知識點六 功與能-2023年高考物理分類題庫

知識點六功與能1.(多選)(2023·全國乙卷·T21)如圖,一質量為M、長為l的木板靜止在光滑水平桌面上,另一質量為m的小物塊(可視為質點)從木板上的左端以速度v0開始運動。已知物塊與木板間的滑動摩擦力大小為f,當物塊從木板右端離開時 ()A.木板的動能一定等于flB.木板的動能一定小于flC.物塊的動能一定大于12mvD.物塊的動能一定小于12mv【解析】選B、D。當物塊從木板右端離開時,對小物塊有-fxm=12mvm2-12mv02，對木板有fxM=12mvM2,其中l(wèi)=xm-xM,由于l>xM,則根據(jù)以上分析可知木板的動能一定小于fl,A錯誤、B正確;根據(jù)以上分析,聯(lián)立有12mv02-fl=12mvm22.(2023·新課標全國卷·T15)無風時,雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會以恒定的速率豎直下落。一質量為m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的過程中,克服空氣阻力做的功為(重力加速度大小為g) ()A.0B.mghC.12mv2-mghD.12mv【解析】選B。在地面附近雨滴做勻速運動,根據(jù)動能定理得mgh-W克=0,故雨滴克服空氣阻力做功為mgh。故選B。3.(2023·湖北選擇考·T4)兩節(jié)動車的額定功率分別為P1和P2,在某平直鐵軌上能達到的最大速度分別為v1和v2。現(xiàn)將它們編成動車組,設每節(jié)動車運行時受到的阻力在編組前后不變,則該動車組在此鐵軌上能達到的最大速度為 ()A.P1v1+P2vC.(P1+P2【解析】選D。由題意可知兩節(jié)動車分別有P1=f1v1,P2=f2v2,當將它們編組后有P1+P2=(f1+f2)v,聯(lián)立可得v=(P1+P4.(多選)(2023·新課標全國卷·T20)一質量為1kg的物體在水平拉力的作用下,由靜止開始在水平地面上沿x軸運動,出發(fā)點為x軸零點,拉力做的功W與物體坐標x的關系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度大小取10m/s2。下列說法正確的是()A.在x=1m時,拉力的功率為6WB.在x=4m時,物體的動能為2JC.從x=0運動到x=2m,物體克服摩擦力做的功為8JD.從x=0運動到x=4m的過程中,物體的動量最大為2kg·m/s【解題指南】解答本題注意以下兩點:（1）W-x圖像的斜率代表拉力F;（2）物體受到的摩擦力恒為f=4N,則物體在x=2m處速度最大,動量最大?！窘馕觥窟xB、C。由于拉力在水平方向,則拉力做的功為W=Fx,可看出W-x圖像的斜率代表拉力F。在物體運動的過程中,根據(jù)動能定理有W-μmgx=12mv2,則x=1m時物體的速度為v1=2m/s,x=1m時,拉力為F=ΔWΔx=6N,則此時拉力的功率P=Fv1=12W,x=4m時物體的動能為Ek=2J,A錯誤、B正確;從x=0運動到x=2m,物體克服摩擦力做的功為Wf=μmgx=8J,C正確;根據(jù)W-x圖像可知在0~2m的過程中F1=6N,2~4m的過程中F2=3N,由于物體受到的摩擦力恒為f=4N,則物體在x=2m處速度最大,且根據(jù)選項A、B分析可知此時的速度v2=8m/s,則從x=0運動到x=4m的過程中,物體的動量最大為p=mv2=25.(2023·湖北選擇考·T14)如圖為某游戲裝置原理示意圖。水平桌面上固定一半圓形豎直擋板,其半徑為2R、內表面光滑,擋板的兩端A、B在桌面邊緣,B與半徑為R的固定光滑圓弧軌道CDE在同一豎直平面內,過C點的軌道半徑與豎直方向的夾角為60°。小物塊以某一水平初速度由A點切入擋板內側,從B點飛出桌面后,在C點沿圓弧切線方向進入軌道CDE內側,并恰好能到達軌道的最高點D。小物塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)為12π,重力加速度大小為g,忽略空氣阻力,小物塊可視為質點。求(1)小物塊到達D點時的速度大小;(2)B和D兩點的高度差;(3)小物塊在A點的初速度大小?！窘馕觥?1)由題知,小物塊恰好能到達軌道的最高點D,則在D點有mvD解得vD=gR(2)由題知,小物塊從C點沿圓弧切線方向進入軌道CDE內側,則在C點有cos60°=v小物塊從C點到D點的過程中,根據(jù)動能定理有-mg(R+Rcos60°)=12mvD2-則小物塊從B點到D點的過程中,根據(jù)動能定理有mgHBD=12mvD2-聯(lián)立解得vB=gR,HBD=0(3)小物塊從A點到B點的過程中,根據(jù)動能定理有-μmgs=12mvB2-s=π?2R解得vA=3答案:(1)gR(2)0(3)36.(2023·遼寧選擇考·T13)某大型水陸兩棲飛機具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演練中,該飛機在水面上由靜止開始勻加速直線滑行并汲水,速度達到v1=80m/s時離開水面,該過程滑行距離L=1600m、汲水質量m=1.0×104kg。離開水面后,飛機攀升高度h=100m時速度達到v2=100m/s,之后保持水平勻速飛行,待接近目標時開始空中投水。取重力加速度g=10m/s2。求:(1)飛機在水面滑行階段的加速度a的大小及滑行時間t;(2)整個攀升階段,飛機汲取的水的機械能增加量ΔE?！窘馕觥?1)飛機從靜止開始做勻加速直線運動,平均速度為v12L=12v1解得飛機滑行的時間為t=2Lv1=2×160080飛機滑行階段的加速度為a=v1t=8040m