2022届高中物理功和能考点题型与解题方法.pdf

1 (每日一练每日一练)2022)2022 届高中物理功和能考点题型与解题方法届高中物理功和能考点题型与解题方法 单选题 1、如图所示，质量均为m=0.5kg 的小球 A、B（可视为质点）用长L=1m 的轻质杆相连，小球 B 置于光滑水平面上，小球 A 紧靠于光滑墙面放置。现用如图所示的力F使小球 A 沿着墙面向上运动，当杆与竖直墙壁夹角=37时，小球 B 的速度大小v=0.8m/s，重力加速度g=10m/s2，则在此过程中力F所做的功为（）A0.25JB3.25JC4JD4.25J 答案：D 解析：当杆与竖直墙壁夹角=37时，设小球 A 的速度为v，根据两球的速度沿杆方向的分速度大小相等，有 vcos37=vcos53 代入数据得 v=0.6m/s 小球 A 上升的高度为 h=Lcos37=10.8m=0.8m 根据功能原理得外力F所做的功为 2 =122+122+代入数据解得 =4.25J 故选 D。2、随着航天技术的发展，人类已经有能力到太空去探索未知天体。假设某宇宙飞船绕一行星在其表面附近做匀速圆周运动，已知运行周期为T，航天员在离该行星表面附近h处自由释放一小球，测得其落到行星表如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系图象如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是（）A在 0h0过程中，F大小始终为mg B在 0h0和h02h0过程中，F做功之比为 21 C在 02h0过程中，物体的机械能不断增加 D在 2h03.5h0过程中，物体的机械能不断减少 答案：C 解析：A在0 0过程中，k图象为一段直线，由动能定理得()0=0 0 故 =2 3 故 A 错误；B由 A 可知，在0 0过程中，F做功为20，在0 20过程中，由动能定理可知 F 0=1.50 0 解得 F=1.50 因此在0 0和0 20过程中，F做功之比为4:3，故 B 错误；C在0 20过程中，F一直做正功，故物体的机械能不断增加，故 C 正确；D在20 3.50过程中，由动能定理得 F 1.50=0 1.50 则 0 故F做功为 0，物体的机械能保持不变，故 D 错误。故选 C。3、如图甲所示，足够长的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，以弹簧上端位置为坐标原点O，沿竖直向下建立坐标轴。现将质量为m的小球从原点O正上方高度h处由静止释放，在小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，小球所受弹力F的大小随x（x表示小球的位置坐标）的变化关系如图乙所示。若不计小球与弹簧接触时的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）4 A当=0时，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大 B小球动能的最大值为+02 C当=20时，小球的速度大于2 D小球在最低点的加速度大小等于g 答案：B 解析：A当=0时，弹簧弹力等于重力大小，小球的加速度为零，动能最大，由机械能守恒定律可知小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和最小，A 错误；B当=0时，由 图像可知弹力做的功=120 由释放到动能最大的过程，根据动能定理得(+0)120=km 可得 km=+120 B 正确；C当=20时，由 图像可知弹力做的功=20 由动能定理可得(+20)+=122 解得小球的速度大小 5 =2 C 错误；D小球在=20位置会继续向下运动而压缩弹簧，小球在最低点时 20，有 2 由牛顿第二定律可知小球在最低点 =则 D 错误。故选 B。4、质量相同的两个物体，分别在地球和月球表面以相同的初速度竖直上抛，已知月球表面的重力加速度比地球表面重力加速度小，若不计空气阻力，下列说法中正确的是（）A物体在地球表面时的惯性比在月球表面时的惯性大 B物体在地球表面上升到最高点所用时间比在月球表面上升到最高点所用时间长 C落回抛出点时，重力做功的瞬时功率相等 D在上升到最高点的过程中，它们的重力势能变化量相等 答案：D 解析：A物体的惯性只与质量有关系，两个物体质量相同，惯性相同，选项 A 错误；B由于月球表面的重力加速度比地球表面重力加速度小，物体在地球表面上升到最高点所用时间比在月球表面上升到最高点所用时间短，选项 B 错误；C落回抛出点时，速度相等，而月球表面重力小，所以落回抛出点时，月球上重力做功的瞬时功率小，选项 C6 错误；D由于抛出时动能相等，由机械能守恒定律可知，在上升到最高点的过程中，它们的重力势能变化量相等，选项 D 正确。故选 D。5、如图所示，电梯与水平地面成 角，质量为m的人站在电梯上，随电梯斜向上匀速运动，电梯对人的支持力为F，已知人与电梯之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在运动距离L的过程中，下列结论正确的是（）A重力做功为mgLsinB支持力做功FL C摩擦力做功为 mgLcosD合力做功为 0 答案：D 解析：A根据功的定义可知重力做功 G=sin A 错误；B由于支持力方向竖直向上，因此支持力做功 =sin B 错误；C由于物体匀速运动，不受摩擦力作用，因此摩擦力做功为零，C 错误；D由于物体匀速运动，所受合力为零，因此合力做功也为零，D 正确。7 故选 D。6、氢气球在空中匀速上升的过程中，它的（）A动能减小，重力势能增大 B动能不变，重力势能增大 C动能减小，重力势能不变 D动能不变，重力势能不变 答案：B 解析：氢气球在空中匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变，高度增大，重力势能变大。故选 B。7、如图所示，一根足够长的圆管竖直固定在地面上，管内有一劲度系数为k10 N/m 的轻质弹簧，弹簧上端连有质量可以忽略的活塞，下端连有质量为m0.1 kg 的小球（小球直径小于管径），已知活塞与管壁间的最大静摩擦力Ff1.4 N，弹簧从自然长度开始伸长x的过程中平均弹力为F12kx，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g10 m/s2。当弹簧处于自然长度时由静止释放小球，在小球第一次运动到最低点的过程中（）A小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动直到静止 B弹簧的最大伸长量为 0.24 m C当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能为 0.098 J D活塞克服摩擦力做的功为 0.105 J 答案：C 解析：8 AB小球的重力为 Gmg1 N 当弹簧的弹力等于小球的重力时有 kx0mg 得 x00.10 m 小球开始向下运动的过程中弹簧逐渐变长，弹簧的弹力增大，开始时小球的重力大于弹簧的弹力，小球向下做加速运动，加速度随弹簧长度的增大而减小；当弹簧的弹力大于重力时，小球开始做减速运动，加速度随弹簧长度的增大而增大，小球做加速度增大的减速运动；当弹簧的弹力等于活塞受到的最大静摩擦力时，活塞开始运动，弹簧不再增长；弹簧最长时有 kxmFf 所以 xm0.14 m 所以小球在开始下降的 0.1 m 内做加速运动，在 0.1 m 到 0.14 m 内做减速运动，在弹簧伸长 0.14 m 时，小球仍然有向下的速度，此后小球继续向下运动，由于活塞受到的摩擦力不变，所以小球做加速度不变的减速运动，直到小球到达最低点。由以上分析可知，A、B 错误；C小球到达最低点时弹簧的弹性势能等于克服弹力做的功，即=122=0.098J C 正确；D小球下降 0.14 m 时，有 =122 小球继续下降的过程中弹簧的长度不变，所以弹簧弹力不做功，重力和摩擦力做功，则 9 =0 122，W克fFfx 联立解得 W克f0.147 J 故 D 错误。故选 C。多选题 8、在两个物体碰撞前后，下列说法中可以成立的是（）A作用后的总机械能比作用前小，但总动量守恒 B作用前后总动量均为零，但总动能守恒 C作用前后总动能为零，而总动量不为零 D作用前后总动量守恒，而系统内各物体的动量增量的总和不为零 答案：AB 解析：A作用后的总机械能比作用前小，但总动量守恒。例如两物体碰后黏在一起共同运动时，选项 A 正确；B作用前后总动量均为零，但总动能守恒，例如两个物体发生弹性碰撞时，选项 B 正确；C总动能为零，其总动量一定为零，故 C 错误；D总动量守恒，则系统内各物体的动量变化总和一定为零，故 D 错误。故选 AB。9、如图所示，一固定的四分之一光滑圆弧轨道与逆时针匀速传动的水平足够长的传送带平滑连接于B点。圆弧轨道半径为R。质量为m的小滑块自圆弧轨道最高点A以某一初速度0沿切线进入圆弧轨道，小滑块在传送带上运动一段时间后返回圆弧轨道。已知重力加速度为g，滑块与传送带之间的滑动摩擦因数为，传送带速度大小为=。不计空气阻力，则以下说法正确的是（）10 A经过足够长的时间，小滑块最终静止于B点 B小滑块第一次返回圆弧轨道时的最大高度为2 C若0=2，小滑块第一次在传送带上运动的整个过程中在传送带上痕迹为94 D若0=0，小滑块第五次在传送带上运动的整个过程的时间是2 答案：BD 解析：A由于传送带足够长，小滑块每次减速到 0，都会反向加速到一定的速度，所以小滑块在圆弧和传送带之间做往返运动，最终不会停在B点。故 A 错误；B由于小滑块返回来的速度最大与传送带共速，则 m=0 122 解得 m=2 故 B 正确；C设小滑块第 1 次过B点速度大小为1，则 =12121202 解得 1=2 11 小滑块滑上传送带到共速，设小滑块位移为1，传送带位移为2。规定向左为正。则 =1+1=12 2=联立解得 =，=3，1=32，2=3 分析可知，滑痕为它们的相对位移，即 =2 1=92 故 C 错误；D小滑块到 B 点的速度大小设为，则 =122 0 解得=2 可知，小滑块过 B 点后，先减速到 0，再反向加速到与传送带共速，最后匀速到达 B 点，之后以这个速度在圆弧和传送带之间做往返运动。因此小滑块第五次在传送带上运动的整个过程的时间是 =2=2 故 D 正确。故选 BD。12 10、如图所示，小球质量为，悬线长为，小球在位置A时悬线水平，放手后，小球运动到位置，悬线竖直。设在小球运动过程中空气阻力的大小不变，重力加速度为，关于该过程，下列说法正确的是（）A重力做的功为B悬线拉力做的功不为 0 C空气阻力做的功为D空气阻力做的功为2 答案：AD 解析：AB如图所示，因为拉力T在运动过程中始终与运动方向垂直，故不做功，即 T=0 重力在整个运动过程中始终不变，小球在重力方向上的位移为A、B两点高度差L，所以=故 A 正确，B 错误；CD空气阻力所做的总功等于每个小弧段上f所做功的代数和，即 f=(1+2+)=2 故 C 错误，D 正确。故选 AD。13 填空题 11、质量为24kg的滑块，以4m/s的初速度在光滑水平面上向左直线滑行，从某一时刻起在滑块上施加一水平向右的力经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4m/s，则在这段时间内力所做的功为_。答案：0 解析：对于滑块从受水平向右的力到速度反向，大小为4m/s的过程，由动能定理知 F=12右12左 代入数据解得 F=0 12、在平直公路上，汽车由静止开始作匀加速运动，当速度达到m后立即关闭发动机直到停止，运动过程的 图像如图所示，设汽车的牵引力为F，摩擦力为f，全过程中牵引力做功1，克服摩擦力做功2，则:=_，1:2=_。答案：4:1 1:1 解析：1 2对汽车全过程由动能定理可知 1 2=0 则有 1=2 14 由图像可知牵引力做功的位移与克服摩擦力做功的位移比为 12=14 则:=4:1 13、如图所示，质量为m的苹果从距地面高度为H的树上由静止开始下落，树下有一深度为h的坑，则苹果落到坑底过程中，苹果的重力势能_（选填“增大”、“减小”或“不变”）。若以地面为零势能参考平面，则落到坑底时苹果的重力势能为_。答案：减小 解析：1重力势能表达式为 1=1 可知，苹果落到坑底过程中高度减小，故重力势能减小。2据重力势能的定义可知，落到坑底时苹果的重力势能为=