2022届新高考物理二轮检测-专题三　第5讲　功和能.docx

第5讲功和能一、选择题1图示为一辆配备了登高平台的消防车，其伸缩臂能够在短时间内将承载了3名消防员的登高平台(人与平台的总质量为300 kg)抬升到60 m高的灭火位置，此后消防员用水炮灭火。已知水炮的出水量为3m3/min，水离开炮口时的速度为20 m/s，水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2。下列说法正确的是()A使水炮工作的发动机的输出功率为10 kWB使水炮工作的发动机的输出功率为30 kWC伸缩臂抬升登高平台过程中所做的功为1.8×104 JD伸缩臂抬升登高平台过程中所做的功为1.8×105 J解析：水的密度为1.0×103 kg/m3，1 min内流出水的质量：mV1.0×103×3 kg3 000 kg , 1min内水获得的重力势能：Epmgh3 000×10×60 J1.8×106 J，1 min内水获得的动能：Ekmv26×105 J，使水炮工作的发动机输出功率为：P W4×104 W，故A、B错误；伸缩臂抬升登高平台过程中所做的功等于登高平台克服重力做的功：Wmgh300×10×60 J1.8×105 J，故C错误，D正确。答案：D2(多选)质量为m2 kg的物体沿水平面向右做直线运动，t0时刻受到一个水平向左的恒力F，如图甲所示，取水平向右为正方向，此物体的v­t图像如图乙所示，g10 m/s2，则()A物体与水平面间的动摩擦因数0.5B10 s内恒力F对物体做功102 JC10 s末物体在计时起点位置左侧2 m处D10 s内物体克服摩擦力做功34 J解析：由图线可知04 s内的加速度大小：a1m/s22 m/s2，可得：Fmgma1；由图线可知410 s内的加速度大小：a2 m/s21 m/s2，可得：Fmgma2；解得：F3 N，0.05，故A错误；10 s末物体位移：x m2 m，故10 s末物体在计时起点左侧2 m处，恒力F做的功为WF·|x|3×2 J6 J，选项B错误，C正确；04 s内的路程s1×4×8 m16 m；410 s内的路程s2×6×6 m18 m，10 s 内物体克服摩擦力做功Wfmg(s1s2)34 J，故D正确。答案：CD3(2021·浙江6月选考卷)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1000 W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P3×107 W。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为()A100 m25 m B100 m50 mC200 m100 m D200 m50 m解析：设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为P ，解得r，则引起神经混乱时有 r1100 m，引起心肺功能衰竭时有r250 m，所以B正确；ACD错误；故选B。答案：B4.(2021·山东卷)如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为()A BC D解析：在运动过程中，只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理f·2L0mv02，可得摩擦力的大小f，故选B。答案：B5发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变，重力加速度为g，以地面为零势能面，则下列说法正确的是()A飞箭上升阶段克服空气阻力做的功为B飞箭下落过程中重力做的功为C飞箭在最高点具有的机械能为D飞箭所受空气阻力与重力大小之比为17解析：飞箭上升阶段和下降阶段克服空气阻力做的功相等， 则上升阶段克服空气阻力做的功为Wf ，A错误；飞箭下落过程中，根据动能定理有：WGWfE0，解得重力做的功为WGE，则飞箭在最高点具有的机械能为E，B、C错误；飞箭下落过程中，根据WFs可得，D正确。答案：D6(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，物块()A加速度先减小后增大B经过O点时的速度最大C所受弹簧弹力始终做正功D所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功解析：对物块受力分析，当弹簧处于压缩状态时，由牛顿第二定律可得kxfma ，x减小，a减小，当a0时，物块速度最大，此时，物块在O点左侧；从加速度a0处到O点过程，由牛顿第二定律得fkxma ，x减小，a增大，当弹簧处于伸长状态时，由牛顿第二定律可得kxfma ，x增大，a继续增大，可知物块的加速度先减小后增大，故A正确，故B错误；物块所受弹簧的弹力对物块先做正功，后做负功，故C错误；从A到B的过程，由动能定理可得W弹Wf0 ，故D正确。答案：AD7如图所示，长直轻杆两端分别固定小球A和B，两球质量均为m，两球半径忽略不计，杆的长度为L。先将杆AB竖直靠放在竖直墙上，轻轻拨动小球B，使小球B在水平面上由静止开始向右滑动，当小球A沿墙下滑距离为时，下列说法正确的是(不计一切摩擦，重力加速度为g)()A杆对小球A做功为mgLB小球A、B的速度都为C小球A、B的速度分别为和D杆与小球A、B组成的系统机械能减少了mgL解析：对A、B组成的系统，由机械能守恒定律得mg·mvA2mvB2，又有vA cos 60°vB cos 30°，解得vA，vB，选项C正确，B、D错误；对A由动能定理得mgWmvA2，解得杆对小球A做的功WmvA2mg·mgL，选项A错误。答案：C8.(多选)如图所示，绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上，斜面体所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场E，轻弹簧一端固定在斜面顶端，另一端拴接一不计质量的绝缘薄板，一带正电的小滑块，从斜面上的P点处由静止释放后，沿斜面向上运动，并能压缩弹簧至R点(图中未标出)，然后返回，则()A滑块从P点运动到R点的过程中，其机械能的增加量等于电场力与弹簧弹力做功之和B滑块从P点运动到R点的过程中，其电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和C滑块最终停在弹簧原长处D滑块最终停下来，克服摩擦力所做的功小于电势能的减小量与重力势能增加量之差解析：滑块从P点运动到R点的过程中，由功能关系知，其机械能的增加量等于电场力、弹簧弹力及摩擦力做功之和，故A错误；滑块从P点运动到R点的过程中，由能量守恒定律知，其电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和，故B正确；在弹簧原长处，滑块的受力情况和在P点时相同，所受合力向上，不可能静止，故C错误；滑块合力为零的位置应在弹簧原长位置的上方，滑块由静止释放到最终停下来的过程中，由能量守恒定律知，其电势能的减小量等于重力势能、弹簧弹性势能的增加量及克服摩擦力所做的功之和，则滑块克服摩擦力所做的功小于电势能的减小量与重力势能增加量之差，故D正确。答案：BD9.(多选)某家用桶装纯净水手压式压水器如图，桶放置在水平地面上，在手连续稳定按压下，出水速度为v0，供水系统的效率为(<1)，现测量出桶底到出水管之间的高度差为H，出水口倾斜，其离出水管的高度差可忽略，出水口的横截面积为S，水的密度为，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A出水口t时间内的出水体积Qv0StB出水口所出水落地时的速度vC出水后，手连续稳定按压的功率为D手按压输入的功率等于单位时间内所出水的动能和重力势能之和解析：t时间内水从出水口流出的体积为Sv0t，选项A正确；水从出水口流出后到落地的过程，根据动能定理得mgHmv2mv02，解得落地速度为v，选项B正确；手连续稳定按压使水具有初动能和重力势能，在时间t内，流过出水口的水的质量mSv0t，则出水口的水具有的机械能为Emv02mgHStv03v0StgH，而供水系统的效率为，所以手连续稳定按压做的功为W，则功率为P，选项C错误；由于供水系统的效率<1，因此手按压输入的功率大于单位时间内所出水的动能和重力势能之和，选项D错误。答案：AB10(2021·辽宁省丹东市高三下学期质量检测二)如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定圆轨道与水平轨道相切于最低点B。一质量为m的小物块P(可视为质点)从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为。若将物块P从A处正上方高度为2R处由静止释放后，从A处进入轨道，最终停在水平轨道上的D点(图中未标出)，B、D两点间的距离为L，下列关系正确的是()AL<R BL>RCLR DL>R解析：小物块P从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动，到C处停下，在这一过程中，根据动能定理得：mgRWfmgR00，其中Wf为物块P沿圆轨道下滑过程中克服摩擦力做的功；若物块P从A处正上方高度为2R处由静止释放，从A处进入轨道，最终停在水平轨道上的D点，根据动能定理得：mg·3RWfmgL00；由于经过圆轨道上同一位置时，第二次的速度较大，根据径向的合力提供向心力知，第二次物块对圆轨道的压力较大，滑块所受摩擦力较大，所以WfWf，联立可得L<R，故A正确，B、C、D错误。答案：A二、计算题11. (2021·江苏省盐城市高三第三次模拟考试)如图所示，是人们用打“夯”的方式把松散的地面夯实的情景。假设两人同时通过绳子对质量为m的重物各施加一个力，大小均为F，方向都与竖直方向成角，重物离开地面h高度后两人同时停止施力，最后重物下落把地面砸深x。重力加速度为g。求：(1)停止施力前重物上升过程中加速度的大小a；(2)以地面为零势能面，重物具有的重力势能的最大值Epm；(3)重物砸入地面过程中，对地面的平均冲击力大小。解析：(1)施力时重物所受的合外力为F合2F cos mg则停止施力前重物上升过程中的加速度大小a。(2)重物上升过程中，由动能定理得2F cos ·hmgH00以地面为零势能面，重物具有的重力势能的最大值EpmmgH2Fh cos 。(3)重物下落过程中，由动能定理得mg(Hx)x00解得mg。答案：(1)(2)2Fh cos (3)mg12(2021·河北省衡水中学质检)如图所示，AB为一段弯曲轨道，固定在水平桌面上，与水平桌面相切于A点，B点距桌面的高度为h0.6 m，A、B两点间的水平距离为L0.8 m，轨道边缘B处有一轻、小定滑轮，一根轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体P、Q，挂在定滑轮两边，P、Q可视为质点，且m12.0 kg，m20.4 kg。开始时P、Q均静止，P紧靠B点，P释放后沿弯曲轨道向下运动，运动到A点时轻绳突然断开，断开后P沿水平桌面滑行x1.25 m停止。已知P与水平桌面间的动摩擦因数0.25，g取10 m/s2。求：(1)物体P经过A点时的速度大小；(2)在物体P从B点运动到A点的过程中，物体Q重力势能的改变量；(3)弯曲轨道对物体P的摩擦力所做的功。解析：(1)P在水平轨道上运动过程，根据动能定理得m1gx0m1v12，解得P经过A点时的速度为v12.5 m/s。(2)P由B到A的过程中，Q上升的高度H1 m，Q重力势能的增量EpmgH4 J。(3)设P经过A点时，Q的速度为v2，对速度v1分解如图所示，则有v2v1cos ，sin 0.6，解得37°，对P与Q组成系统有m1ghm2gHWfm1v12m2v22，代入数据解得Wf0.95 J。答案：(1)2.5 m/s(2)4 J(3)0.95 J