2020高考物理专题06功和能备考强化训练13功和能动能定理新人教版.pdf

【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/16 2020高考物理专题 06功和能备考强化训练13功和能动能定理新人教版编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/16 本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于理解功和能的概念，掌握动能定理，会熟练地运用动能定理解答有关问题。.这类题综合比较强，能训练提高我们的物理解题能力和综合分析能力。一、解题依据功能关系，即功是能的转化的量度。EW势能规律，即重力的功等于重力势能的变化（减量）；重力的功与路径无关，只与始末位置的高度差（）有关。*,即弹力的功等于弹性势能的变化（减量）；弹力的功与路径无关，只与始末 形变（伸长）量 的平方 差（）有关。pppGEEEhmgmghmghW212121hhh/22221212121pTExkkxkxW22212xxx动能定理，即合外力的功等于动能的变化（增量）。kkkFEEEvmmvmvW1222122212121二、精选习题选择题（每小题5 分，共 40 分）（15 江苏）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从 A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC=h。圆环在 C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到 A；弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则圆环（）A下滑过程中，加速度一直减小 B下滑过程中，克服摩擦力做功为214mvC在 C处，弹簧的弹性势能为214mvmgh【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/16 D上滑经过 B的速度大于下滑经过B的速度(16 四川)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中（）A动能增加了 1900JB动能增加了 20 xxJC重力势能减小了1900JD重力势能减小了20 xxJ（16 浙江）如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为 h，与水平面倾角分别为45和 37的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为。质量为m 的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，）。则（）sin37=0.6 cos37=0.8oo，A动摩擦因数 B载人滑草车最大速度为6727ghC载人滑草车克服摩擦力做功为mghD载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为35g（17 江苏）一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处.物块初动能为，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能与位移关系的图线是（）k0EkE x（17 海南）将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略a 为小球运动轨迹上的一点，小球上升和下降经过 a 点时的动能分别为Ek1和 Ek2从抛出开始到小球第一次经过 a 点时重力所做的功为W1，从抛出开始到小球第二次经过a 点时重力所做的功为W2 下列选项正确的是（）【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/16 AEk1=Ek2，W1=W2 BEk1Ek2，W1=W2CEk1Ek2，W1 W2 DEk1Ek2，W1 W2 6.（15 新课标）如图-4 所示，一半径为 R，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径 POQ 水平。一质量为 m的质点自P点上方高度 R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点 N时，对轨道的压力为4mg，g 为重力加速度的大小。用 W表示质点从 P点运动到 N点的过程中客服摩擦力所做的功。则（）A，质点恰好可以到达Q点mgRW21B，质点不能到达Q点mgRW21C，质点到达 Q后，继续上升一段距离mgRW21D，质点到达 Q后，继续上升一段距离mgRW21（14 海南）如图-5，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧，a 在水平桌面的上方，b 在水平粗糙桌面上。初始时用力压住b 使 a、b 静止，撤去此压力后，a 开始运动，在 a 下降的过程中，b 始终未离开桌面。在此过程中Aa 的动能小于 b 的动能B两物体机械能的变化量相等Ca 的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量D绳的拉力量对比对a 所做的功与对 b 所做的功的代数和为零（13 广东）如图-6，游乐场中，从高处A到水面 B 处有两条长度相同的光滑轨道。甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A 处自由滑向 B处，下列说法正确的有A甲的切向加速度始终比乙的大图-7【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/16 B甲、乙在同一高度的速度大小相等C甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D甲比乙先到达 B处填空题（共 24 分）9.（17 江苏）（8 分）利用如图-7 所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为M 200.0 g，钩码的质量为 m 10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz 的交流电(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图-8 所示选择某一点为 O，依次每隔4 个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离 x，记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度 v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1_m/s.(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g9.80 m/s2，利用W mg x算出拉力对小车做的功W.利用 EkMv2算出小车动能，并求出动能的变化量Ek.计算结果见下表W/103 J2.452.923.353.814.26 Ek/103J2.312.733.123.614.00 请根据表中的数据，在方格纸上作出Ek-W图像(4)实验结果表明，Ek 总是略小于 W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F_N.10（17 北京）（16分）如图-9 所示，用质量为 m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验(1)打点计时器使用的电源是 _(填选项前的字母)A直流电源 B 交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_(填选项前的字母)A把长木板右端垫高 B 改变小车的质量在不挂重物且 _(填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响A打点计时器不打点 B 打点计时器打点(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C若干个计数【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/16 点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得 A、B、C各点到 O点的距离分别为 x1、x2、x3，如图 2 所示实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O 点到打B 点的过程中，拉力对小车做的功W _，打 B点时小车的速度v_.(4)以 v2 为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图-11 所示 的v2-W 图 像 由 此 图 像 可 得 v2随 W 变 化 的 表 达 式 为_ 根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含 v2 这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是 _(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图-12 中正确反映v2-W关系的是 _ A BC D计算题（共 36 分）11（17 江苏）(12 分)如图-13 所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为 R.C的质量为 m，A、B的质量都为，与地面间的动摩擦因数均为.现用水平向右的力拉 A，使 A缓慢移动，直至C恰好降到地面整个过程中B 保持静止设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：(1)略(2)动摩擦因数的最小值min；(3)A 移动的整个过程中，拉力做的功W.12.（16 江苏）（12 分）如图-14 所示，倾角为的斜面A被固定在水平面上，细线的一端固定于墙面，另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块 B相连，B静止在斜面上滑轮左侧的细线水平，右侧的细线与斜面平行 A、B 的质量均为 m 撤去固定A 的装置后，A、B均 做 直 线 运 动 不 计 一 切 摩 擦，重 力 加 速 度 为g 求：（1）略；（2）A滑动的位移为 x 时，B的位移大小 s；（3）A滑动的位移为 x 时的速度大小 vA【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/16.(15 扬州开学考试).（12 分）如图-15 所示，半径 R=0.5m的光滑圆弧面 CDM 分别与光滑斜面体ABC和斜面 MN 相切于 C、M点，O为圆弧圆心，D为圆弧最低点斜面体ABC固定在地面上，顶端 B安装一定滑轮，一轻质软细绳跨过定滑轮（不计滑轮摩擦）分别连接小物块 P、Q（两边细绳分别与对应斜面平行），并保持P、Q两物块静止若PC间距为 L1=0.25m，斜面 MN足够长，物块 P质量 m1=3kg，与 MN间的动摩擦因数，求：（sin37=0.6，cos37=0.8）31（1）烧断细绳后，物块P第一次到达 D点时对轨道的压力大小；（2）物块 P第一次过 M点后 0.3s 到达 K点，则 MK间距多大；（3）略。(四)选做题（14 徐州一中模拟）如图-16 所示，劲度系数为k200N/m的轻质弹簧，上端固定，下端连一质量m=3kg的物块 A，A放在平台 B上，平台 B可以控制 A的运动，初始时 A、B静止，弹簧处于原长，g 取 10m/s2控制平台 B竖直向下运动，保持 A与 B一起下降直到分离，求：AB一起缓慢下降的最大位移x1；若 B以 a=5m/s2向下匀加速运动，A、B一起匀加速运动的时间；若 B以 a=5m/s2向下匀加速运动，从开始运动到A、B分离的过程中弹簧弹性势能的变化量及B对 A做的功（15 海南卷）如图-17，一半径为 R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端登高。质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/16 g，质点自 P滑到 Q的过程中，克服摩擦力所做的功为（）A.B.mgR41mgR31 C.D.mgR21mgR4（14 吉林二模）如图-18 所示，长为 L 的粗糙长木板水平放置，在木板的 A端放置一个质量为 m的小物块。现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，重力加速度为 g。下列判断正确的是（）A整个过程物块受的支持力垂直于木板，所以不做功B物块所受支持力做功为mgLsinC发生滑动前静摩擦力逐渐增大D整个过程木板对物块做的功等于物块机械能的增大17.（14 江西师大附中）某同学近日做了这样一个实验，将一个小铁块（可看成质点）以一定的初速度，沿倾角可在090之间任意调整的木板向上滑动，设它沿木板向上能达到的最大位移为x,若木板倾角不同时对应的最大位移x 与木板倾角的关系如图-19所示。g 取 10m/s2。求（结果如果是根号，可以保留）：（1）小铁块初速度的大小v0 以及小铁块与木板间的动摩擦因数 是多少？（2）当=60时，小铁块达到最高点后，又回到出发点，物体速度将变为多大？18.(15盐城检测).如图-20 甲所示，水平地面上放置一倾角为=37的足够长的斜面，质量为m的物块置于斜面的底端某时刻起物块在沿斜面向上的力F作用下由静止开始运动，力F随位移变【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/16 化的规律如图乙所示已知整个过程斜面体始终保持静止状态，物块开始运动 t=0.5s 内位移 x1=1m，0.5s 后物块再运动 x2=2m时速度减为 0取 g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8求：（1）由静止开始，0.5s 末物块运动的速度的大小；（2）物块沿斜面向上运动过程，受到的摩擦力做的功；（3）物块在沿斜面向下运动过程中，斜面体受到地面的摩擦力的大小三、参考答案选择题【答案】BD。【解析】A.下滑过程，A到 B，加速度向下，弹力向上且增大，加速度减小；B到 C，加速度向上，加速度增大，A错误；B.下滑 A到 C，根据动能定理，0弹力摩擦力WWmgh,上滑，C到 A，根据动能定理，221-0-mvWWmgh弹力摩擦力，两式联立解得，B正确；241mvW摩擦力C.以上两式联立，还可解得，241mvmghW弹力即弹性势能,所以 C错误；241mvmghEPCD.下滑，A到 B，有，上滑，B到 A，有，比较得，D正确。0-21-2下弹力摩擦力BABABABmvWWmgh221-0-上弹力摩擦力BABABABmvWWmgh下上BBvv【答案】C【解析】由题可得，重力做功1900J，则重力势能减少1900J，可得 C正确 D错误。由动能定理：可得动能增加 1800 J，则 A，B错误。【答案】AB【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/16【解析】由动能定理得：，解得：，选项A 正确；对前一段轨道：解得：，B 正确；载人滑草车克服摩擦力做功2mgh,C错误；载人 滑 草 车 在 下 段 滑 道 上 的 加 速 度，D 错 误，选AB.2cot45cot370mg hmghmgh6721cot452mghmghmv27ghvsin37cos37335mgmgagm【答案】C【解析】小物块上滑过程，由动能定理得(mgsin mgcos)x EkEk0，整理得 EkEk0(mgsin mgcos)x.设小物块上滑的最大位移大小为s，小物块下滑过程，由动能定理得(mgsin mgcos)(s x)Ek0，整理得 Ek(mgsin mgcos)s(mgsin mgcos)x，所以选项 C正确【答案】B【解析】如果没有空气阻力，根据竖直上抛运动规律可知，小球上升和下降经过a 点时速度大小相等，动能相等，但由于小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略，则从小球上升经过a 点到下落经过a 点的过程中，空气阻力一直做负功，重力做功为零，根据 动 能 定 理 可 知，小 球 的 动 能 要 减 小，即Ek1Ek2，而从抛出开始到小球第一次经过a 点以及从抛出开始到小球第二次经过a 点时，初、末位置的竖直高度相等，则两次重力做的功相等，即 W1=W2，故 B正确，ACD 错误;故本题选：B作出右图-20，答案和解析如下：【答案】A、D【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/16【解析】由运动的合成与分解知识可知,va=vbcos,为拉 b的绳与水平面的夹角,因此物体 a 的速度小于物体b 的速度,而两物体的质量又相同,所以 a 的动能小于 b 的动能,A 正确;a 物体下降时,a的机械能的减少量等于b 物体的动能增加量和b 克服摩擦力做功之和,B 错误;a的重力势能减小量等于两物体总动能的增加量与b 克服摩擦力所做的功之和,C 错误;绳的拉力对a 所做的功等于a 的机械能的减少量,绳的拉力对b 所做的功等于b 的动能增加量和克服摩擦力做功之和,D 正确。【答案】B D【解析】由机械能守恒定律知：下落相同的高度，获得相同的动能，故甲、乙在同一高度的速率相等，B 正确；作出速率一时间图像如图所示最初甲的加速度大，速度增加得快，下落得快，乙的加速度小，速度增加得慢，所以甲先到达B 处，A、C 错误，D 正确填空题【答案】(1)小车做匀速运动(2)0.228(3)如图所示(4)0.093【解析】(1)小车处于平衡状态，故它被轻推后能做匀速直线运动(2)v1 0.228 m/s.(4)钩码受力如图所示F合mg F根据牛顿第二定律得mg Fma 小车所受合力的大小等于F，再由牛顿第二定律得FMa 综合得FMmgM m代入数据得【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】12/16 F N 0.093 N.【答案】(1)B(2)A B(3)mgx2 x3x12T(4)v2 kW，k(4.5 5.0)m2 s2J1 质量(5)A【解析】(1)打点计时器使用交流电源，所以选项B正确(2)要用重力的分量来平衡摩擦力和其他阻力，所以选项A 正确检验是否平衡了摩擦力时，要让打点计时器打点并观察小车是否匀速运动，所以选项B正确(3)做功表达式为 W Fx，又因为 Fmg，xx2，则 W mgx2.由中间时刻速度等于平均速度可知，v.(4)由数学关系可得，v2kW，其中 k 为图像斜率，k(4.5 5.0)m2s2J 1.由 W Mv2可得 v2W，则图像斜率与质量有关(5)若重物的质量不满足远小于小车质量的条件，那么重物重力势能的减小量等于重物和小车动能的增加量之和，即W mv2 Mv2，则 W(mM)v2，v2W，仍为正比例函数，所以A图正确计算题【答案】(1)略(2)(3)(2 1)(1)mgR【解析】(1)略(2)C 恰好降到地面时，B受 C压力的水平分力最大，为Fxmax mgB受地面的摩擦力 fmg根据题意 fmin Fxmax，解得 min32(3)C 下降的高度 h(1)RA的位移 x2(1)R摩擦力做功的大小Wffx 2(1)mgR根据动能定理得W Wfmgh 00解得 W(21)(1)mgR。【答案】（2）（3）2(1cos)x2sin32cosAgxv【解 析】（2）如 图 所 示，根 据 几 何 关 系，且，(1 cos),sinxysxsx22xysss【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】13/16 解得2(1cos)sx（3）B的下落高度sinysx由动能定理：221122yABmgsmvmv又,ABxsvvtt则2(1cos)BAvv【答案】（1）；（2）；（3）78N 0.17m 1.0m【解析】（1）滑块由 P到 D过程，由动能定理，得：212Dmghmv根据几何关系，有：001sin53(1 cos53)hLR在 D点，支持力和重力的合力提供向心力，有：2DDvFmgmR解得：78DFN由牛顿第三定律得，物块P对轨道的压力大小为78N（2）PM段，根据动能定理，有：021111sin532Mm gLmv解得：2Mvm s沿 MN 向上运动过程，根据牛顿第二定律，得到：根据速度时间公式，有：1 1Mva t解得：10.2ts所以时，P物到达斜面 MN上最高点，故返回过程，有：10.2ts沿 MN 向下运动过程，根据牛顿第二定律，有0022sin53cos536aggm s故，根据运动学公式，有：212 210.1722MMKvxta tm即 MK之间的距离为0.17m（四）选做题【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】14/16【答案】（1）0.15m（2）0.0173s（3）-0.5625J【解析】对 A受力分析：mg FN kx0 FN 0 时 达最大位移 x1=mg/k=0.15（m）对 A受力分析：mg FN kxmaFN 0 时 达最大位移 x2=m（g-a）/k=0.075（m）t=0.0173s 弹簧弹力对 A做的功：2222121kxxFW弹弹所以弹性势能的增加量J5625.0p2弹WE分离时物块 A的速度22axv动能J89)(2122KkagammvE对 A由动能定理，KGWEWW弹代入数据得 B对 A的作用力所做的功J5625.0W【解析】【答案】C【答案】BCD【解析】A、缓慢转动过程A 做圆周运动时，支持力对物块做正功，当停止转动木块后，支持力不做功故A错误B、木板从水平转到 角的过程，静摩擦力始终与轨迹切线方向垂直，不做功，对A 运用动能定理得：WN+WG=0，即得WN=-WG=-mgLsin，故 B正确C、滑动前，由平衡条件可知：摩擦力f 与重力的下滑分力平衡，则有 f=mgsin，随着 增大，f 逐渐增大；故 C正确【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】15/16 D、全过程对 A 用机械能定理，木板对物块的作用力（支持力和摩擦力的合力）是重力以外的唯一外力，它做的总功等于物块机械能的增大故 D正确【答案】（1）（2）33sm/225【解析】（1）根据动能定理，物体沿斜面上滑过程，根据动能定理，有：-mgsin?S-mgcos?s=2-020mv解得：)cos(sin220aagvs由图可得，当=90时，根据，代入数据得v0=5m/s，即物体的初速 度 为 5m/s由 图可得，=30 时，s=1.25，代 入 数据得：gsv22033（2）物体沿斜面上升的最大位移sm与斜面倾角 的关系为：把=60代入，解得：835ms由动能定理得：-mgcos?2s=22202mvmvt解得：；smvt/22518【答案】（1）；（2）；（3）4m s12J 1.6N【解析】（1）由题意，内物块做匀加速直线运动，0.5s则：21112atx1vat解得：，218am s4vm s（2）加速和减速过程沿斜面向上的力分别为、，设物块的质量和物块与斜面间的动摩擦因数，由动能定理有：118FN26FN m加速过程：2111(sincos)2Fmgmgxmv减速过程：2211(sincos)02mgmgFxmv【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】16/16 联立解得：，、1mkg0.512fWJ（3）斜面体受到物块的压力：cosNmg地受到物块的摩擦力：cosfmg设斜面体受到沿地面向右的摩擦力为，由平衡条件有：f地解得：=。f地1.6N