2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試專題強(qiáng)化練六功和能機(jī)械能

專題強(qiáng)化練(六)功和能機(jī)械能1．(2024·江蘇卷)滑塊以肯定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑，到達(dá)最高點(diǎn)B后返回究竟端．利用頻閃儀分別對(duì)上滑和下滑過(guò)程進(jìn)行拍攝，頻閃照片示意圖如圖所示．與圖乙中相比，圖甲中滑塊()A．受到的合力較小B．經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能較小C．在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短D．在A、B之間克服摩擦力做的功較小解析：因?yàn)轭l閃照片時(shí)間間隔相同，對(duì)比圖甲和乙可知圖甲中滑塊加速度大，是上滑階段；依據(jù)牛頓其次定律可知圖甲中滑塊收到的合力較大；故A項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖甲中的A點(diǎn)到圖乙中的A點(diǎn)，先上升后下降，重力做功為0，摩擦力做負(fù)功；依據(jù)動(dòng)能定理可知圖甲經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能較大，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于圖甲中滑塊加速度大，依據(jù)v2－veq\o\al(2,0)＝2ax可知圖甲在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短，故C項(xiàng)正確；由于無(wú)論上滑或下滑均受到滑動(dòng)摩擦力大小相等，故圖甲和圖乙在A、B之間克服摩擦力做的功相等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選C.答案：C2．(2024·遼寧卷)如圖(a)，從高處M點(diǎn)到地面N點(diǎn)有Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道．兩相同小物塊甲、乙同時(shí)從M點(diǎn)由靜止釋放，沿不同軌道滑到N點(diǎn)，其速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖(b)所示．由圖可知，兩物塊在離開M點(diǎn)后、到達(dá)N點(diǎn)前的下滑過(guò)程中()A．甲沿Ⅰ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的大B．甲沿Ⅱ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小C．乙沿Ⅰ下滑且乙的重力功率始終不變D．乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率始終增大解析：由圖乙可知，甲下滑過(guò)程中，甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則甲沿Ⅱ下滑，乙做加速度漸漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，乙沿Ⅰ下滑，隨意時(shí)刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；乙沿Ⅰ下滑，起先時(shí)乙速度為0，到N點(diǎn)時(shí)乙豎直方向速度為零，依據(jù)瞬時(shí)功率公式P＝mgvy可知重力瞬時(shí)功領(lǐng)先增大后減小，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B.答案：B3．(2024·湖北卷)兩節(jié)動(dòng)車的額定功率分別為P1和P2，在某平直鐵軌上能達(dá)到的最大速度分別為v1和v2.現(xiàn)將它們編成動(dòng)車組，設(shè)每節(jié)動(dòng)車運(yùn)行時(shí)受到的阻力在編組前后不變，則該動(dòng)車組在此鐵軌上能達(dá)到的最大速度為()A.eq\f(P1v1＋P2v2,P1＋P2) B.eq\f(P1v2＋P2v1,P1＋P2)C.eq\f(（P1＋P2）v1v2,P1v1＋P2v2) D.eq\f(（P1＋P2）v1v2,P1v2＋P2v1)解析：由題意可知兩節(jié)動(dòng)車分別有P1＝f1v1，P2＝f2v2當(dāng)將它們編組后有P1＋P2＝(f1＋f2)v，聯(lián)立可得v＝eq\f(（P1＋P2）v1v2,P1v2＋P2v1)，故選D.答案：D4．如圖為跳傘者在下降過(guò)程中速度隨時(shí)間改變的示意圖(取豎直向下為正)，箭頭表示跳傘者的受力．則下列關(guān)于跳傘者的位移y和重力勢(shì)能Ep隨下落的時(shí)間t，重力勢(shì)能Ep和機(jī)械能E隨下落的位移y改變的圖像中可能正確的是()ABCD解析：由圖可知跳傘運(yùn)動(dòng)員起先時(shí)所受重力大于阻力，向下加速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的增大，阻力在增大，加速度漸漸減??；打開著陸傘后阻力大于重力，加速度向上，運(yùn)動(dòng)員向下做減速運(yùn)動(dòng)；隨著速度的減小，阻力也在減小，向上的加速度漸漸減??；當(dāng)阻力和重力相等時(shí)向下做勻速運(yùn)動(dòng)．則位移先增加得越來(lái)越快，后增加得越來(lái)越慢，然后勻稱增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力勢(shì)能Ep＝mgh，其隨高度下降勻稱減小，隨時(shí)間的改變規(guī)律應(yīng)與位移隨時(shí)間改變規(guī)律相關(guān)，先減小得越來(lái)越快，然后減小得越來(lái)越慢，最終勻稱減小，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；機(jī)械能E＝E0－fy，起先時(shí)阻力先漸漸增大，開傘后阻力瞬間變大，最終運(yùn)動(dòng)員勻速運(yùn)動(dòng)，阻力不變，依據(jù)y的改變規(guī)律可知選項(xiàng)D正確．故選D.答案：D5．如圖甲，對(duì)花樣跳水的最早描述出現(xiàn)在宋人孟元老《東京夢(mèng)華錄》中：“又有兩畫船，上立秋千，……筋斗擲身入水，謂之水秋千．”某次“水秋千”表演過(guò)程如圖乙，質(zhì)量為m的表演者，以O(shè)點(diǎn)為圓心蕩到與豎直方向夾角θ＝45°的B點(diǎn)時(shí)，松手沿切線方向飛出．若在空中經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)的速度為v，水秋千繩長(zhǎng)為l，A為最低點(diǎn)，表演者可視為質(zhì)點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程船體靜止不動(dòng)，不計(jì)空氣阻力和繩的質(zhì)量，重力加速度為g.則()A．表演者在C處重力的瞬時(shí)功率為mgvB．表演者從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，處于失重狀態(tài)C．表演者在A處受到秋千的作用力大小為eq\f(2mv2,l)＋(2－eq\r(2))mgD．若B到水面的高度為CB間高度的3倍，則落水點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離為eq\f(3v2,g)解析：在空中經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)的速度為v，此時(shí)的豎直方向速度為0，則依據(jù)P＝mgv可知表演者在C處重力的瞬時(shí)功率為0，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，表演者做曲線運(yùn)動(dòng)，則支持力與重力的合力供應(yīng)向心力，則加速度指向O點(diǎn)，故處于超重狀態(tài)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可知－mg(l－lcosθ)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，從B點(diǎn)做斜拋運(yùn)動(dòng)，則vB＝eq\r(2)v，表演者在A處受到秋千的作用力大小為F，則F－mg＝meq\f(veq\o\al(2,A),l)，則表演者在A處受到秋千的作用力大小為F＝eq\f(2mv2,l)＋(3－eq\r(2))mg，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于B到水面的高度為CB間高度的3倍，設(shè)CB間高度為h，則B到水面的高度為3h，由于從C點(diǎn)起先做平拋運(yùn)動(dòng)，故y＝h＋3h＝eq\f(1,2)gt2x＝vt，從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高處由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得(vBsinθ)2＝2gh解得h＝eq\f(v2,2g)，CB的水平位移為x′＝vt＝veq\f(vBsinθ,g)＝eq\f(v2,g)故落水點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離為x總＝x＋x′＝eq\f(3v2,g)，故D項(xiàng)正確．故選D.答案：D6．在無(wú)風(fēng)天氣里，毽子受到的空氣阻力大小與其下落的速度大小成正比．一毽子從高處由靜止豎直下落至地面過(guò)程中，位移大小為x、速度大小為v、加速度大小為a，重力勢(shì)能為EP、動(dòng)能為Ek、下落時(shí)間為t.取地面為零勢(shì)能面，則下列圖像正確的是()解析：毽子下落過(guò)程中，受空氣阻力漸漸變大，則加速度漸漸減小，最終加速度可能減小為零，即速度先增大后不變，則x-t圖像的斜領(lǐng)先增加后不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)牛頓其次定律mg－kv＝ma，則a＝g－eq\f(k,m)v，則B項(xiàng)正確；重力勢(shì)能Ep＝mg(h－x)則Ep－x為線性關(guān)系，C項(xiàng)錯(cuò)誤；動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)ma2t2因加速度隨時(shí)間漸漸減小(非線性)，則動(dòng)能與時(shí)間肯定不是線性關(guān)系，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B.答案：B7．(多選)如圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不行少的建筑設(shè)備，圖乙為質(zhì)量m＝600kg建筑材料從地面被吊起后在豎直方向運(yùn)動(dòng)的v-t圖像(豎直向上為正方向)，重力加速度g＝10m/s2.依據(jù)圖像下列推斷正確的是()A．在10～30s建筑材料的機(jī)械能增加B．46s時(shí)建筑材料離地面的高度為28mC．在0～10s內(nèi)塔吊拉力做功的功率為3030WD．在30～36s塔吊拉力對(duì)建筑材料做負(fù)功，其功率漸漸減小解析：10～30s內(nèi)，建筑材料向上勻速運(yùn)動(dòng)，建筑材料的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，建筑材料的機(jī)械能增加，故A項(xiàng)正確；依據(jù)v-t圖像與橫軸圍成的面積等于位移可知，46s時(shí)建筑材料離地面的高度為h＝eq\f(1,2)×(20＋36)×1m－eq\f(1,2)×10×1.2m＝22m，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；0～10s內(nèi)建筑材料的加速度大小為a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(1,10)m/s2，依據(jù)牛頓其次定律可得F－mg＝ma，解得F＝6060N，在0～10s內(nèi)塔吊拉力做功的功率為eq\o(P,\s\up6(－))＝Feq\o(v,\s\up6(－))＝Feq\f(v,2)＝6060×eq\f(1,2)W＝3030W，故C項(xiàng)正確；在30～36s內(nèi)建筑材料向上減速運(yùn)動(dòng)，塔吊拉力對(duì)建筑材料做正功，其功率漸漸減小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選AC.答案：AC8．(多選)某探討小組研發(fā)了一款彈跳機(jī)器人，總質(zhì)量?jī)H為30g，其結(jié)構(gòu)如圖所示，流線型頭部?jī)?nèi)的微型電機(jī)先將碳纖維細(xì)條制成的彈性結(jié)構(gòu)壓縮，之后彈性勢(shì)能快速釋放，在約為10ms的時(shí)間內(nèi)將機(jī)器人由靜止加速到28m/s，此時(shí)機(jī)器人恰好離開地面，接著沿豎直方向上升，離地最大高度為33m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，則()A．微型電機(jī)工作時(shí)，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為彈性結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能B．機(jī)器人在10ms的加速時(shí)間內(nèi)平均加速度大小約為2800m/s2C．彈跳機(jī)器人在空中上升時(shí)加速度大小大于9.8m/s2D．彈跳機(jī)器人在空中上升的過(guò)程中機(jī)械能守恒解析：微型電機(jī)工作時(shí)有內(nèi)阻，則消耗的部分電能會(huì)轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題意可求加速階段加速度為a1＝eq\f(Δv,Δt)＝2800m/s2，故B項(xiàng)正確；設(shè)上升過(guò)程中加速度大小為a2，則有2a2h＝veq\o\al(2,0)解得a2≈11.88m/s2>9.8m/s2，加速度大于重力加速度，則可知空氣存在阻力，上升過(guò)程中須要克服空氣阻力做功，則機(jī)械能不守恒，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選BC.答案：BC9．早期航母運(yùn)用重力型阻攔索使飛機(jī)在短距離內(nèi)停下，如圖甲所示，阻攔索通過(guò)固定于航母甲板兩側(cè)的滑輪分別掛有質(zhì)量為m＝500kg的沙袋．在無(wú)風(fēng)環(huán)境下，一螺旋槳式飛機(jī)以v0的速度著陸到該靜止的航母上，尾鉤馬上鉤到阻攔索的中間位置，滑行一段距離后速度減為零，這一過(guò)程沙袋被提起的高度h1＝20m．螺旋槳式艦載機(jī)(含飛行員)質(zhì)量M＝500kg，忽視飛機(jī)所受甲板摩擦力以及空氣阻力，重力加速度g＝10m/s2.求：(1)螺旋槳式飛機(jī)著陸到航母上的速度v0的大?。?2)如圖乙所示，阻攔索在甲板上的長(zhǎng)度為l＝15m，當(dāng)θ＝30°時(shí)，艦載機(jī)的速度大?。拷馕觯?1)在忽視摩擦阻力和空氣阻力的前提下，艦載機(jī)與沙袋所組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒，艦載機(jī)的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為沙袋的重力勢(shì)能，設(shè)艦載機(jī)著陸過(guò)程沙袋提起高度為h1，則：eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝2mgh1，解得v0＝20eq\r(2)m/s.(2)由幾何關(guān)系可得，此時(shí)艦載機(jī)速度方向與繩索的夾角為30°，艦載機(jī)沿繩分速度與沙袋沿繩分速度一樣，設(shè)此時(shí)艦載機(jī)的速度為v1，沙袋速度為v2，由幾何關(guān)系可得：h2＝l＝15m，eq\f(\r(3),2)v1＝v2，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒可得：eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2,2)＋2mgh2，聯(lián)立解得：v1＝10eq\r(2)m/s.答案：(1)20eq\r(2)m/s(2)10eq\r(2)m/s10．(2024·廣東佛山統(tǒng)考一模)在2024年第24屆北京冬奧會(huì)上，17歲小將蘇翊明獲得了單板滑雪男子大跳臺(tái)冠軍．如圖，滑雪運(yùn)動(dòng)員由靜止從助滑坡道上A點(diǎn)自由滑下，經(jīng)C點(diǎn)以50m/s的速度水平飛出跳臺(tái)，在坡道K點(diǎn)著陸．若AC高度差H＝136m，CK高度差h＝80m，取g＝10m/s2，忽視空氣阻力，請(qǐng)分析說(shuō)明：(1)該運(yùn)動(dòng)員由A滑至C的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒？(2)該運(yùn)動(dòng)員在空中飛行的水平距離s是多少？(3)落點(diǎn)K處的坡面與水平的夾角θ的正切tanθ接近什么值時(shí)，運(yùn)動(dòng)員著陸時(shí)坡面對(duì)他的沖擊力最??？解析：(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m，由A滑至C的過(guò)程中：削減的重力勢(shì)能ΔEp＝mgH，①增加的動(dòng)能ΔEk＝eq\f(1,2)mv2，②解得ΔEp＝1360m，ΔEk＝1250m，由于ΔEp>ΔEk(或ΔEp≠ΔEk)，故機(jī)械能不守恒．(2)運(yùn)動(dòng)員在空中做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)其在空中飛行的時(shí)間為t，則h＝eq\f(1,2)gt2，③s＝vt，④解得t＝4s，s＝200m.(3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)K點(diǎn)即將著陸時(shí)豎直方向的速度為vy，速度與水平面的夾角為α，則vy＝gt，⑤tanα＝eq\f(vy,v)，⑥tanα＝0.8.⑦tanθ的值接近0.8時(shí)面，坡面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖擊力最?。?yàn)榇藭r(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度與坡面相切，運(yùn)動(dòng)員著陸時(shí)垂直坡面方向的速度改變最小，依據(jù)牛頓其次定律(或動(dòng)量定理)，坡面給運(yùn)動(dòng)員在垂直坡面方向的力最小，在沿坡面方向?qū)\(yùn)動(dòng)員阻力近似相同的狀況下，運(yùn)動(dòng)員著陸時(shí)速度與坡面相切，受坡面的沖擊力最?。鸢福?1)不守恒(2)s＝200m(3)0.811．2024年2月12日，中國(guó)運(yùn)動(dòng)員高亭宇獲北京冬奧會(huì)男子速度滑冰500米金牌．中國(guó)航天科工研發(fā)的“人體高速?gòu)椛溲b置為運(yùn)動(dòng)員的高質(zhì)量訓(xùn)練供應(yīng)了科技支持．該裝置的作用過(guò)程可簡(jiǎn)化成如圖所示，運(yùn)動(dòng)員在賽道加速段受到裝置的牽引加速，快速達(dá)到指定速度后練習(xí)過(guò)彎技術(shù)．某次訓(xùn)練中，質(zhì)量m＝60kg(含身上裝備)的運(yùn)動(dòng)員僅依靠F＝600N的水平恒定牽引力從靜止起先加速運(yùn)動(dòng)了s＝20m的距離，然后保持恒定速率通過(guò)半徑為R＝10m的半圓形彎道，過(guò)彎時(shí)冰刀與冰面彎道凹槽處的接觸點(diǎn)如放大圖所示．忽視一切阻力，重力加速度g取10m/s2，求：(1)運(yùn)動(dòng)員被加速后的速率v及加速過(guò)程中牽引力的平均功率P；(2)運(yùn)動(dòng)員過(guò)彎道上A點(diǎn)時(shí)，冰面對(duì)其作用力FN的大?。馕觯?1)對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析，由牛頓其次運(yùn)動(dòng)定律可得F＝ma，解得a＝10m/s2，運(yùn)動(dòng)員由靜止起先加速，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2＝2as，v＝at，解得