卷子答案网-一个不只有答案的网站广东省茂名市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-03功和能
一、单选题
1．（2022·广东茂名·统考模拟预测）春耕选种时，常用到图示农具。风轮扇动恒定风力使种谷和瘪谷都从洞口水平飞出。结果种谷和瘪谷落地自然分开成两堆。如图所示，若不计空气阻力。对这一现象，下列分析正确的是（ ）
A．图中M处是种谷堆，N处为瘪谷堆
B．种谷和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同
C．种谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
D．种谷飞出口的速度比瘪谷飞出洞口的速度大些
2．（2022·广东茂名·统考二模）金家庄特长螺旋隧道为2022年冬奥会重点交通工程。该隧道工程创造性地设计了半径为860m的螺旋线，有效减小了坡度，通过螺旋线实现原地抬升112m，如图所示。对这段公路的相关分析，下列说法正确的是（ ）
A．车辆以额定功率上坡时，速度越大，牵引力越大
B．螺旋隧道设计能有效减小坡度，主要目的是增大车辆行驶过程中的摩擦力
C．车辆转弯处，路面应适当内低外高
D．车辆以某一恒定速率转弯时，转弯半径越大，所需的向心力越大
3．（2022·广东茂名·二模）如图所示，将小球从点正上方的点以某一速度水平抛出，仅改变点离地的高度，小球均能击中水平面上的A点。若抛出点离地的高度越高，则（ ）
A．小球平抛的初速度越大
B．小球击中A点时，重力的功率一定越大
C．小球击中A点时，动能一定越大
D．小球击中A点时，动能一定越小
4．（2022·广东茂名·统考一模）2021年央视春节晚会采用了无人机表演，其中一架无人机在一段时间内沿竖直方向运动，通过传感器获得其速度与时间关系图如图所示，图中速度以竖直向上为正方向。已知无人机的质量为，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．时间内无人机上升，末开始下降
B．末无人机上升到最高点
C．时间内无人机所受合外力做功为
D．时间内无人机处于失重状态
5．（2022·广东茂名·统考二模）如图所示，将小球从O点正上方的B点以某一速度水平抛出，仅改变B点离地的高度，小球均能击中水平面上的A点。若抛出点离地的高度越高，则（ ）
A．小球平抛的初速度越大
B．小球击中A点时，重力的功率一定越大
C．小球击中A点时，动能一定越大
D．小球击中A点时，动能一定越小
6．（2022·广东茂名·模拟预测）如图所示，竖直平面内有一半径为的内壁光滑的固定圆形轨道，轨道底端与光滑水平地面相切，一小球（可视为质点）以的初速度进入轨道，取，则（ ）
A．小球不会脱离圆轨道运动
B．小球上升的最大高度为
C．小球脱离轨道时的速度大小为
D．小球脱离轨道的位置与圆心连线和水平方向间的夹角为
二、多选题
7．（2022·广东茂名·统考二模）如图所示，质量为m的铁环（视为质点）套在竖直固定的光滑硬直杆上，一条弹性绳满足胡克定律，其劲度系数k=8N/m，弹性绳左端系在墙上的A点，与光滑定滑轮的B点接触，其右端系在铁环上，定滑轮的半径忽略不计。当铁环从C点由静止释放时，弹性绳正好成水平状态，A，B两点的间距等于绳的原长，B，C两点的间距为。当铁环运动到D点时速度正好达最大值，运动到E点时速度正好为0，且绳未超过最大弹性限度，C、E两点的间距为。已知弹性强的弹性势能，与绳伸长量x、劲度系数k之间的关系为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A．铁环在运动的过程中，杆对铁环的弹力逐渐增大
B．铁环从C点运动到E点，重力势能减少量等于绳子弹性势能的增加量
C．铁环的质量m=0.4kg
D．铁环在D点的加速度为0，在E点加速度方向向上达到最大值
8．（2022·广东茂名·统考模拟预测）如图所示，踢毽子是一项深受大众喜爱的健身运动项目。在某次踢毽子的过程中，毽子离开脚后，恰好沿竖直方向向上运动，毽子在运动过程中受到的空气阻力不可忽略。毽子在上升至最高点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．脚对毽子一直做正功
B．毽子的机械能减少
C．毽子的重力势能一直增加
D．空气阻力对毽子做正功
9．（2022·广东茂名·统考二模）如图甲，在蹦极者身上装好传感器，可测量他在不同时刻下落的高度及速度。蹦极者从蹦极台自由下落，利用传感器与计算机结合得到如图乙所示的速度（v）一位移（l）图像。蹦极者及所携带设备的总质量为60kg，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列表述正确的是（ ）
A．整个下落过程，蹦极者及设备组成的系统机械能不守恒
B．从弹性绳刚伸直开始，蹦极者做减速运动
C．蹦极者动能最大时，弹性绳的拉力大小等于重力
D．弹性绳的弹性势能最大值为15600J
10．（2022·广东茂名·统考二模）如图是烟花燃放时的图景，其中P、M分别为两块碎片的径迹，假设两块碎片在烟花弹炸开时同时斜向上抛出，初速度大小相等，方向与水平方向的夹角相同，不计空气阻力，则P、M两块碎片从炸开到上升到最高点，下列表述正确的是（ ）
A．运动的时间相等
B．在水平方向上运动的距离相同
C．重力做功一定相等
D．在最高点时速度都为零
11．（2022·广东茂名·统考一模）在一次海上消防救援过程中，消防船启动了多个喷水口进行灭火。喷水口所处高度和口径都相同，出水轨迹如图甲所示。其中两支喷水枪喷出水A、B轨迹在同一竖直面内且最高点高度相同，如图乙所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．水A在空中运动时间较长
B．水A在最高点的速度较大
C．水落到海面时A的速度比B的速度小
D．相同时间内水枪对A做功比水枪对B做功多
12．（2022·广东茂名·二模）如图所示，质量为0.500kg的篮球从距地面高为1.500m处由静止释放，与正下方固定的长为0.400m的轻弹簧作用，速度第一次减为零时，距地面高为0.250m。篮球第一次反弹至最高点时，距地面高为1.273m。经过多次反弹后，篮球静止在弹簧上端，此时，篮球距地面高为0.390m，弹簧的弹性势能为0.025J。若篮球始终在竖直方向上运动，且受到的空气阻力大小恒定，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为500N/m.
B．篮球静止处即下落过程中速度最大处
C．篮球在运动过程中受到的空气阻力约为0.5N
D．篮球在整个运动过程中通过的路程约为11.05m
13．（2022·广东茂名·模拟预测）把质量为0.2kg的小球放在竖直的弹簧上，并把小球往下按至A点的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高点C，如图乙所示，途中经过位置B时弹簧正好处于自然状态。已知B、A的高度差为0.2m，C、B的高度差为0.4m，弹簧的质量和空气阻力均可忽略，弹簧的劲度系数为，g取。则下列说法正确的是（ ）
A．上升过程中小球的机械能守恒
B．初始释放时弹簧的弹性势能为1.2J
C．小球上升过程中经过B点时的速度大小为
D．小球从A点释放后上升时达到最大速度
14．（2022·广东茂名·模拟预测）网球训练中，若一运动员某一次击球时，将网球从A点水平击出，网球击中D点；另一运动员将该网球从位于A点正下方且与D点等高的B点斜向上击出，最高点为C，网球也击中D点。A、C高度相同。忽略空气阻力，则（ ）
A．网球在两个过程中飞行时间相等
B．网球在后一个过程中击中D点时速度较小
C．运动员在两个过程中对网球所做功可能相等
D．网球在后一个过程中，击中D点时重力做功的瞬时功率较大
三、解答题
15．（2022·广东茂名·模拟预测）滑雪是一项非常刺激的运动项目，位于大邑县的西岭雪山有一大型滑雪场，如图所示，假设一位质量m=50kg的滑雪运动员（包括滑雪板和所有装备）从高度h=960m的顶端无初速滑下。斜坡的倾角θ=37°，滑雪板与雪面间的动摩擦因数μ=0.5。则运动员滑至坡底的过程中（不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）合力做的功；
（2）下滑过程中重力的平均功率。
16．（2022·广东茂名·二模）如图“和谐号”是由提供动力的车厢（动车），不提供动力的车厢（拖车）编制而成。某“和谐号”由8节车厢组成，其中第1节、第5节为动车，每节车厢所受的阻力F大小为自身重力的0.01倍。已知每节车厢的质量均为m=2104kg，每节动车的额定功率均为P0=600kW，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）若“和谐号”以a=0.5m/s2的加速度从静止开始行驶，“和谐号”做匀加速运动时5、6节车厢之间的作用力以及匀加速运动的时间；
（2）和谐号能达到的最大速度大小。
17．（2021·广东茂名·统考二模）某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角=37°，顺时针转动的速率为v0=2m/s。将质量为m=25kg的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为M=50kg的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为1=0.5，2=0.25，AB的距离为s=8.20m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：
（1）物体滑上木板左端时的速度大小；
（2）要使物体恰好不会从木板上掉下，木板长度L应是多少？
参考答案：
1．C
【详解】B．平抛运动在竖直方向做自由落体运动，高度相同，故运动时间相同，故B正确；
C．从洞口水平飞出，不计空气阻力，且离开洞口后不受风力影响，故谷种和瘪谷飞出洞口后都做平抛运动，则都做匀变速曲线运动，故C正确；
AD．在大小相同的风力作用下运动相同的距离，风力做的功相同，由动能定理
由于谷种的质量大，所以离开洞口时的速度小，谷种和瘪谷的运动的时间相同，根据
可得谷种的水平位移较小，瘪谷的水平位移较大，所以M处是瘪谷堆，N处是谷种堆，故AD错误。
故选C。
2．C
【详解】A．车辆功率一定时，由可知，速度v越大，牵引力F越小，A项错误；
B．减小坡度，主要目的是减小车辆的重力沿斜面下滑的力，B项错误；
C．转弯路面处内低外高时，重力和支持力的合力可以提供一部分向心力，减少车辆拐弯时所需要的摩擦力，使车辆转弯时更安全，C项正确；
D．由向心力公式
可知，以某一恒定速率转弯时，转弯半径越大，所需的向心力越小，D项错误。
故选C。
3．B
【详解】A．由题意，根据平抛运动规律可得
由上式可知，在一定的情况下，抛出点离地的高度越高，小球平抛的初速度越小，故A错误；
B．小球击中A点时，重力的功率为
越高，一定越大，故B正确；
CD．根据动能定理可得小球击中A点时的动能为
由上式可知，当时有最小值，由于不知与的关系，所以动能无法判断，故CD错误。
故选B。
4．D
【详解】AB．因为图像的纵轴表示速度，从图可以看出，0-3s内无人机一直上升，3s末到达最高点，故AB错误；
C．时间内无人机所受合外力做功等于该时间内动能的变化量，由图可得初速度为
末速度为零，故
故C错误；
D．因为图像的斜率为加速度，由图像知时间内无人机的加速度为负，即加速度向下，所以处于失重状态，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】A．由题意，根据平抛运动规律可得
由上式可知，在xOA一定的情况下，抛出点离地的高度h越高，小球平抛的初速度v0越小，故A错误；
B．小球击中A点时，重力的功率为
h越高，P一定越大，故B正确；
CD．根据动能定理可得小球击中A点时的动能为
由上式可知，当时，Ek有最小值；当时，Ek随h的增大而减小；当时，Ek随h的增大而增大。由于不知道开始时h与的关系，所以h越大，小球击中A点时，动能不一定越大，故CD错误；
故选B。
6．C
【详解】AB．设小球在最高点时的最小速度为v1，由向心力公式可得
从最低点到最高点的过程，由动能定理可得
由数学知识可知v1无解，故小球不能到达最高点，设速度减小为0时上升的高度为h，由动能定理可得
解得，大于半径R，说明小球会脱离轨道做斜抛运动，至最高点的速度不为零，即上升的实际高度，AB错误；
CD．设小球运动至A点时，轨道对小球的弹力为0，小球的速度为v2，之后小球将脱离轨道，如图所示，在A点满足
运动至A点过程，由动能定理可得
联立代入数据可解得，，C正确，D错误。
故选C。
7．BCD
【详解】A．小球在C点时弹性绳的弹力为
则杆对铁环的弹力为
设某时刻小球与B点的连线与水平方向的夹角为θ，则此时弹性绳的弹力为
此时杆对铁环的弹力为
则铁环在运动的过程中，杆对铁环的弹力不变，选项A错误；
B．由能量关系可知，铁环从C点运动到E点，重力势能减少量等于绳子弹性势能的增加量，选项B正确；
C．铁环从C点运动到E点，由能量关系可知
解得铁环的质量
m=0.4kg
选项C正确；
D．铁环在D点速度正好达最大值，可知在D点的加速度为0，从D到E点做减速运动，加速度向上，在E点加速度方向向上达到最大值，选项D正确。
故选BCD。
8．BC
【详解】A．毽子离开脚以后，脚对毽子不做功，选项A错误；
B．脚接触毽子向上运动时，毽子的机械能增加，毽子离开脚以后，有阻力做功，则毽子的机械能减小，选项B正确；
C．毽子从最低点上升到最高点的过程中，重力势能一直增加，选项C正确；
D．空气阻力对毽子做负功，选项D错误。
故选BC。
9．CD
【详解】A．不计空气阻力，只有重力和弹性绳弹力做功，整个下落过程中蹦极者及设备组成的系统机械能守恒，A错误；
BC．弹性绳刚伸直时弹性绳的拉力小于蹦极者的重力，蹦极者继续做加速运动。当拉力等于重力时，蹦极者所受合外力为0，速度达到最大，动能达到最大。当拉力大于重力时，蹦极者开始做减速运动，到最低点时速度为0，B错误，C正确；
D．从图像可知，下落的最大高度为26m，由
D正确。
故选CD。
10．AB
【详解】A．P、M两块碎片都做斜抛运动，因为初速度大小相等，方向相同，由
可知运动的时间相等，A项正确；
B．由水平方向
可知在水平方向上运动的距离相同，B项正确；
C．由于P、M两块碎片的质量不一定相等，重力做功不一定相等，C项错误；
D．在最高点时还有水平方向速度，D项错误。
故选AB。
11．BD
【详解】A．因为两支喷水枪喷出水A、B轨迹在同一竖直面内且最高点高度相同，根据竖直上抛运动的对称性，可知水A、B在空中运动时间相等，故A错误；
B．因为水A、B最高点高度相同，所以他们下落时间相等，又因为A的水平位移大，故水A在最高点的速度较大，故B正确；
C．因为水A、B最高点高度相同，从最高点到落到海面过程由动能定理知
所以水落到海面时的速度为
又因为A在最高点的速度较大，所以水落到海面时A的速度比B的速度大，故C错误；
D．因为不计空气阻力，所以水枪喷出水后水的机械能守恒，因为A在最高点的速度较大，A在最高点的动能较大，故相同时间内水枪对A做功比水枪对B做功多，故D正确。
故选BD。
12．ACD
【详解】A．篮球静止在弹簧上时，根据平衡条件和胡克定律得
解得
A正确；
B．篮球接触弹簧后，刚开始重力大于弹力，加速度向下，篮球继续加速，当弹力与空气阻力的合力等于篮球的重力时，速度达到最大，然后弹力大于重力，篮球减速，到最低点，经过多次反弹后，最终篮球静止在弹簧上端时弹力等于重力，则篮球静止处并不是下落过程中速度最大处，B错误；
C．篮球从开始下落到第一次反弹至最高点的过程，由动能定理得
解得
C正确；
D．对篮球运动的整个过程，由能量守恒定律得
解得
D正确。
故选ACD。
13．BD
【详解】A．上升过程中小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；
B．小球到最高点C时，弹簧的弹性势能全部转化为小球的重力势能，则有
故B正确；
C．小球上升过程中经过B点时，弹簧的弹性势能全部转化为小球的动能和增加的势能，有
解得
故C错误；
D．当小球加速度为零即所受的弹力和重力相等时，小球的速度最大，则有
解得
则速度最大时上升高度为
故D正确。
故选BD。
14．BC
【详解】AB．由于从AB两点发出的球都能到达D点，B球从C到地面竖直方向做自由落体运动，根据竖直方向的运动可知
tB=2tA
vyA=vyB
由于水平方向的位移相同，根据可知
vA水＞vB水
根据速度的合成可知，A抛出时的速度vA0=vA水，A落到D点时的速度
B落到D点时的速度
故两过程中，后一个过程中，排球击中D点时速度较小， A错误，B正确；
C．第一个过程中对排球做功
第二个过程中对排球做功
因为vA水＞vB水，可知W1可能等于W2，C正确；
D．由于竖直方向做的是自由落体运动，下落的高度相同，故落地时竖直方向的速度相同，
vyA=vyB
则重力的瞬时功率
P=mgvy
相同，D错误。
故选BC。
15．（1）；（2）
【详解】（1）设运动员下滑过程受到的支持力、重力、摩擦力、合力做功分别为、、、
（2）由牛顿第二定律
得
得
解得重力的平均功率
16．（1）F=3.6×104N，；（2）
【详解】（1）以第6、7、8三节车厢为整体分析，总质量为3m，所受拉力为F，据牛顿第二定律有
F-3f=3ma
f=0.01mg
代入数据解得
F=3.6×104N
每个动车提供最大功率为P0=600kW，提供的牵引力为F，动车匀加速行驶能达到的最大速度为v1，对整个动车组进行分析，据牛顿第二定律，有
2F-8f=8ma
2P0=2Fv1
联立解得持续时间为
（2）和谐号动车组以最大速度行驶时有
依据公式有
P0=F牵×v
可得
解得
17．（1）6m/s；（2）4.8m≤L≤7.2m
【详解】（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有
解得
a1=10m/s2
设物体与传送带共速时运动的位移为x1，则对物体
解得
x1=0.20m
解得
a2=2m/s2
设物体到达B端时的速度大小为v，根据运动学公式有
解得物体滑上木板左端时的速度大小
v=6m/s
（2）讨论：
①. 当地面光滑，即时，物体恰好不会从木板上掉下长度为L1，物体和木板共速为v1，由动量守恒定律
mv=(m+M）v1
由能量守恒得
解得
L1=4.8m
②. 设木板与地面的动摩擦因数为，当
即时，木板不运动，动能全部克服物体受到摩擦力做功，物体恰好不会从木板上掉下长度为L2
由动能定理，有
解得
L2=7.2m
③. 当木板与地面间有摩擦而动摩擦因数小于，木板将会发生滑动，有一部分动能克服地面摩擦力做功，物体在木板上滑行的距离将小于7.2m。所以木板的长度的范围是
4.8m≤L≤7.2m
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