的瞬時功率先增大后減小DB．小球P和小車組成系統(tǒng)在水平方向不受外力，豎直方向所受外力不為零，系統(tǒng)只在水平方向動量守恒，故B錯誤；AC．由于車和球這個系統(tǒng)水平方向上動量守恒，所以當小球下擺時，車子也會隨之反方向移動，動能增加，繩對車的拉力對車做正功，系統(tǒng)機械能守恒，則繩對小球的拉力做負功，小球的機械能減少，故AC錯誤；D．小球在剛釋放時，速度為零，重力瞬時功率為零，在最低點時，重力方向與速度方向垂直，則重力瞬時功率為零，可知小球P從靜止開始擺到最低點的過程中，重力的功率先增大后減小，故D正確。故選D。9.(云南曲靖一模)一物體僅受重力和豎直向上的拉力作用，沿豎直方向向上做減速運動．此過程中物體速度的平方和上升高度的關系如圖所示．若取h=0處為重力勢能等于零的參考平面，則此過程中物體的機械能隨高度變化的圖象可能正確的是()A.B.C.D.B拉力豎直向上，與物體的位移方向相同，則拉力對物體做正功，由功能關系知物體的機械能增加，故A、B錯誤．由勻變速運動的速度位移關系公式v2-v02=2ah得：v2=v02+2ah;由數(shù)學知識可知，v2-h圖象的斜率等于2a，直線的斜率一定，則知物體的加速度a一定，因此物體向上做勻減速直線運動，由牛頓第二定律知拉力恒定．

由功能關系知：F△h=△E，即得，所以E-h圖象的斜率等于拉力F，F(xiàn)一定，因此E-h圖象應是向上傾斜的直線，故C錯誤，D正確．故選D.根據(jù)物理規(guī)律得到解析式，再結合數(shù)學知識分析圖象的形狀和物理意義，是常用的方法，要能熟練運用.10.(上海普陀一模)如圖所示，長度為l的輕桿上端連著一質量為m的小球A(可視為質點)，桿的下端用鉸鏈固接于水平面上的O點。置于同一水平面上的立方體B恰與A接觸，立方體B的質量為m2。施加微小擾動，使桿向右傾倒，各處摩擦均不計，而小球A與立方體B剛脫離接觸的瞬間，桿與地面夾角恰為，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A.小球A與立方體B剛脫離接觸的瞬間A與立方體B的速率之比為1:2B.小球A與立方體B剛脫離接觸的瞬間，立方體B的速率為C.小球A落地時速率為D.小球A、立方體B質量之比為1:4BDA.A與B剛脫離接觸的瞬間，A的速度方向垂直于桿，水平方向的分速度與B速度大小一樣，設B運動的速度為vB，則因此故A錯誤；B.根據(jù)牛頓第二定律解得又得故B正確；C.由機械能守恒可知解得故C錯誤；D.根據(jù)A與B脫離之前機械能守恒可知解得故D正確。故選BD。11．(江蘇常州一模)物體沿粗糙斜面底端以一初速度上滑到頂端又滑回到底端。下列關于物體的動能隨時間的變化圖像正確的是()A．B．C．D．【分析】先根據(jù)牛頓第二定律分析物體沿斜面上滑和下端加速度的大小，由位移﹣時間公式分析上滑和下滑運動時間關系。根據(jù)速度﹣時間公式得到速度與時間的關系式，再得到動能與時間的關系式，即可確定圖象的形狀。解：設斜面的傾角為θ，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體沿斜面上滑的加速度大小為a1，下滑的加速度大小為a2。根據(jù)牛頓第二定律得：上滑過程有mgsinθ+μmgcosθ＝ma1下滑過程有mgsinθ﹣μmgcosθ＝ma2可得a1＞a2。由于上滑和下滑的位移大小相等，由x＝知上滑的時間短于下滑的時間。上滑過程，有v＝v0﹣a1t，動能為Ek＝＝，Ek﹣t圖象是開口向上的拋物線(左支)；設上滑的時間為t0。下滑過程，有v＝a2(t﹣t0)，動能為Ek＝＝，Ek﹣t圖象是開口向上的拋物線(右支)，故ACD錯誤，B正確。故選：B?！军c評】解決本題時，要知道有摩擦時物體在斜面上的運動過程不具有對稱性，上滑時間比下滑時間短，要根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式分析運動時間關系。根據(jù)速度﹣時間公式和動能表達式得到動能與時間的關系，從而分析圖象的形狀。12.(河北石家莊一模)如圖所示，將一內壁光滑的半圓形槽置于光滑水平面上，槽的左側緊靠固定的豎直墻壁。將一小球自左端槽口處由靜止釋放。到第一次運動至槽內右側最高點過程中，不計空氣阻力，下列說法正確的是()A.從釋放到運動到最低點的過程中，小球的機械能不變B.從釋放到運動到最低點的過程中，小球的機械能減小C.從最低點向右側最高點運動的過程中，小球的機械能不變D.從最低點向右側最高點運動的過程中，小球的機械能減小AD【詳解】AB．小球從釋放到運動到最低點的過程中，槽沒有動，對小球來說，只有重力做功，所以小球的機械能保持不變，故A正確，B錯誤；CD．小球從最低點向右側最高點運動的過程中，槽同時向右運動，半圓形槽對小球做負功，小球的機械能減小，故C錯誤，D正確。故選AD。13.(河北石家莊一模)從地面以初速度v斜向上拋出一物塊，不計空氣阻力。重力加速度為g，以地面為零勢能面參考面，當物塊的重力勢能是動能的4倍時，物塊離地面的高度為()A.B.C.D.C依題意知物體機械能守恒，初動能重力勢能恰好是動能4倍時，離地面高度設為h，則此時重力勢能為mgh，則有解得故C正確，ABD錯誤。故選C。14．(北京東城一模)如圖所示為豎直放置的離心軌道，其中圓軌道半徑為r，最低點為A、最高點為B，小球從斜軌道上無初速釋放，可模擬游樂園的“翻滾過山車”。某實驗小組同學通過改變釋放小球距圓軌道底端的高度h多次實驗，發(fā)現(xiàn)有時小球能通過B點，有時在到達B點前就脫離軌道。他們結合觀察和分析提出了一些猜想，請運用物理知識分析其中正確的是(不考慮摩擦力等阻力的影響，小球視為質點，重力加速度大小記為g)A．若h<2.5r，小球在到達B點前脫離軌道做自由落體運動B．若h>2.5r，小球對A點和B點都有壓力，且h越高，壓力之差也越大C．若h<2.5r，小球在到達B點前脫離了軌道，脫軌前瞬間在指向圓軌道中心方向的加速度比g小D．若h>2.5r，小球能通過B點且對B點沒有壓力C因為小球在這樣的一個圓軌道上運行，到達最高點的速度vB≥，根據(jù)機械能守恒規(guī)律可知，mg(h-2r)=mvB2，解得h≥2.5r；若h<2.5r，則小球不會到達最高點B，而在到達B點前脫離軌道，脫離軌道時，小球是有一定速度的，故它不會做自由落體運動，選項A錯誤；脫軌前瞬間它受重力的作用，而該重力是豎直向下的，并不指向軌道的中心，所以此時在指向圓軌道中心方向的力是重力的一個分力，自然該分力就比重力小，所以此時的向心加速度一定比重力加速度g小，選項C正確；若h>2.5r，小球對A點和B點都有壓力，設壓力分別為FA和FB，則FA-mg=，同理可得mg-FB=；對AB兩點而言，根據(jù)動能定理可知：mg×2r=mvA2-mvB2，以上三式結合可得FA-FB=4mg，說明小球對兩點的壓力之差是不變的，與h無關，選項B錯誤；若h>2.5r，小球能通過B點，且軌道對B點有向下的壓力，選項D錯誤。計算題15.(全國甲卷)如圖，一傾角為的光滑斜面上有50個減速帶(圖中未完全畫出)，相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠小于d；一質量為m的無動力小車(可視為質點)從距第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機械能與到達減速帶時的速度有關。觀察發(fā)現(xiàn)，小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個減速帶后立刻進入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g。(1)求小車通過第30個減速帶后，經(jīng)過每一個減速帶時損失的機械能；(2)求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能；(3)若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能，則L應滿足什么條件？

答案：(1)；(2)；(3)解析：(1)由題意可知小車在光滑斜面上滑行時根據(jù)牛頓第二定律有設小車通過第30個減速帶后速度為v1，到達第31個減速帶時的速度為v2，則有因為小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同，故后面過減速帶后的速度與到達下一個減速帶均為v1和v2；經(jīng)過每一個減速帶時損失的機械能為聯(lián)立以上各式解得(2)由(1)知小車通過第50個減速帶后的速度為v1，則在水平地面上根據(jù)動能定理有從小車開始下滑到通過第30個減速帶，根據(jù)動能定理有聯(lián)立解得故在每一個減速帶上平均損失的機械能為(3)由題意可知可得16.(全國乙卷)一籃球質量為，一運動員使其從距地面高度為處由靜止自由落下，反彈高度為。若使籃球從距地面的高度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球、球落地后反彈的高度也為。假設運動員拍球時對球的作用力為恒力，作用時間為；該籃球每次與地面碰撞前后的動能的比值不變。重力加速度大小取，不計空氣阻力。求：(1)運動員拍球過程中對籃球所做的功；(2)運動員拍球時對籃球的作用力的大小。答案：(1)；(2)解析：(1)第一次籃球下落的過程中由動能定理可得籃球反彈后向上運動的過程由動能定理可得第二次從1.5m的高度靜止下落，同時向下拍球，在籃球反彈上升的過程中，由動能定理可得第二次從1.5m的高度靜止下落，同時向下拍球，籃球下落過程中，由動能定理可得因籃球每次和地面撞擊的前后動能的比值不變，則有比例關系代入數(shù)據(jù)可得(2)因作用力是恒力，在恒力作用下籃球向下做勻加速直線運動，因此有牛頓第二定律可得在拍球時間內運動的位移為做得功為聯(lián)立可得(舍去)17．(北京東城一模)如圖1所示，彈簧a和彈簧b為兩根相同的彈簧，與可視為質點的小球相連，另外兩端固定，小球處于靜止狀態(tài)時兩彈簧均處于伸長狀態(tài)且伸長量為x0，彈簧的勁度系數(shù)為k，質量不計，小球的質量為m，整個裝置處于光滑的水平面上?，F(xiàn)將小球向右緩慢推動一段距離x(x<x0)。(1)求此刻彈簧a彈力的大小和彈簧b彈力的大小。(2)a.用圖2中的橫軸x表示小球相對于初始位置的位移，縱軸F表示彈簧的彈力(均以水平向右為正方向)。請在圖2中畫出彈簧a的彈力Fa隨x變化的Fa-x圖像，以及彈簧b的彈力Fb隨x變化的Fb-x圖像。b.取小球處于初始位置時系統(tǒng)的彈性勢能為零，請利用圖2中的圖像求出小球被向右推動了距離x時系統(tǒng)的彈性勢能EP。(3)如圖3所示，將小球在水平面內沿與兩彈簧軸線相垂直的方向移動一小段距離y，請通過計算論證，釋放后小球是否做簡諧運動以及其運動可視為簡諧運動的條件。(請對論證過程中用到的物理量加以說明；論證過程中有可能用到的數(shù)學知識有：當θ很小時，sinθ≈tanθ)(1)Fa=k(x0-x)；Fb=k(x0+x)；(2)a.圖像見解析；b.EP=kx2；(3)認證過程見解析。(12分)(1)彈簧a的彈力大小為k(x0-x)；彈簧b的彈力大小為k(x0+x)(2)見答圖1。(2)由圖2中的圖像可知小球被向右推動距離x的過程中，彈簧彈力做的功可通過線下面積求出，