2020高考物理二轮复习 课时巩固练4 功和能课件

课时巩固练(4)功和能一、选择题1．(2019·吉林省延边州质量检测)放在光滑水平面上的物体，在两个互相垂直的水平力共同作用下由静止开始运动，若这两个力分别做了3J和4J的功，则该物体的动能增加了()A．5JB．12JC．7JD．1J解析由动能定理得物体的动能增加了7J，C项正确。答案C2.(2019·河南省名校联考)如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点。每根杆上都套着一个质量相等的小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处由静止释放，用P1、P2、P3依次表示各滑环从静止滑到d过程中重力的平均功率，则()A．P1P2P3B．P1P2P3C．P3P1P2D．P1＝P2＝P3解析对小滑环受力分析，受重力和支持力，将重力沿杆的方向和垂直杆的方向正交分解，根据牛顿第二定律得，小滑环做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为a＝gsinθ，θ为杆与水平方向的夹角，小滑环的位移s＝2Rsinθ，所以t＝2sa＝2×2Rsinθgsinθ＝4Rg，t与θ无关，即t1＝t2＝t3，而三个环重力做功W1W2W3，所以有P1P2P3，B项正确。答案B3．如图所示，倾角为30°的粗糙斜面与倾角为60°的光滑斜面对接在一起，两斜面上分别放有质量均为m的物块甲和乙，甲在斜面上A点，乙在斜面上B点，两物块通过一跨过光滑定滑轮的细线连在一起，OA长为L，OB长为L2。物块甲与粗糙斜面间动摩擦因数为μ，在平行于斜面的拉力F的作用下两物块做匀速运动。从图示位置开始计时，在物块甲与滑轮相碰前的一段时间内，力F做的功为()A.32μ＋32－12mgLB.32μ＋32＋12mgLC.12μ＋32－12mgLD.12μ＋32＋12mgL解析对物块甲T＋mgsin30°＝μmgcos30°；对物块乙F＝T＋mgsin60°；F做的功W＝FL；解得W＝32μ＋32－12mgL，故A项正确。答案A4．如图甲所示，水平面上一质量为m的物体在水平力F作用下开始加速运动，力F的功率P保持恒定，运动过程中物体所受的阻力f大小不变，物体速度最终达到最大值vmax，此过程中物体速度的倒数1v与加速度a的关系图象如图乙所示。仅在已知功率P的情况下，根据图象所给信息可知以下说法中正确的是()A．可求出m、f和vmaxB．不能求出mC．不能求出fD．可求出物体加速运动时间解析当加速度为零时，物体做匀速运动，此时牵引力大小等于阻力大小，速度为最大值，最大速度vmax＝10.1m/s＝10m/s；功率P＝Fv，而F－f＝ma，联立可得1v＝mPa＋fP，物体速度的倒数1v与加速度a的关系图象的斜率为k＝mP，纵轴截距为fP＝0.1，因此可求出m、f和vmax，A项正确，B、C两项错误；物体做变加速运动，无法求解物体加速运动的时间，D项错误。答案A5．(多选)如图所示，半径为R的竖直光滑圆弧轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆弧轨道上，A与圆心O等高，B位于O的正下方，它们由静止释放，最终在水平面上运动。下列说法正确的是()A．下滑过程中A的机械能守恒B．当A滑到圆弧轨道最低点时，轨道对A的支持力大小为2mgC．下滑过程中重力对A做功的功率一直增加D．整个过程中轻杆对B做的功为12mgR解析下滑过程中杆对A有力的作用，并且这个力对A做负功，所以A的机械能不守恒，故A项错误；以A、B为整体，机械能守恒，当A滑到圆弧轨道最低点的过程中，由机械能守恒定律得12×2mv2＝mgR，最低点时由支持力和重力的合力提供向心力，则有N－mg＝mv2R，所以轨道对A的支持力大小为2mg，故B项正确；开始时重力对A做功的功率为零，最后到水平面，速度方向水平，重力做功功率仍为零，所以重力对A做功的功率先增大后减小，故C项错误；A运动到底端的过程中，B的动能增加量即轻杆对B做的功W＝12mv2＝12mgR，故D项正确。答案BD6.(2019·甘肃省天水一中第三次质检)如图所示，重10N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c点开始回弹，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整个过程中()A．滑块滑到b点时动能最大B．整个过程中滑块机械能守恒C．从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6JD．滑块动能的最大值是6J解析滑块合力为零，即弹簧处于压缩状态时，滑块的动能最大，此位置在b、c之间，故A项错误；滑块从b到c再回到b的过程，弹簧的弹力对滑块先做负功，后做正功，整个过程中滑块机械能不守恒，故B项错误；滑块从a到c的过程，运用动能定理得mghac＋W弹＝0，解得W弹＝－mghac＝－10×1.2×0.5J＝－6J，所以从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6J，故C项正确；当滑块的合力为0时，滑块速度最大，设滑块在d点合力为0，d点在b和c之间，滑块从a到d，运用动能定理得mghad＋W弹′＝Ekd－0，而mghadmghac＝6J，W弹′0，所以最大动能Ekd6J，故D项错误。答案C7．(2019·山东省济南一中期中考试)如图甲所示，将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h。若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球，分别以同样大小的速度v0从半径均为R＝12h的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道，轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示。则质量分别为2m、3m、4m、5m的小球中，能到达的最大高度仍为h的是(小球大小和空气阻力均不计)()A．质量为4m的小球B．质量为3m的小球C．质量为2m的小球D．质量为5m的小球解析甲图将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h，此时速度为零；乙图将质量为2m的小球以速度v0滑上曲面，小球若能到达最大高度为h，则此时速度应该至少为gR，则此位置动能与重力势能之和大于初位置的动能与重力势能之和，因此不可能；丙图将质量为3m的小球以速度v0滑上曲面，小球若从最高点抛出，做斜抛运动，则到达最高点时速度不为零，根据机械能守恒定律可知，不可能达到h高度；丁图将质量为4m的小球以速度v0滑上曲面，小球若能到达最大高度为h，则此时速度为零，根据机械能守恒定律可知，满足条件；戊图将质量为5m的小球以速度v0滑上曲面，小球若从最高点抛出，做斜抛运动，则此时到达最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律可知，不可能达到h高度，A项正确。答案A8．(2019·安徽师大附中期中考试)已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以恒定的速度顺时针转动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度、质量为m的小物块，如图甲所示，以此时为t＝0时刻，小物块的速度随时间的变化关系如图乙所示(图甲中取沿传送带向上的方向为正方向，图乙中v1v2)。下列说法中正确的是()A．0～t1时间内传送带对小物块做正功B．小物块与传送带间的动摩擦因数μtanθC．0～t2时间内传送带对小物块做功为12mv22－12mv21D．0～t2时间内小物块与传送带间因摩擦产生的热量大于小物块动能的减少量解析由图知，物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向应向上。0～t1时间内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带做负功，故A项错误；在t1～t2时间内，物块向上运动，则有μmgcosθmgsinθ，得μtanθ，故B项错误；0～t2时间内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为WG，根据动能定理得W＋WG＝12mv22－12mv21，则传送带对物块做功W≠12mv22－12mv21，故C项错误；物块的重力势能减小、动能也减小都转化为系统产生的内能，则由能量守恒定律得知，系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小，故D项正确。答案D9.(2019·山东省青岛二中期中考试)(多选)如图所示，一小球(可视为质点)套在固定的水平光滑椭圆形轨道上，椭圆的左焦点为P，长轴AC＝2L0，短轴BD＝3L0，原长为L0的轻弹簧一端套在过P点的光滑轴上，另一端与小球连接。若小球做椭圆运动，在A点时的速度大小为v0，弹簧始终处于弹性限度内，则下列说法正确的是()A．小球在A点时弹簧的弹性势能大于在C点时的弹性势能B．小球在A、C两点时的动能相等C．小球在B、D两点时的速度最大D．小球在B点时受到轨道的弹力沿BO方向解析小球运动过程中弹性势能和动能相互转化，因为弹簧原长为L0，半长轴的长为L0，故在A点弹簧处于压缩状态，形变量等于PO的长度，在C点弹簧长度等于L0＋PO，故伸长量等于PO的长度，所以在AC两点弹簧的形变量相等，弹簧的弹性势能相等，故在AC两点的动能相等，A项错误，B项正确；设另外一个焦点为P′，在BD两点时，(AP＋PO＋OP′)＋AP＝2L0＝2BP，故B到P点的距离等于L0，即等于弹簧原长，在弹簧恢复原长时，弹性势能为零，小球的动能最大，所以在B、D两点速度最大，C项正确；因为小球套在轨道上，所以在B点轨道的弹力沿BO方向，D项正确。答案BCD10.(2019·云南省玉溪市一中考试)(多选)如图所示，质量分别为2m和m的A、B两物体用不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮相连，开始两物体处于同一高度，绳处于绷紧状态，轻绳足够长，不计一切摩擦。现将两物体由静止释放，在A落地之前的运动中，下列说法中正确的是()A．A物体的加速度为13gB．A、B组成系统的重力势能增大C．下落t秒时，B所受拉力的瞬时功率为13mg2tD．下落t秒时，A的机械能减少了29mg2t2解析两个物体分别位于同一根绳子的两端，所以加速度的大小相等；设绳子之间的拉力为T，则对B分析有T－mg＝ma，对A分析有2mg－T＝2ma，联立可得a＝13g，T＝43mg，A项正确；在A落地之前的运动中，由于A的重力大于B的重力，则A物体重力势能的减少量大于B物体重力势能的增加量，所以A、B系统的重力势能减小，B项错误；下落t时间时，B的速度大小v＝at＝13gt，则B所受拉力的瞬时功率为P＝Tv＝49mg2t，C项错误；下落t时间时，A下落的高度为h＝12at2＝16gt2，则A克服细绳拉力做功为W＝Th＝29mg2t2，根据功能关系得A的机械能减少量ΔEA＝W＝29mg2t2，D项正确。答案AD11.(2019·湖北省四地七校联盟考试)(多选)如图所示，固定的光滑竖直杆上套一个滑块A，与滑块A连接的细线绕过光滑的轻质定滑轮连接滑块B，细线不可伸长，滑块B放在粗糙的固定斜面上，连接滑块B的细线和斜面平行，滑块A从细线水平位置由静止释放(不计轮轴处的摩擦)，到滑块A下降到速度最大(A未落地，B未上升至滑轮处)的过程中()A．滑块A和滑块B的加速度大小一直相等B．滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能C．滑块A的速度最大时，滑块A的速度大于B的速度D．细线上张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量解析两滑块与绳构成绳连接体，沿绳方向的加速度相等，则A的分加速度等于B的加速度，故A项错误；绳连接体上的一对拉力做功不损失机械能，但B受到的斜面摩擦力对B做负功，由能量守恒可知滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能和摩擦生热之和，B项错误；绳连接体沿绳的速度相等，则A沿绳的分速度等于B的运动速度，如图所示，即滑块A的速度大于B的速度，故C项正确；对A受力分析可知，除重力外，只有细线的张力对滑块做功，由功能原理可知，细线上张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量，故D项正确。答案CD12．(2019·全国卷Ⅰ)(多选)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a－x关系如图中虚线所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则()A．M与