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五年(2021-2025)高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題06功與能考點(diǎn)五年考情(2021-2025)命題趨勢(shì)考點(diǎn)1功與功率2023、2022近五年“功和能”模塊考查呈現(xiàn)出考點(diǎn)集中且綜合性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)?!肮εc功率”、“動(dòng)能定理”(作為核心工具,用于解決變力做功、多過(guò)程問(wèn)題,強(qiáng)調(diào)其普適性)及“機(jī)械能守恒定律”(重點(diǎn)考查守恒條件判斷及應(yīng)用)共同構(gòu)成了高頻考點(diǎn)集群。命題情境緊密聯(lián)系科技前沿、大型工程及體育運(yùn)動(dòng)。題核心考查對(duì)基本概念的理解、對(duì)動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律適用條件的準(zhǔn)確辨析以及運(yùn)用它們定性分析能量轉(zhuǎn)化或定量計(jì)算簡(jiǎn)單物理量(如速度、高度、功、功率)的能力。未來(lái)趨勢(shì)預(yù)計(jì)將維持對(duì)功、動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒的核心考查地位,情境設(shè)計(jì)更趨復(fù)雜化和實(shí)際化,強(qiáng)化利用動(dòng)能定理處理變力做功及非勻變速問(wèn)題的能力,并可能深化對(duì)功能關(guān)系的理解與應(yīng)用,要求考生在具體情境中靈活選用合適的能量觀點(diǎn)構(gòu)建方程,綜合考查模型構(gòu)建、過(guò)程分析和科學(xué)推理的核心素養(yǎng)??键c(diǎn)2動(dòng)能與動(dòng)能定理2023、2022考點(diǎn)3機(jī)械能守恒定律2024、2022考點(diǎn)4能量守恒定律2021考點(diǎn)01功與功率1.(2023·江蘇·高考)滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑,到達(dá)最高點(diǎn)B后返回到底端。利用頻閃儀分別對(duì)上滑和下滑過(guò)程進(jìn)行拍攝,頻閃照片示意圖如圖所示。與圖乙中相比,圖甲中滑塊()
A.受到的合力較小 B.經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能較小C.在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短 D.在A、B之間克服摩擦力做的功較小【答案】C【詳析】A.頻閃照片時(shí)間間隔相同,圖甲相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的位移差大,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可知圖甲中滑塊加速度大,根據(jù)牛頓第二定律可知圖甲中滑塊受到的合力較大,故A錯(cuò)誤;B.設(shè)斜面傾角為θ,動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,上滑階段根據(jù)牛頓第二定律有a1=gsinθ+μgcosθ,下滑階段根據(jù)牛頓第二定律有a2=gsinθ-μgC.由逆向思維,由于圖甲中滑塊加速度大,根據(jù)x=12at2,可知圖甲在AD.由于無(wú)論上滑或下滑均受到滑動(dòng)摩擦力大小相等,故圖甲和圖乙在A、B之間克服摩擦力做的功相等,故D錯(cuò)誤。故選C。2.(2022·江蘇·高考)在軌空間站中物體處于完全失重狀態(tài),對(duì)空間站的影響可忽略,空間站上操控貨物的機(jī)械臂可簡(jiǎn)化為兩根相連的等長(zhǎng)輕質(zhì)臂桿,每根臂桿長(zhǎng)為L(zhǎng),如題圖1所示,機(jī)械臂一端固定在空間站上的O點(diǎn),另一端抓住質(zhì)量為m的貨物,在機(jī)械臂的操控下,貨物先繞O點(diǎn)做半徑為2L、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)停下,然后在機(jī)械臂操控下,貨物從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B點(diǎn),A、B間的距離為L(zhǎng)。(1)求貨物做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受到合力提供的向心力大小Fn(2)求貨物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)機(jī)械臂對(duì)其做功的瞬時(shí)功率P。(3)在機(jī)械臂作用下,貨物、空間站和地球的位置如題圖2所示,它們?cè)谕恢本€上,貨物與空間站同步做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知空間站軌道半徑為r,貨物與空間站中心的距離為d,忽略空間站對(duì)貨物的引力,求貨物所受的機(jī)械臂作用力與所受的地球引力之比F1【答案】(1)2mω2L;(2)4mL【詳析】(1)質(zhì)量為m的貨物繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為2L,根據(jù)牛頓第二定律可知F(2)貨物從靜止開(kāi)始以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知L=解得a=貨物到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v=at=貨物在機(jī)械臂的作用下在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),機(jī)械臂對(duì)貨物的作用力即為貨物所受合力ma,所以經(jīng)過(guò)t時(shí)間,貨物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)機(jī)械臂對(duì)其做功的瞬時(shí)功率為P=mav=m?(3)空間站和貨物同軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω0相同,對(duì)質(zhì)量為m0空間站,質(zhì)量為G解得GM=貨物在機(jī)械臂的作用力F1和萬(wàn)有引力FF貨物受到的萬(wàn)有引力F解得機(jī)械臂對(duì)貨物的作用力大小為F則F考點(diǎn)02動(dòng)能與動(dòng)能定理3.(2022·江蘇·高考)某滑雪賽道如圖所示,滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始沿斜面下滑,經(jīng)圓弧滑道起跳。將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)摩擦力及空氣阻力,此過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能Ek與水平位移xA. B.C. D.【答案】A【詳析】設(shè)斜面傾角為θ,不計(jì)摩擦力和空氣阻力,由題意可知運(yùn)動(dòng)員在沿斜面下滑過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理有Ek=mgxtanθ,即Ekx=mgtanθ,下滑過(guò)程中開(kāi)始階段傾角故選A。4.(2023·江蘇·高考)如圖所示,滑雪道AB由坡道和水平道組成,且平滑連接,坡道傾角均為45°。平臺(tái)BC與緩沖坡CD相連。若滑雪者從P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,恰好到達(dá)B點(diǎn)。滑雪者現(xiàn)從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,從B點(diǎn)飛出。已知A、P間的距離為d,滑雪者與滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。(1)求滑雪者運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間t;(2)求滑雪者從B點(diǎn)飛出的速度大小v;(3)若滑雪者能著陸在緩沖坡CD上,求平臺(tái)BC的最大長(zhǎng)度L。
【答案】(1)t=22dg1-μ;(2)【詳析】(1)滑雪者從A到P根據(jù)動(dòng)能定理有mgd根據(jù)動(dòng)量定理有mg聯(lián)立解得t=v(2)由于滑雪者從P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,恰好到達(dá)B點(diǎn),故從P點(diǎn)到B點(diǎn)合力做功為0,所以當(dāng)從A點(diǎn)下滑時(shí),到達(dá)B點(diǎn)有v(3)當(dāng)滑雪者剛好落在C點(diǎn)時(shí),平臺(tái)BC的長(zhǎng)度最大;滑雪者從B點(diǎn)飛出做斜拋運(yùn)動(dòng),豎直方向上有v水平方向上有L=聯(lián)立可得L=考點(diǎn)03機(jī)械能守恒定律5.(2024·江蘇·高考)如圖所示,物塊B分別通過(guò)輕彈簧、細(xì)線與水平面上的物體A左右端相連,整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。已知所有接觸面均光滑,彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)。剪斷細(xì)線后()A.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),A的動(dòng)能達(dá)到最大B.彈簧壓縮最大時(shí),A的動(dòng)量達(dá)到最大C.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)量增加D.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能增加【答案】A【詳析】對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分析可知合外力為0,A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,得mAvA=mBvB設(shè)彈簧的初始彈性勢(shì)能為Ep,整個(gè)系統(tǒng)只有彈簧彈力做功,機(jī)械能守恒,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)得故選A。6.(2022·江蘇·高考)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與物塊A連接在一起,處于壓縮狀態(tài),A由靜止釋放后沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到最大位移時(shí),立即將物塊B輕放在A右側(cè),A、B由靜止開(kāi)始一起沿斜面向下運(yùn)動(dòng),下滑過(guò)程中A、B始終不分離,當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零,A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同、彈簧未超過(guò)彈性限度,則()A.當(dāng)上滑到最大位移的一半時(shí),A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向不發(fā)生變化C.下滑時(shí),B對(duì)A的壓力先減小后增大D.整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功大于B的重力勢(shì)能減小量【答案】B【詳析】B.由于A、B在下滑過(guò)程中不分離,設(shè)在最高點(diǎn)的彈力為F,方向沿斜面向下為正方向,斜面傾角為θ,AB之間的彈力為FAB,摩擦因素為μ,剛下滑時(shí)根據(jù)牛頓第二定律對(duì)AB有F+mA+mBgsinθ-μ由于A對(duì)B的彈力FAB方向沿斜面向上,故可知在最高點(diǎn)F的方向沿斜面向上;由于在最開(kāi)始彈簧彈力也是沿斜面向上的,彈簧一直處于壓縮狀態(tài),所以A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向一直沿斜面向上,不發(fā)生變化,故B正確;A.設(shè)彈簧原長(zhǎng)在O點(diǎn),A剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)距離O點(diǎn)為x1,A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)距離O點(diǎn)為x2;下滑過(guò)程AB不分離,則彈簧一直處于壓縮狀態(tài),上滑過(guò)程根據(jù)能量守恒定律可得1化簡(jiǎn)得k=2mgsinθ+fx1+x2,當(dāng)位移為最大位移的一半時(shí)有F合=kC.根據(jù)B的分析可知FmA+mB=-FABmB,再結(jié)合B選項(xiàng)的結(jié)論可知下滑過(guò)程中FD.整個(gè)過(guò)程中彈力做的功為0,A重力做的功為0,當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零,根據(jù)功能關(guān)系可知整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功等于B的重力勢(shì)能減小量,故D錯(cuò)誤。故選B??键c(diǎn)04能量守恒定律7.(2021·江蘇·高考)如圖所示的離心裝置中,光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點(diǎn),小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上,長(zhǎng)為2L的細(xì)線和彈簧兩端分別固定于O和A,質(zhì)量為m的小球B固定在細(xì)線的中點(diǎn),裝置靜止時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角為37°,現(xiàn)將裝置由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角增大到53°時(shí),A、B間細(xì)線的拉力恰好減小到零,彈簧彈力與靜止時(shí)大小相等、方向相反,重力加速度為g,取sin37°=0.6,cos(1)裝置靜止時(shí),彈簧彈力的大小F;(2)環(huán)A的質(zhì)量M;(3)上述過(guò)程中裝置對(duì)A、B所做的總功W。【答案】(1)3mg8;(2)964m;(【詳析】(1)設(shè)AB、OB的張力分別為F1、F2,F(xiàn)=F1FF解得F=(2)設(shè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,對(duì)AF=M對(duì)Bmg解得M=(3)B上升的高度h=15L,AEkA=根據(jù)能量守恒定律可知W=解得W=1.(2025·江蘇蘇州·三模)將一小球(可視為質(zhì)點(diǎn))懸掛于O點(diǎn),拉開(kāi)一個(gè)小角度(θ<5A.小球質(zhì)量越大,擺動(dòng)周期越小B.拉開(kāi)角度越小,擺動(dòng)周期越小C.小球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒D.?dāng)[動(dòng)過(guò)程中,繩的拉力與重力的合力充當(dāng)回復(fù)力【答案】C【詳析】AB.根據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g,可知擺動(dòng)周期與小球質(zhì)量和拉開(kāi)角度無(wú)關(guān),故C.小球擺動(dòng)過(guò)程中,只有重力做功,機(jī)械能守恒,故C正確;D.?dāng)[動(dòng)過(guò)程中,重力的切向分力提供回復(fù)力,故D錯(cuò)誤。故選C。2.(2025·江蘇G4聯(lián)考·階段調(diào)研)由于空氣阻力的影響,炮彈的實(shí)際飛行軌跡不是拋物線,而是“彈道曲線”,如圖中實(shí)線所示,O點(diǎn)為發(fā)射點(diǎn),d點(diǎn)為落地點(diǎn),b點(diǎn)為軌跡的最高點(diǎn),a、c為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的距地面高度相等的兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.炮彈到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度為零B.炮彈到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的加速度為重力加速度gC.炮彈經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)重力的功率比c點(diǎn)大D.炮彈在Ob段重力的平均功率與bd段相等【答案】C【詳析】A.到達(dá)b點(diǎn)時(shí),炮彈的豎直分速度為零,但具有水平分速度(不為零),故A錯(cuò)誤;B.炮彈到達(dá)b點(diǎn)時(shí),除受到豎直向下的重力外、還受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的空氣阻力作用,所以到達(dá)b點(diǎn)時(shí),炮彈的加速度不為重力加速度g,故B錯(cuò)誤;C.炮彈從a點(diǎn)到c點(diǎn)的過(guò)程,豎直方向,由于空氣阻力的影響,豎直向上減速的加速度大于豎直向下加速的加速度,位移相同,根據(jù)v2-0=2ax,可知,c點(diǎn)的豎直分速度小于a點(diǎn)的豎直分速度,根據(jù)重力的功率P=mgvy,可知炮彈經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)重力的功率比D.從O到b的過(guò)程中,在豎直方向上,受到重力和阻力在豎直向下的分力f1mg+f1=ma1,解得a1=mg+f1m,在從b到d的過(guò)程中,在豎直方向上,受到向下的重力和阻力在豎直向上的分力f2,由牛頓第二定律可得mg-f2=ma2,解得a可知炮彈在Ob段重力的平均功率大于bd段重力的平均功率,故D錯(cuò)誤。故選C。3.(2025·江蘇揚(yáng)州中學(xué)·二模)一物體靜止在地面上,在豎直方向的拉力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)。在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,物體的機(jī)械能E與上升高度h的關(guān)系圖象如圖所示,其中0~h1過(guò)程的圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線,h1~h2過(guò)程的圖線為平行于橫軸的直線。則()
A.在0~h2上升過(guò)程中,物體先做加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)B.在0~h1上升過(guò)程中,物體的加速度不斷增大C.在0~hl上升過(guò)程中,拉力的功率保持不變D.在h1~h2上升過(guò)程中,物體只受重力作用【答案】D【詳析】ABD.物體靜止在地面上,在豎直方向的拉力和重力作用下向上開(kāi)始運(yùn)動(dòng),根據(jù)功能關(guān)系可知,除重力之外的拉力做功改變物體的機(jī)械能,故E-h圖象斜率表示所受拉力的大小,在0~h1上升過(guò)程中,E隨上升高度h均勻增大,則可知物體的加速度不變,則此過(guò)程物體做勻加速運(yùn)動(dòng);在h1~h2上升過(guò)程中,E隨上升高度h不變,則E-h圖象斜率為零,則拉力大小為零,物體只受重力作用,加速度為重力加速度,方向豎直向下,而物體的速度方向向上,則此過(guò)程物體做勻減速運(yùn)動(dòng),故C.在0~hl上升過(guò)程中,拉力的大小不變,物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則物體的速度不斷增大,根據(jù)P=Fv可知拉力的功率不斷增大,故C錯(cuò)誤。故選D。4.(2025·江蘇南京&鹽城·一模)如圖所示,圓筒固定在水平面上,圓筒底面上有一與內(nèi)壁接觸的小物塊,現(xiàn)給物塊沿內(nèi)壁切向方向的水平初速度。若物塊與所有接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等。則物塊滑動(dòng)時(shí)動(dòng)能Ek與通過(guò)的弧長(zhǎng)s的圖像可能正確的是()A. B.C. D.【答案】C【詳析】物塊緊貼圓筒內(nèi)壁開(kāi)始滑動(dòng),豎直方向受力平衡N豎=mg,水平方向圓筒側(cè)面的彈力提供向心力,則有N側(cè)=mv2R故選C。5.(2025·江蘇宿遷·考前模擬)如圖所示,汽車定速巡航(即速率不變)從左至右通過(guò)拱形路面。若汽車行駛過(guò)程中所受阻力大小不變,則該過(guò)程中汽車的功率()
A.一直減小B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小【答案】A【詳析】汽車定速巡航(即速率不變),由平衡條件可得汽車的牽引力大小為F=mgsinθ+f,其中θ為汽車軌跡切線與水平方向的夾角,f為阻力,根據(jù)功率P=Fv=(mgsinθ+f)v故選A。6.(2025·江蘇揚(yáng)州新華中學(xué)·二模)如圖所示,有一符合方程y=x2+4的曲面(y軸正方向?yàn)樨Q直向上),在點(diǎn)P(0,40m)將一質(zhì)量為1kg的小球以2m/s的速度水平拋出,小球第一次打在曲面上的M點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2,則()A.M點(diǎn)坐標(biāo)為(5m,29m)B.小球打在M點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率為100WC.小球打在M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為404JD.P點(diǎn)與M點(diǎn)間距離為4【答案】D【詳析】A.小球做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)x=v0t,豎直方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)y=12gt2,則40?y=x2+4,聯(lián)立解得x=4m,y=20m,t=2s,所以B.球打在M點(diǎn)時(shí)豎直分速度為vy=gt=10×2m/s=20m/s,重力的瞬時(shí)功率P=mgvy=1×10×20W=200W,故B錯(cuò)誤;C.球打在M點(diǎn)時(shí)速度為v=v02+vyD.P點(diǎn)與M點(diǎn)間距離l=x2+故選D。7.(2025·江蘇蘇州·南航大蘇州附·一模)如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上,勁度系數(shù)為200N/m的輕質(zhì)彈簧一端連接在固定擋板C上,另一端連接一質(zhì)量為4kg的物體A,一輕細(xì)繩通過(guò)定滑輪,一端系在物體A上,另一端與質(zhì)量也為4kg的小球B相連,細(xì)繩與斜面平行,斜面足夠長(zhǎng),用手托住球BA.A、B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒B.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)細(xì)繩上的拉力為40C.A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為20D.如果把斜面傾角改為25°,A【答案】D【詳析】A.因AB系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有彈簧的彈力對(duì)A做功,則A、B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),對(duì)A,T-mgsin30°=ma,對(duì)B,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.開(kāi)始時(shí)彈簧壓縮量x1=mgsin30°由對(duì)稱性可知A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為x=2(x1+xD.因AB系統(tǒng)做簡(jiǎn)諧振動(dòng),則振動(dòng)周期與斜面傾角無(wú)關(guān),即如果把斜面傾角改為25°,系統(tǒng)的周期不變,則A上滑到最高點(diǎn)時(shí)間不變,選項(xiàng)D故選D。8.(2025·江蘇宿遷·三模)如圖所示,不可伸長(zhǎng)的細(xì)線一端固定,另一端系一小球,小球從與懸點(diǎn)等高處由靜止釋放后做圓周運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力。小球從釋放向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,設(shè)細(xì)線與水平方向夾角為θ,則線中拉力的大小F、小球沿圓弧切線方向加速度的大小a隨sinθ變化的圖像可能正確的是()A. B.C. D.【答案】A【詳析】CD.沿切線方向,根據(jù)牛頓第二定律得mgcosθ=ma,解得a=g1-sin2θ,當(dāng)細(xì)線水平時(shí)θ=0,sinθ=0,加速度a最大,最大值為a最大=g,當(dāng)細(xì)線豎直時(shí)θ=90°,sinAB.沿半徑方向,根據(jù)牛頓第二定律得F-mgsinθ=mv2L解得F=3mgsinθ,A正確,故選A。9.(2025·江蘇泰州姜堰區(qū)·二模)將一只皮球豎直向上拋出,皮球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比,皮球從拋出到落回拋出點(diǎn)過(guò)程中,其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek與上升高度h之間關(guān)系的圖像可能正確的是()A. B.C. D.【答案】A【詳析】根據(jù)動(dòng)能定理W可知Ek上行過(guò)程的合力大小為F可知上行過(guò)程隨著速度的減小,合力大小逐漸減小,則Ek下行過(guò)程的合力大小為F可知下行過(guò)程隨著速度的增大,合力大小逐漸減小,則Ek由于空氣阻力總是做負(fù)功,所以經(jīng)過(guò)同一位置時(shí),上行時(shí)的動(dòng)能總是比下行時(shí)的動(dòng)能大。故選A。10.(24-25高三下·江蘇宿遷泗陽(yáng)·一模)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧的一端固定在光滑斜面的擋板上。物塊從圖示位置靜止釋放,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。則物塊與彈簧有相互作用的整個(gè)下滑過(guò)程中()A.擋板對(duì)彈簧做負(fù)功B.物塊的速度逐漸減小C.物塊在最低點(diǎn)時(shí)的加速度最大D.物塊的機(jī)械能先增大后減小【答案】C【詳析】A.在擋板對(duì)彈簧的力方向上無(wú)位移,擋板對(duì)彈簧不做功,故A錯(cuò)誤;B.物塊與彈簧組成彈簧振子,在平衡位置速度最大,最低點(diǎn)速度為零,故速度先增大后減小,故B錯(cuò)誤;C.物塊與彈簧組成彈簧振子,可知物塊在最低點(diǎn)時(shí)的加速度最大,故C正確;D.壓縮彈簧過(guò)程中,彈性勢(shì)能一直增大,物塊的機(jī)械能一直減小,故D錯(cuò)誤。故選C。11.(2025·江蘇蘇州八?!と#┤鐖D所示,豎直平面內(nèi)有一固定直導(dǎo)線水平放置,導(dǎo)線中通有恒定電流I,導(dǎo)線正下方有一個(gè)質(zhì)量為m的鋁質(zhì)球,某時(shí)刻無(wú)初速釋放鋁球使其下落,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是()A.小球下落過(guò)程機(jī)械能一定減小B.小球下落過(guò)程機(jī)械能一定守恒C.小球下落過(guò)程機(jī)械能一定增加D.小球下落過(guò)程機(jī)械能先增加后不變【答案】A【詳析】因通電直導(dǎo)線下方產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng),且隨著距離直導(dǎo)線的距離增加磁場(chǎng)逐漸減弱,可知小球下落過(guò)程中因磁通量逐漸減小在小球中產(chǎn)生渦流,鋁制球產(chǎn)生熱量,由能量關(guān)系可知,小球的機(jī)械能將逐漸減小。故選A。12.(24-25高三下·江蘇宿遷泗陽(yáng)·一模)將一小球從地面豎直向上拋出,小球上升到某一高度后又落回到地面。若該過(guò)程中空氣阻力大小不變,則()A.在上升過(guò)程與下降過(guò)程中,重力做的功相同B.在上升過(guò)程與下降過(guò)程中,重力的沖量相同C.上升過(guò)程中小球動(dòng)量的變化率比下降過(guò)程中的大D.整個(gè)過(guò)程中空氣阻力的沖量等于小球動(dòng)量的變化量【答案】C【詳析】A.根據(jù)WG=Gh可知,重力在上升過(guò)程做負(fù)功,下降過(guò)程中重力做正功,故B.上升過(guò)程中的加速度mg+f=ma1,下降過(guò)程中的加速度mg-f=ma2,則a1>a2C.根據(jù)動(dòng)量定理可知F合=ΔpΔtD.整個(gè)過(guò)程中空氣阻力的沖量和重力的沖量之和等于小球動(dòng)量的變化量,故D錯(cuò)誤。故選C。13.(2025·江蘇連云港·一模)如圖所示,兩根相同彈性輕繩一端分別固定在A、A'點(diǎn),自然伸長(zhǎng)時(shí)另一端恰好處于圖中光滑定滑輪上的B、B',將輕繩自由端跨過(guò)定滑輪連接質(zhì)量為m的小球,A、B、C、B'、A'在同一水平線上,且
A.小球在E點(diǎn)的加速度為2gB.小球在CD段減少的機(jī)械能等于在DE段減少的機(jī)械能C.小球從C運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間小于從D運(yùn)動(dòng)到E的時(shí)間D.若僅將小球質(zhì)量變?yōu)?m,則小球到達(dá)E點(diǎn)時(shí)的速度為gh【答案】D【詳析】A.根據(jù)題意分析知,小球在C、E兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),根據(jù)對(duì)稱性知,E點(diǎn)的加速度大小等于C點(diǎn)的加速度,C點(diǎn)小球所受合力等于重力,故加速度大小為g,故C.根據(jù)A項(xiàng)分析知,小球在C、E兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性知,小球從C運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間等于從D運(yùn)動(dòng)到E的時(shí)間,故B.根據(jù)功能關(guān)系知小球減少的機(jī)械能等于彈力對(duì)小球做的負(fù)功,設(shè)小球在C點(diǎn)時(shí)伸長(zhǎng)量為x,則小球在CD段克服彈力做功W1=2×12kx2+h22-2×12kxD.小球從C、E過(guò)程,根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒2×12kx2+h2-2×12k故選D。14.(24-25高一·江蘇南京六校聯(lián)合體·3月調(diào)研)如圖所示,固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊,滑塊用輕繩系著繞過(guò)光滑的定滑輪O(滑輪大小可忽略)。現(xiàn)以大小不變的拉力F拉繩,使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開(kāi)始上升,滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度最大。已知滑塊質(zhì)量為m,滑輪O到豎直桿的距離為d,∠OAO′=37°,
∠OCO′=53°,重力加速度為g,sin37°=0.6。下列說(shuō)法正確的是()A.拉力F的大小為5B.滑塊由A到C做勻加速運(yùn)動(dòng)C.滑塊由A到C過(guò)程中拉力F做的功為5D.滑塊在C點(diǎn)的動(dòng)能為1【答案】D【詳析】A.當(dāng)滑塊的合力為零,加速度為零時(shí),速度最大,則在C點(diǎn),滑塊的合力為零,則有F解得拉力F的大小為F=mgcos53°=B.對(duì)滑塊受力分析,豎直方向有Fcosθ-mg=ma,滑塊向上滑動(dòng)時(shí),細(xì)繩與豎直方向夾角變大,而拉力不變,則滑塊的加速度a變小,故C.滑塊由A到C過(guò)程中拉力F做的功為W=F?(dsin37°-D.滑塊從A運(yùn)動(dòng)到C過(guò)程,由動(dòng)能定理得W-mgh=Ek-0聯(lián)立解得Ek=19故選D。15.(2025·江蘇南京·二模)如圖甲所示,傾角為θ、長(zhǎng)為2l的斜面AC,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=l。質(zhì)量為m的小物體由A處?kù)o止釋放,到C點(diǎn)恰好停下,BC段動(dòng)摩擦因數(shù)自上而下逐漸增大,具體變化如圖乙所示,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.動(dòng)摩擦因數(shù)最大值μm=2tanθB.小物塊的最大速度為3C.重力在AB、BC兩段路面上做功不相等D.重力在AB段中間時(shí)刻瞬時(shí)功率等于在BC段中間時(shí)刻瞬時(shí)功率【答案】B【詳析】A.從A處?kù)o止釋放,到C點(diǎn)恰好停下,根據(jù)動(dòng)能定理可得mg?2lsinθ-Wf=0,由圖乙可知WfB.當(dāng)摩擦力等于重力沿斜面向下的分力時(shí),小物塊的速度達(dá)到最大,此時(shí)有μmgcosθ=mgsinθ,解得μ=tanθ=14μm,由圖乙可知,此時(shí)小物塊在BC段下滑的距離為14l,則從從AC.由于AB、BC兩段路面的長(zhǎng)度相同,對(duì)應(yīng)的高度相同,根據(jù)WG=mgh,可知重力在AB、BC兩段路面上做功相等,故D.設(shè)小物塊在B點(diǎn)的速度為vB,小物塊在AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則AB中間時(shí)刻速度為則重力在AB段中間時(shí)刻瞬時(shí)功率P=mgv1sinθ=mgvB2sinθ,小物塊在BC段不是做勻變速直線運(yùn)動(dòng),所以BC段中間時(shí)刻速度v故選B。16.(2024·江蘇泰州·一模)如圖所示,水平面OA段粗糙,AB段光滑,OA=AB=l2。一原長(zhǎng)為25l、勁度系數(shù)為k(k>10μmgl)的輕彈簧右端固定,左端連接一質(zhì)量為m的物塊。物塊從O點(diǎn)由靜止釋放。已知物塊與OA段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。則物塊在向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其加速度大小a、動(dòng)能EA. B.C. D.【答案】B【詳析】A.由題意可知,A點(diǎn)處,物塊受到的彈力大小為FA=k(l2-2l5)=110可知物塊從O到A過(guò)程,a-x圖像應(yīng)為一條斜率為負(fù)的傾斜直線,故A錯(cuò)誤;B.物塊從O到A過(guò)程(0≤x≤0.5l),由于彈簧彈力一直大于滑動(dòng)摩擦力,物塊一直做加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一直增加,但隨著彈力的減小,物塊受到的合力逐漸減小,根據(jù)動(dòng)能定理可知,Ek-x圖像的切線斜率逐漸減?。晃飰K到A點(diǎn)瞬間,合力突變等于彈簧彈力,則Ek-x圖像的切線斜率突變變大,接著物塊從A到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程(0.5l<x≤0.6l),物塊繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng),物塊的動(dòng)能繼續(xù)增大,隨著彈力的減小,Ek-x圖像的切線斜率逐漸減小;當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),物塊的動(dòng)能達(dá)到最大,接著彈簧處于壓縮狀態(tài),物塊開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),物塊的動(dòng)能逐漸減小到C.根據(jù)彈性勢(shì)能表達(dá)式可得Ep=12k(Δx)D.物塊從O到A過(guò)程(0≤x≤0.5l),摩擦力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功,系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸減少,根據(jù)Δ可知從O到A過(guò)程,E-x圖像為一條斜率為負(fù)的斜率直線;物塊到達(dá)A點(diǎn)后,由于A點(diǎn)右側(cè)光滑,則物塊繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即E保持不變,故D錯(cuò)誤。故選B。17.(2025·江蘇蘇州·三模)圖甲是某科技館的一件名為“最速降線”的展品,在高度差一定的不同光滑軌道中,小球滾下用時(shí)最短的軌道叫做最速降線軌道。軌道Ⅰ的末端與水平面相切,如圖乙所示,將相同的小球a和b分別從Ⅰ、Ⅱ兩軌道的起點(diǎn)M同時(shí)靜止釋放,則小球a先到達(dá)終點(diǎn)N;并且發(fā)現(xiàn)小球a從Ⅰ軌道的不同位置靜止釋放,到達(dá)末端的時(shí)間都相同?,F(xiàn)將小球a和b同時(shí)從起點(diǎn)M靜止釋放,下列說(shuō)法正確的是()A.小球a沿Ⅰ軌道運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的速度大B.從起點(diǎn)到終點(diǎn),兩球的動(dòng)量變化量相同C.若在兩球釋放的同時(shí),將小球c平拋恰好也落在N點(diǎn),三個(gè)球相比仍是a先到達(dá)D.若軌道不光滑且與兩球滑動(dòng)摩擦因數(shù)相同,小球a沿Ⅰ軌道運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的速度小【答案】D【詳析】A、對(duì)小球,由M到N過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理可得12mvN2=mgB、由于兩小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度方向不同,故從起點(diǎn)到終點(diǎn),兩球的動(dòng)量變化量不同,故B錯(cuò)誤;C、由于小球a從Ⅰ軌道的不同位置靜止釋放,到達(dá)末端的時(shí)間都相同,故小球a在Ⅰ軌道的運(yùn)動(dòng)可視為一個(gè)擺長(zhǎng)特別大的單擺運(yùn)動(dòng)的一部分,小球a從M到N運(yùn)動(dòng)時(shí)間ta=14T=π2Rg,小球b從M到N的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tb,則有12gsinθtb2=2Rsinθ,解得tb=2Rg,若在兩球釋放的同時(shí),將小球c平拋恰好也落在N點(diǎn),則有D、若軌道不光滑且與兩球滑動(dòng)摩擦因數(shù)相同,由于小球a運(yùn)動(dòng)過(guò)程克服阻力做功更多,因此小球a沿Ⅰ軌道運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的速度小,故D正確。故選D。18.(2025·江蘇南通&泰州&鎮(zhèn)江&鹽城部分學(xué)?!ひ徽{(diào))如圖所示,固定在水平面上的光滑斜面,傾角θ=30°,底端固定彈性擋板,長(zhǎng)木板B放在斜面上,小物塊A放在B的上端沿斜面向上敲擊B,使B立即獲得初速度v0=3.0m/s,此后B和擋板發(fā)生碰撞,碰撞前后速度大小不變,方向相反,A始終不脫離B且與擋板不發(fā)生碰撞。已知A、B的質(zhì)量均為m=1.0kg,A、(1)敲擊B后的瞬間,A、B的加速度大小aA、a(2)B上升的最大距離s;(3)B的最小長(zhǎng)度L?!敬鸢浮?1)aA=2.5(2)s=0.375(3)L=1.8【詳析】(1)敲擊B后的瞬間,A受到向上的滑動(dòng)摩擦力,對(duì)A由牛頓第二定律μ解得a對(duì)B由牛頓第二定律μ解得a(2)設(shè)A、B向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t后共速v共速后A、B一起以加速度a向上減速,對(duì)A、B分析,有(s=解得s=0.375(3)最終A、B均停在擋板處,此時(shí)B的長(zhǎng)度最小,由能量守恒1解得L=1.819.(2025·江蘇泰州·模擬預(yù)測(cè))如圖所示,將原長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕彈簧置于長(zhǎng)為2L的光滑水平面AB上,F(xiàn)為AB的中點(diǎn),彈簧一端固定在A點(diǎn),另一端與可視為質(zhì)點(diǎn)且質(zhì)量為m的滑塊P接觸。AB左側(cè)為半徑為L(zhǎng)的光滑半圓軌道BCD,C點(diǎn)與圓心O等高?,F(xiàn)將滑塊P壓縮彈簧0.5L至E點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)后由靜止釋放,滑塊恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)D,重力加速度為g。
(1)求彈簧被壓縮至E點(diǎn)時(shí)的彈性勢(shì)能Ep(2)在BF段鋪一表面粗糙的薄膜,改用質(zhì)量為2m的滑塊Q仍將彈簧壓縮到E點(diǎn)由靜止釋放,恰能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的C點(diǎn),求滑塊Q與薄膜間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(3)接第(2)問(wèn),求滑塊Q在薄膜上運(yùn)動(dòng)的總路程s?!敬鸢浮?1)E(2)μ=0.25(3)5L【詳析】(1)滑塊恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)D,則有mg=m從E到D過(guò)程,由能量守恒有E聯(lián)立解得E(2)題意可知滑塊Q到C點(diǎn)時(shí)速度為0,則從E到C過(guò)程,由能量守恒有E聯(lián)立解得μ=0.25(3)分析可知滑塊Q最終停在BF上,由能量守恒有E聯(lián)立解得s=5L20.(24-25高三·江蘇南京協(xié)同體七?!て谥校┤鐖D所示的裝置放在水平地面上,該裝置由弧形軌道、豎直圓軌道、水平直軌道AB和傾角θ=37°的斜軌道BC平滑連接而成。將質(zhì)量m=0.2kg的小滑塊從弧形軌道離地高H=2.0m的M處?kù)o止釋放。已知滑塊與軌道AB和BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.25,弧形軌道和圓軌道均可視為光滑,忽略空氣阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)小滑塊運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的速度大小;(2)若滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為6N,求豎直圓軌道的半徑;(3)若LAB=LBC=2.0m,試確定滑塊最終停止的位置?!敬鸢浮?1)2(2)0.5m(3)1m【詳析】(1)小滑塊從M滑動(dòng)A點(diǎn)過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理可得mgH=解得v(2)滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),根據(jù)牛頓第三定律可知,滑塊所受軌道的支持力的大小等于壓力的大小,即支持力為6N,根據(jù)牛頓第二定律有mg+滑塊從初始位置滑至D點(diǎn)過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有mg(H-2R)=聯(lián)立解得R=0.5(3)滑塊在斜面上,由于mg則滑塊無(wú)法停留在斜面上,最終會(huì)停止在水平面AB上,設(shè)滑塊第一次滑上斜面滑行距離為s,則滑塊從最初到滑上斜面最高點(diǎn)的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有mgH-μmg解得s=則滑塊第一次從斜面滑下來(lái)到地面的動(dòng)能為E之后滑塊在水平面上滑行返回A點(diǎn)時(shí)具有的動(dòng)能為E則滑塊經(jīng)光滑圓弧后還能回到水平面,設(shè)再次返回到水平面上還能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的距離為s?,根據(jù)動(dòng)能定理有-μmg解得s即最后滑塊停在水平面上A點(diǎn)右側(cè)距A點(diǎn)1m距離處。專題06功與能考點(diǎn)五年考情(2021-2025)命題趨勢(shì)考點(diǎn)1功與功率2023、2022近五年“功和能”模塊考查呈現(xiàn)出考點(diǎn)集中且綜合性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)?!肮εc功率”、“動(dòng)能定理”(作為核心工具,用于解決變力做功、多過(guò)程問(wèn)題,強(qiáng)調(diào)其普適性)及“機(jī)械能守恒定律”(重點(diǎn)考查守恒條件判斷及應(yīng)用)共同構(gòu)成了高頻考點(diǎn)集群。命題情境緊密聯(lián)系科技前沿、大型工程及體育運(yùn)動(dòng)。題核心考查對(duì)基本概念的理解、對(duì)動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律適用條件的準(zhǔn)確辨析以及運(yùn)用它們定性分析能量轉(zhuǎn)化或定量計(jì)算簡(jiǎn)單物理量(如速度、高度、功、功率)的能力。未來(lái)趨勢(shì)預(yù)計(jì)將維持對(duì)功、動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒的核心考查地位,情境設(shè)計(jì)更趨復(fù)雜化和實(shí)際化,強(qiáng)化利用動(dòng)能定理處理變力做功及非勻變速問(wèn)題的能力,并可能深化對(duì)功能關(guān)系的理解與應(yīng)用,要求考生在具體情境中靈活選用合適的能量觀點(diǎn)構(gòu)建方程,綜合考查模型構(gòu)建、過(guò)程分析和科學(xué)推理的核心素養(yǎng)。考點(diǎn)2動(dòng)能與動(dòng)能定理2023、2022考點(diǎn)3機(jī)械能守恒定律2024、2022考點(diǎn)4能量守恒定律2021考點(diǎn)01功與功率1.(2023·江蘇·高考)滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑,到達(dá)最高點(diǎn)B后返回到底端。利用頻閃儀分別對(duì)上滑和下滑過(guò)程進(jìn)行拍攝,頻閃照片示意圖如圖所示。與圖乙中相比,圖甲中滑塊()
A.受到的合力較小 B.經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能較小C.在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短 D.在A、B之間克服摩擦力做的功較小【答案】C【詳析】A.頻閃照片時(shí)間間隔相同,圖甲相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的位移差大,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可知圖甲中滑塊加速度大,根據(jù)牛頓第二定律可知圖甲中滑塊受到的合力較大,故A錯(cuò)誤;B.設(shè)斜面傾角為θ,動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,上滑階段根據(jù)牛頓第二定律有a1=gsinθ+μgcosθ,下滑階段根據(jù)牛頓第二定律有a2=gsinθ-μgC.由逆向思維,由于圖甲中滑塊加速度大,根據(jù)x=12at2,可知圖甲在AD.由于無(wú)論上滑或下滑均受到滑動(dòng)摩擦力大小相等,故圖甲和圖乙在A、B之間克服摩擦力做的功相等,故D錯(cuò)誤。故選C。2.(2022·江蘇·高考)在軌空間站中物體處于完全失重狀態(tài),對(duì)空間站的影響可忽略,空間站上操控貨物的機(jī)械臂可簡(jiǎn)化為兩根相連的等長(zhǎng)輕質(zhì)臂桿,每根臂桿長(zhǎng)為L(zhǎng),如題圖1所示,機(jī)械臂一端固定在空間站上的O點(diǎn),另一端抓住質(zhì)量為m的貨物,在機(jī)械臂的操控下,貨物先繞O點(diǎn)做半徑為2L、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)停下,然后在機(jī)械臂操控下,貨物從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B點(diǎn),A、B間的距離為L(zhǎng)。(1)求貨物做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受到合力提供的向心力大小Fn(2)求貨物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)機(jī)械臂對(duì)其做功的瞬時(shí)功率P。(3)在機(jī)械臂作用下,貨物、空間站和地球的位置如題圖2所示,它們?cè)谕恢本€上,貨物與空間站同步做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知空間站軌道半徑為r,貨物與空間站中心的距離為d,忽略空間站對(duì)貨物的引力,求貨物所受的機(jī)械臂作用力與所受的地球引力之比F1【答案】(1)2mω2L;(2)4mL【詳析】(1)質(zhì)量為m的貨物繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為2L,根據(jù)牛頓第二定律可知F(2)貨物從靜止開(kāi)始以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知L=解得a=貨物到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v=at=貨物在機(jī)械臂的作用下在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),機(jī)械臂對(duì)貨物的作用力即為貨物所受合力ma,所以經(jīng)過(guò)t時(shí)間,貨物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)機(jī)械臂對(duì)其做功的瞬時(shí)功率為P=mav=m?(3)空間站和貨物同軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω0相同,對(duì)質(zhì)量為m0空間站,質(zhì)量為G解得GM=貨物在機(jī)械臂的作用力F1和萬(wàn)有引力FF貨物受到的萬(wàn)有引力F解得機(jī)械臂對(duì)貨物的作用力大小為F則F考點(diǎn)02動(dòng)能與動(dòng)能定理3.(2022·江蘇·高考)某滑雪賽道如圖所示,滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始沿斜面下滑,經(jīng)圓弧滑道起跳。將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)摩擦力及空氣阻力,此過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能Ek與水平位移xA. B.C. D.【答案】A【詳析】設(shè)斜面傾角為θ,不計(jì)摩擦力和空氣阻力,由題意可知運(yùn)動(dòng)員在沿斜面下滑過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理有Ek=mgxtanθ,即Ekx=mgtanθ,下滑過(guò)程中開(kāi)始階段傾角故選A。4.(2023·江蘇·高考)如圖所示,滑雪道AB由坡道和水平道組成,且平滑連接,坡道傾角均為45°。平臺(tái)BC與緩沖坡CD相連。若滑雪者從P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,恰好到達(dá)B點(diǎn)?;┱攥F(xiàn)從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,從B點(diǎn)飛出。已知A、P間的距離為d,滑雪者與滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。(1)求滑雪者運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間t;(2)求滑雪者從B點(diǎn)飛出的速度大小v;(3)若滑雪者能著陸在緩沖坡CD上,求平臺(tái)BC的最大長(zhǎng)度L。
【答案】(1)t=22dg1-μ;(2)【詳析】(1)滑雪者從A到P根據(jù)動(dòng)能定理有mgd根據(jù)動(dòng)量定理有mg聯(lián)立解得t=v(2)由于滑雪者從P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,恰好到達(dá)B點(diǎn),故從P點(diǎn)到B點(diǎn)合力做功為0,所以當(dāng)從A點(diǎn)下滑時(shí),到達(dá)B點(diǎn)有v(3)當(dāng)滑雪者剛好落在C點(diǎn)時(shí),平臺(tái)BC的長(zhǎng)度最大;滑雪者從B點(diǎn)飛出做斜拋運(yùn)動(dòng),豎直方向上有v水平方向上有L=聯(lián)立可得L=考點(diǎn)03機(jī)械能守恒定律5.(2024·江蘇·高考)如圖所示,物塊B分別通過(guò)輕彈簧、細(xì)線與水平面上的物體A左右端相連,整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。已知所有接觸面均光滑,彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)。剪斷細(xì)線后()A.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),A的動(dòng)能達(dá)到最大B.彈簧壓縮最大時(shí),A的動(dòng)量達(dá)到最大C.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)量增加D.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能增加【答案】A【詳析】對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分析可知合外力為0,A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,得mAvA=mBvB設(shè)彈簧的初始彈性勢(shì)能為Ep,整個(gè)系統(tǒng)只有彈簧彈力做功,機(jī)械能守恒,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)得故選A。6.(2022·江蘇·高考)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與物塊A連接在一起,處于壓縮狀態(tài),A由靜止釋放后沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到最大位移時(shí),立即將物塊B輕放在A右側(cè),A、B由靜止開(kāi)始一起沿斜面向下運(yùn)動(dòng),下滑過(guò)程中A、B始終不分離,當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零,A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同、彈簧未超過(guò)彈性限度,則()A.當(dāng)上滑到最大位移的一半時(shí),A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向不發(fā)生變化C.下滑時(shí),B對(duì)A的壓力先減小后增大D.整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功大于B的重力勢(shì)能減小量【答案】B【詳析】B.由于A、B在下滑過(guò)程中不分離,設(shè)在最高點(diǎn)的彈力為F,方向沿斜面向下為正方向,斜面傾角為θ,AB之間的彈力為FAB,摩擦因素為μ,剛下滑時(shí)根據(jù)牛頓第二定律對(duì)AB有F+mA+mBgsinθ-μ由于A對(duì)B的彈力FAB方向沿斜面向上,故可知在最高點(diǎn)F的方向沿斜面向上;由于在最開(kāi)始彈簧彈力也是沿斜面向上的,彈簧一直處于壓縮狀態(tài),所以A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向一直沿斜面向上,不發(fā)生變化,故B正確;A.設(shè)彈簧原長(zhǎng)在O點(diǎn),A剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)距離O點(diǎn)為x1,A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)距離O點(diǎn)為x2;下滑過(guò)程AB不分離,則彈簧一直處于壓縮狀態(tài),上滑過(guò)程根據(jù)能量守恒定律可得1化簡(jiǎn)得k=2mgsinθ+fx1+x2,當(dāng)位移為最大位移的一半時(shí)有F合=kC.根據(jù)B的分析可知FmA+mB=-FABmB,再結(jié)合B選項(xiàng)的結(jié)論可知下滑過(guò)程中FD.整個(gè)過(guò)程中彈力做的功為0,A重力做的功為0,當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零,根據(jù)功能關(guān)系可知整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功等于B的重力勢(shì)能減小量,故D錯(cuò)誤。故選B。考點(diǎn)04能量守恒定律7.(2021·江蘇·高考)如圖所示的離心裝置中,光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點(diǎn),小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上,長(zhǎng)為2L的細(xì)線和彈簧兩端分別固定于O和A,質(zhì)量為m的小球B固定在細(xì)線的中點(diǎn),裝置靜止時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角為37°,現(xiàn)將裝置由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角增大到53°時(shí),A、B間細(xì)線的拉力恰好減小到零,彈簧彈力與靜止時(shí)大小相等、方向相反,重力加速度為g,取sin37°=0.6,cos(1)裝置靜止時(shí),彈簧彈力的大小F;(2)環(huán)A的質(zhì)量M;(3)上述過(guò)程中裝置對(duì)A、B所做的總功W?!敬鸢浮浚?)3mg8;(2)964m;(【詳析】(1)設(shè)AB、OB的張力分別為F1、F2,F(xiàn)=F1FF解得F=(2)設(shè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,對(duì)AF=M對(duì)Bmg解得M=(3)B上升的高度h=15L,AEkA=根據(jù)能量守恒定律可知W=解得W=1.(2025·江蘇蘇州·三模)將一小球(可視為質(zhì)點(diǎn))懸掛于O點(diǎn),拉開(kāi)一個(gè)小角度(θ<5A.小球質(zhì)量越大,擺動(dòng)周期越小B.拉開(kāi)角度越小,擺動(dòng)周期越小C.小球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒D.?dāng)[動(dòng)過(guò)程中,繩的拉力與重力的合力充當(dāng)回復(fù)力【答案】C【詳析】AB.根據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g,可知擺動(dòng)周期與小球質(zhì)量和拉開(kāi)角度無(wú)關(guān),故C.小球擺動(dòng)過(guò)程中,只有重力做功,機(jī)械能守恒,故C正確;D.?dāng)[動(dòng)過(guò)程中,重力的切向分力提供回復(fù)力,故D錯(cuò)誤。故選C。2.(2025·江蘇G4聯(lián)考·階段調(diào)研)由于空氣阻力的影響,炮彈的實(shí)際飛行軌跡不是拋物線,而是“彈道曲線”,如圖中實(shí)線所示,O點(diǎn)為發(fā)射點(diǎn),d點(diǎn)為落地點(diǎn),b點(diǎn)為軌跡的最高點(diǎn),a、c為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的距地面高度相等的兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.炮彈到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度為零B.炮彈到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的加速度為重力加速度gC.炮彈經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)重力的功率比c點(diǎn)大D.炮彈在Ob段重力的平均功率與bd段相等【答案】C【詳析】A.到達(dá)b點(diǎn)時(shí),炮彈的豎直分速度為零,但具有水平分速度(不為零),故A錯(cuò)誤;B.炮彈到達(dá)b點(diǎn)時(shí),除受到豎直向下的重力外、還受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的空氣阻力作用,所以到達(dá)b點(diǎn)時(shí),炮彈的加速度不為重力加速度g,故B錯(cuò)誤;C.炮彈從a點(diǎn)到c點(diǎn)的過(guò)程,豎直方向,由于空氣阻力的影響,豎直向上減速的加速度大于豎直向下加速的加速度,位移相同,根據(jù)v2-0=2ax,可知,c點(diǎn)的豎直分速度小于a點(diǎn)的豎直分速度,根據(jù)重力的功率P=mgvy,可知炮彈經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)重力的功率比D.從O到b的過(guò)程中,在豎直方向上,受到重力和阻力在豎直向下的分力f1mg+f1=ma1,解得a1=mg+f1m,在從b到d的過(guò)程中,在豎直方向上,受到向下的重力和阻力在豎直向上的分力f2,由牛頓第二定律可得mg-f2=ma2,解得a可知炮彈在Ob段重力的平均功率大于bd段重力的平均功率,故D錯(cuò)誤。故選C。3.(2025·江蘇揚(yáng)州中學(xué)·二模)一物體靜止在地面上,在豎直方向的拉力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)。在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,物體的機(jī)械能E與上升高度h的關(guān)系圖象如圖所示,其中0~h1過(guò)程的圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線,h1~h2過(guò)程的圖線為平行于橫軸的直線。則()
A.在0~h2上升過(guò)程中,物體先做加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)B.在0~h1上升過(guò)程中,物體的加速度不斷增大C.在0~hl上升過(guò)程中,拉力的功率保持不變D.在h1~h2上升過(guò)程中,物體只受重力作用【答案】D【詳析】ABD.物體靜止在地面上,在豎直方向的拉力和重力作用下向上開(kāi)始運(yùn)動(dòng),根據(jù)功能關(guān)系可知,除重力之外的拉力做功改變物體的機(jī)械能,故E-h圖象斜率表示所受拉力的大小,在0~h1上升過(guò)程中,E隨上升高度h均勻增大,則可知物體的加速度不變,則此過(guò)程物體做勻加速運(yùn)動(dòng);在h1~h2上升過(guò)程中,E隨上升高度h不變,則E-h圖象斜率為零,則拉力大小為零,物體只受重力作用,加速度為重力加速度,方向豎直向下,而物體的速度方向向上,則此過(guò)程物體做勻減速運(yùn)動(dòng),故C.在0~hl上升過(guò)程中,拉力的大小不變,物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則物體的速度不斷增大,根據(jù)P=Fv可知拉力的功率不斷增大,故C錯(cuò)誤。故選D。4.(2025·江蘇南京&鹽城·一模)如圖所示,圓筒固定在水平面上,圓筒底面上有一與內(nèi)壁接觸的小物塊,現(xiàn)給物塊沿內(nèi)壁切向方向的水平初速度。若物塊與所有接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等。則物塊滑動(dòng)時(shí)動(dòng)能Ek與通過(guò)的弧長(zhǎng)s的圖像可能正確的是()A. B.C. D.【答案】C【詳析】物塊緊貼圓筒內(nèi)壁開(kāi)始滑動(dòng),豎直方向受力平衡N豎=mg,水平方向圓筒側(cè)面的彈力提供向心力,則有N側(cè)=mv2R故選C。5.(2025·江蘇宿遷·考前模擬)如圖所示,汽車定速巡航(即速率不變)從左至右通過(guò)拱形路面。若汽車行駛過(guò)程中所受阻力大小不變,則該過(guò)程中汽車的功率()
A.一直減小B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小【答案】A【詳析】汽車定速巡航(即速率不變),由平衡條件可得汽車的牽引力大小為F=mgsinθ+f,其中θ為汽車軌跡切線與水平方向的夾角,f為阻力,根據(jù)功率P=Fv=(mgsinθ+f)v故選A。6.(2025·江蘇揚(yáng)州新華中學(xué)·二模)如圖所示,有一符合方程y=x2+4的曲面(y軸正方向?yàn)樨Q直向上),在點(diǎn)P(0,40m)將一質(zhì)量為1kg的小球以2m/s的速度水平拋出,小球第一次打在曲面上的M點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2,則()A.M點(diǎn)坐標(biāo)為(5m,29m)B.小球打在M點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率為100WC.小球打在M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為404JD.P點(diǎn)與M點(diǎn)間距離為4【答案】D【詳析】A.小球做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)x=v0t,豎直方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)y=12gt2,則40?y=x2+4,聯(lián)立解得x=4m,y=20m,t=2s,所以B.球打在M點(diǎn)時(shí)豎直分速度為vy=gt=10×2m/s=20m/s,重力的瞬時(shí)功率P=mgvy=1×10×20W=200W,故B錯(cuò)誤;C.球打在M點(diǎn)時(shí)速度為v=v02+vyD.P點(diǎn)與M點(diǎn)間距離l=x2+故選D。7.(2025·江蘇蘇州·南航大蘇州附·一模)如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上,勁度系數(shù)為200N/m的輕質(zhì)彈簧一端連接在固定擋板C上,另一端連接一質(zhì)量為4kg的物體A,一輕細(xì)繩通過(guò)定滑輪,一端系在物體A上,另一端與質(zhì)量也為4kg的小球B相連,細(xì)繩與斜面平行,斜面足夠長(zhǎng),用手托住球BA.A、B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒B.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)細(xì)繩上的拉力為40C.A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為20D.如果把斜面傾角改為25°,A【答案】D【詳析】A.因AB系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有彈簧的彈力對(duì)A做功,則A、B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),對(duì)A,T-mgsin30°=ma,對(duì)B,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.開(kāi)始時(shí)彈簧壓縮量x1=mgsin30°由對(duì)稱性可知A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離為x=2(x1+xD.因AB系統(tǒng)做簡(jiǎn)諧振動(dòng),則振動(dòng)周期與斜面傾角無(wú)關(guān),即如果把斜面傾角改為25°,系統(tǒng)的周期不變,則A上滑到最高點(diǎn)時(shí)間不變,選項(xiàng)D故選D。8.(2025·江蘇宿遷·三模)如圖所示,不可伸長(zhǎng)的細(xì)線一端固定,另一端系一小球,小球從與懸點(diǎn)等高處由靜止釋放后做圓周運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力。小球從釋放向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,設(shè)細(xì)線與水平方向夾角為θ,則線中拉力的大小F、小球沿圓弧切線方向加速度的大小a隨sinθ變化的圖像可能正確的是()A. B.C. D.【答案】A【詳析】CD.沿切線方向,根據(jù)牛頓第二定律得mgcosθ=ma,解得a=g1-sin2θ,當(dāng)細(xì)線水平時(shí)θ=0,sinθ=0,加速度a最大,最大值為a最大=g,當(dāng)細(xì)線豎直時(shí)θ=90°,sinAB.沿半徑方向,根據(jù)牛頓第二定律得F-mgsinθ=mv2L解得F=3mgsinθ,A正確,故選A。9.(2025·江蘇泰州姜堰區(qū)·二模)將一只皮球豎直向上拋出,皮球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比,皮球從拋出到落回拋出點(diǎn)過(guò)程中,其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek與上升高度h之間關(guān)系的圖像可能正確的是()A. B.C. D.【答案】A【詳析】根據(jù)動(dòng)能定理W可知Ek上行過(guò)程的合力大小為F可知上行過(guò)程隨著速度的減小,合力大小逐漸減小,則Ek下行過(guò)程的合力大小為F可知下行過(guò)程隨著速度的增大,合力大小逐漸減小,則Ek由于空氣阻力總是做負(fù)功,所以經(jīng)過(guò)同一位置時(shí),上行時(shí)的動(dòng)能總是比下行時(shí)的動(dòng)能大。故選A。10.(24-25高三下·江蘇宿遷泗陽(yáng)·一模)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧的一端固定在光滑斜面的擋板上。物塊從圖示位置靜止釋放,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。則物塊與彈簧有相互作用的整個(gè)下滑過(guò)程中()A.擋板對(duì)彈簧做負(fù)功B.物塊的速度逐漸減小C.物塊在最低點(diǎn)時(shí)的加速度最大D.物塊的機(jī)械能先增大后減小【答案】C【詳析】A.在擋板對(duì)彈簧的力方向上無(wú)位移,擋板對(duì)彈簧不做功,故A錯(cuò)誤;B.物塊與彈簧組成彈簧振子,在平衡位置速度最大,最低點(diǎn)速度為零,故速度先增大后減小,故B錯(cuò)誤;C.物塊與彈簧組成彈簧振子,可知物塊在最低點(diǎn)時(shí)的加速度最大,故C正確;D.壓縮彈簧過(guò)程中,彈性勢(shì)能一直增大,物塊的機(jī)械能一直減小,故D錯(cuò)誤。故選C。11.(2025·江蘇蘇州八校·三模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一固定直導(dǎo)線水平放置,導(dǎo)線中通有恒定電流I,導(dǎo)線正下方有一個(gè)質(zhì)量為m的鋁質(zhì)球,某時(shí)刻無(wú)初速釋放鋁球使其下落,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是()A.小球下落過(guò)程機(jī)械能一定減小B.小球下落過(guò)程機(jī)械能一定守恒C.小球下落過(guò)程機(jī)械能一定增加D.小球下落過(guò)程機(jī)械能先增加后不變【答案】A【詳析】因通電直導(dǎo)線下方產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng),且隨著距離直導(dǎo)線的距離增加磁場(chǎng)逐漸減弱,可知小球下落過(guò)程中因磁通量逐漸減小在小球中產(chǎn)生渦流,鋁制球產(chǎn)生熱量,由能量關(guān)系可知,小球的機(jī)械能將逐漸減小。故選A。12.(24-25高三下·江蘇宿遷泗陽(yáng)·一模)將一小球從地面豎直向上拋出,小球上升到某一高度后又落回到地面。若該過(guò)程中空氣阻力大小不變,則()A.在上升過(guò)程與下降過(guò)程中,重力做的功相同B.在上升過(guò)程與下降過(guò)程中,重力的沖量相同C.上升過(guò)程中小球動(dòng)量的變化率比下降過(guò)程中的大D.整個(gè)過(guò)程中空氣阻力的沖量等于小球動(dòng)量的變化量【答案】C【詳析】A.根據(jù)WG=Gh可知,重力在上升過(guò)程做負(fù)功,下降過(guò)程中重力做正功,故B.上升過(guò)程中的加速度mg+f=ma1,下降過(guò)程中的加速度mg-f=ma2,則a1>a2C.根據(jù)動(dòng)量定理可知F合=ΔpΔtD.整個(gè)過(guò)程中空氣阻力的沖量和重力的沖量之和等于小球動(dòng)量的變化量,故D錯(cuò)誤。故選C。13.(2025·江蘇連云港·一模)如圖所示,兩根相同彈性輕繩一端分別固定在A、A'點(diǎn),自然伸長(zhǎng)時(shí)另一端恰好處于圖中光滑定滑輪上的B、B',將輕繩自由端跨過(guò)定滑輪連接質(zhì)量為m的小球,A、B、C、B'、A'在同一水平線上,且
A.小球在E點(diǎn)的加速度為2gB.小球在CD段減少的機(jī)械能等于在DE段減少的機(jī)械能C.小球從C運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間小于從D運(yùn)動(dòng)到E的時(shí)間D.若僅將小球質(zhì)量變?yōu)?m,則小球到達(dá)E點(diǎn)時(shí)的速度為gh【答案】D【詳析】A.根據(jù)題意分析知,小球在C、E兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),根據(jù)對(duì)稱性知,E點(diǎn)的加速度大小等于C點(diǎn)的加速度,C點(diǎn)小球所受合力等于重力,故加速度大小為g,故C.根據(jù)A項(xiàng)分析知,小球在C、E兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性知,小球從C運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間等于從D運(yùn)動(dòng)到E的時(shí)間,故B.根據(jù)功能關(guān)系知小球減少的機(jī)械能等于彈力對(duì)小球做的負(fù)功,設(shè)小球在C點(diǎn)時(shí)伸長(zhǎng)量為x,則小球在CD段克服彈力做功W1=2×12kx2+h22-2×12kxD.小球從C、E過(guò)程,根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒2×12kx2+h2-2×12k故選D。14.(24-25高一·江蘇南京六校聯(lián)合體·3月調(diào)研)如圖所示,固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊,滑塊用輕繩系著繞過(guò)光滑的定滑輪O(滑輪大小可忽略)?,F(xiàn)以大小不變的拉力F拉繩,使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開(kāi)始上升,滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度最大。已知滑塊質(zhì)量為m,滑輪O到豎直桿的距離為d,∠OAO′=37°,
∠OCO′=53°,重力加速度為g,sin37°=0.6。下列說(shuō)法正確的是()A.拉力F的大小為5B.滑塊由A到C做勻加速運(yùn)動(dòng)C.滑塊由A到C過(guò)程中拉力F做的功為5D.滑塊在C點(diǎn)的動(dòng)能為1【答案】D【詳析】A.當(dāng)滑塊的合力為零,加速度為零時(shí),速度最大,則在C點(diǎn),滑塊的合力為零,則有F解得拉力F的大小為F=mgcos53°=B.對(duì)滑塊受力分析,豎直方向有Fcosθ-mg=ma,滑塊向上滑動(dòng)時(shí),細(xì)繩與豎直方向夾角變大,而拉力不變,則滑塊的加速度a變小,故C.滑塊由A到C過(guò)程中拉力F做的功為W=F?(dsin37°-D.滑塊從A運(yùn)動(dòng)到C過(guò)程,由動(dòng)能定理得W-mgh=Ek-0聯(lián)立解得Ek=19故選D。15.(2025·江蘇南京·二模)如圖甲所示,傾角為θ、長(zhǎng)為2l的斜面AC,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=l。質(zhì)量為m的小物體由A處?kù)o止釋放,到C點(diǎn)恰好停下,BC段動(dòng)摩擦因數(shù)自上而下逐漸增大,具體變化如圖乙所示,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.動(dòng)摩擦因數(shù)最大值μm=2tanθB.小物塊的最大速度為3C.重力在AB、BC兩段路面上做功不相等D.重力在AB段中間時(shí)刻瞬時(shí)功率等于在BC段中間時(shí)刻瞬時(shí)功率【答案】B【詳析】A.從A處?kù)o止釋放,到C點(diǎn)恰好停下,根據(jù)動(dòng)能定理可得mg?2lsinθ-Wf=0,由圖乙可知WfB.當(dāng)摩擦力等于重力沿斜面向下的分力時(shí),小物塊的速度達(dá)到最大,此時(shí)有μmgcosθ=mgsinθ,解得μ=tanθ=14μm,由圖乙可知,此時(shí)小物塊在BC段下滑的距離為14l,則從從AC.由于AB、BC兩段路面的長(zhǎng)度相同,對(duì)應(yīng)的高度相同,根據(jù)WG=mgh,可知重力在AB、BC兩段路面上做功相等,故D.設(shè)小物塊在B點(diǎn)的速度為vB,小物塊在AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則AB中間時(shí)刻速度為則重力在AB段中間時(shí)刻瞬時(shí)功率P=mgv1sinθ=mgvB2sinθ,小物塊在BC段不是做勻變速直線運(yùn)動(dòng),所以BC段中間時(shí)刻速度v故選B。16.(2024·江蘇泰州·一模)如圖所示,水平面OA段粗糙,AB段光滑,OA=AB=l2。一原長(zhǎng)為25l、勁度系數(shù)為k(k>10μmgl)的輕彈簧右端固定,左端連接一質(zhì)量為m的物塊。物塊從O點(diǎn)由靜止釋放。已知物塊與OA段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。則物塊在向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其加速度大小a、動(dòng)能EA. B.C. D.【答案】B【詳析】A.由題意可知,A點(diǎn)處,物塊受到的彈力大小為FA=k(l2-2l5)=110可知物塊從O到A過(guò)程,a-x圖像應(yīng)為一條斜率為負(fù)的傾斜直線,故A錯(cuò)誤;B.物塊從O到A過(guò)程(0≤x≤0.5l),由于彈簧彈力一直大于滑動(dòng)摩擦力,物塊一直做加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一直增加,但隨著彈力的減小,物塊受到的合力逐漸減小,根據(jù)動(dòng)能定理可知,Ek-x圖像的切線斜率逐漸減小;物塊到A點(diǎn)瞬間,合力突變等于彈簧彈力,則Ek-x圖像的切線斜率突變變大,接著物塊從A到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程(0.5l<x≤0.6l),物塊繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng),物塊
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