高考物理 高考试题+模拟新题分类汇编专题5 功和能.DOC

e单元功和能e1 功和功率17e12012浙江卷 功率为10 w的发光二极管(led灯)的亮度与功率为60 w的白炽灯相当根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰假设每户家庭有2只60 w的白炽灯，均用10 w的led灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()a8108 kwhb81010 kwhc81011 kwh d81013 kwh17b解析 每户两只白炽灯被两只led灯替换后，节约电功率为120 w20 w100 w，每天按照五个小时用电计算，节电0.5 kwh，全年按照360天计算，节电180 kwh，全国按照四亿家庭计算，节电7.21010 kwh，故选项b正确图13e12012江苏卷 如图所示，细线的一端固定于o点，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由a点运动到b点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()a逐渐增大b逐渐减小c先增大，后减小d先减小，后增大3a解析 小球在运动过程中受到重力g、水平拉力f和细线的拉力t，根据动能定理可知，wgwfwtmvmv0，因细线的拉力始终与速度方向垂直，故细线的拉力不做功，所以水平拉力f做的功与克服重力做的功相等，它们的功率大小也相等；根据运动的分解可知，小球沿竖直方向的分速度逐渐增大，因此克服重力做功的功率逐渐增大，即在此过程中拉力的瞬时功率也逐渐增大，a项正确 e2 动能 动能定理22d6e22012山东卷 如图所示，一工件置于水平地面上，其ab段为一半径r1.0 m的光滑圆弧轨道，bc段为一长度l0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于b点，整个轨道位于同一竖直平面内，p点为圆弧轨道上的一个确定点一可视为质点的物块，其质量m0.2 kg，与bc间的动摩擦因数10.4.工件质量m0.8 kg，与地面间的动摩擦因数20.1.(取g10 m/s2)(1)若工件固定，将物块由p点无初速度释放，滑至c点时恰好静止，求p、c两点间的高度差h.(2)若将一水平恒力f作用于工件，使物块在p点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动求f的大小当速度v5 m/s时，使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移)，物块飞离圆弧轨道落至bc段，求物块的落点与b点间的距离22解析 (1)物块从p点下滑经b点至c点的整个过程，根据动能定理得mgh1mgl0代入数据得h0.2 m(2)设物块的加速度大小为a，p点与圆心的连线与竖直方向间的夹角，由几何关系可得cos根据牛顿第二定律，对物块有mgtanma对工件和物块整体有f2(mm)g(mm)a联立式，代入数据得f8.5 n设物块平抛运动的时间为t，水平位移为x1，物块落点与b点间的距离为x2，由运动学公式得hgt2x1vtx2x1rsin联立式，代入数据得x20.4 m21c2、d1、e22012福建卷 如图，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边已知拖动缆绳的电动机功率恒为p，小船的质量为m，小船受到的阻力大小恒为f，经过a点时的速度大小为v0，小船从a点沿直线加速运动到b点经历时间为t1，a、b两点间距离为d，缆绳质量忽略不计求：(1)小船从a点运动到b点的全过程克服阻力做的功wf；(2)小船经过b点时的速度大小v1；(3)小船经过b点时的加速度大小a.21解析 (1)小船从a点运动到b点克服阻力做功wffd(2)小船从a点运动到b点，电动机牵引绳对小船做功wpt1由动能定理有wwfmvmv由式解得v1(3)设小船经过b点时绳的拉力大小为f，绳与水平方向夹角为，电动机牵引绳的速度大小为u，则pfuuv1cos由牛顿第二定律有fcosfma由式解得a24b5f2e2e32012安徽卷 如图19所示，装置的左边是足够长的光滑水平台面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量m2 kg的小物块a.装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接传送带始终以u2 m/s的速率逆时针转动装置的右边是一光滑曲面，质量m1 kg的小物块b从其上距水平台面高h1.0 m处由静止释放已知物块b与传送带之间的动摩擦因数0.2，l1.0 m设物块a、b间发生的是对心弹性碰撞，第一次碰撞前物块a静止且处于平衡状态取g10 m/s2.图19(1)求物块b与物块a第一次碰撞前的速度大小；(2)通过计算说明物块b与物块a第一次碰撞后能否运动到右边的曲面上；(3)如果物块a、b每次碰撞后，物块a再回到平衡位置时都会立即被锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，试求出物块b第n次碰撞后的运动速度大小24解析 (1)设物块b沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v0.由机械能守恒知mghmv得v0设物块b在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a，则mgma设物块b通过传送带后运动速度大小为v，有v2v2al联立解得v4 m/s由于vu2 m/s，所以v4 m/s即为物块b与物块a第一次碰撞前的速度大小(2)设物块a、b第一次碰撞后的速度分别为v、v1，取向右为正方向，由弹性碰撞知mvmv1mvmv2mvmv2解得v1v m/s即碰撞后物块b沿水平台面向右匀速运动设物块b在传送带上向右运动的最大位移为l，则0v2al得l mu2 m/s，所以v4 m/s即为物块b与物块a第一次碰撞前的速度大小(2)设物块a、b第一次碰撞后的速度分别为v、v1，取向右为正方向，由弹性碰撞知mvmv1mvmv2mvmv2解得v1v m/s即碰撞后物块b沿水平台面向右匀速运动设物块b在传送带上向右运动的最大位移为l，则0v2al得l m1 m所以物块b不能通过传送带运动到右边的曲面上(3)当物块b在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速可以判断，物块b运动到左边台面时的速度大小为v1，继而与物块a发生第二次碰撞设第二次碰撞后物块b速度大小为v2，同上计算可知v2v12v物块b与物块a第三次碰撞、第四次碰撞，碰撞后物块b的速度大小依次为v3v23vv4v34v则第n次碰撞后物块b的速度大小为vn()nv. e4 实验：探究动能定理11e42012江苏卷 为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验实验中，当木块a位于水平桌面上的o点时，重物b刚好接触地面将a拉到p点，待b稳定后静止释放，a最终滑到q点分别测量op、oq的长度h和s.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据图9图10(1)实验开始时，发现a释放后会撞到滑轮请提出两个解决方法(2)请根据下表的实验数据作出sh关系的图象h(cm)20.030.040.050.060.0s(cm)19.528.539.048.056.5(3)实验测得a、b的质量分别为m0.40 kg、m0. 50 kg.根据sh图象可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数_.(结果保留一位有效数字)(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_(选填“偏大”或“偏小”)11答案 (1)减小b的质量(或增大a的质量)增加细线的长度(或降低b的起始高度)(2)如图所示(3)0.4(4)偏大解析 (1)实验开始时发现a释放后会撞到滑轮，主要是加速度过大或加速时间过长，可以通过减小b的质量或增大a的质量来减小加速度，通过增加细线的长度或降低b的起始高度来缩短加速时间(2)sh图象如图所示(3)本实验测动摩擦因数的原理是动能定理，即由mghmgh(mm)v2，mgsmv2，求得sh，图象的斜率k，即，解得0.4.(4)本实验测动摩擦因数的原理是动能定理，如果考虑克服滑轮摩擦做功w，则mghmghw(mm)v2，mgsmv2，求得，如果忽略克服滑轮摩擦做功，则动摩擦因数偏大 e5 实验：验证机械能守恒定律 e6 功和能综合21e62012四川卷 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接)，弹簧水平且无形变用水平力f缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止撤去f后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0.物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g.则()a撤去f后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动b撤去f后，物体刚运动时的加速度大小为gc物体做匀减速运动的时间为2d物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg(x0)21bd解析 撤去f后的一段时间内，由于运动过程中弹力不断变化，物体先做变加速运动，后做变减速运动，再做匀减速运动，a错误；设撤去f后，物体刚运动时加速度为a，根据牛顿第二定律：kx0mgma，解得ag，b正确；物体做匀减速运动的位移为3x0，由3x0gt2，解得t，c错误；当弹力与摩擦力大小相等时，速度最大，此时kx1mg，该过程物体向左运动的位移为xx0x1x0，克服摩擦力做的功wmg(x0)，d正确26e62012全国卷 一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧竖直，另一侧的坡面呈抛物线形状此队员从山沟的竖直一侧，以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面如图所示，以沟底的o点为原点建立坐标系oxy.已知，山沟竖直一侧的高度为2h，坡面的抛物线方程为yx2；探险队员的质量为m.人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g.图10(1)求此人落到坡面时的动能；(2)此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能最小？动能的最小值为多少？26解析 (1)设该队员在空中运动的时间为t，在坡面上落点的横坐标为x，纵坐标为y.由运动学公式和已知条件得xv0t2hygt2根据题意有y由机械能守恒，落到坡面时的动能为mv2mvmg(2hy)联立式得mv2m(2)式可以改写为v223ghv2极小的条件为式中的平方项等于0，由此得v0此时v23gh，则最小动能为minmgh14e62012江苏卷 某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f.轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动.轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦(1)若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；(2)求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm；(3)讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v和撞击速度v的关系图1714解析 (1)轻杆开始移动时，弹簧的弹力fkx且ff解得x(2)设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为w，则小车从撞击到停止的过程中，由动能定理得fw 0mv同理，小车以vm撞击弹簧时，由动能定理得flw 0mv解得vm(3)设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为v1，由能量转化与守恒定律，得mvw由解得v1当v时， vv当v时，v17e62012福建卷 如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块a、b用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)初始时刻，a、b处于同一高度并恰好处于静止状态剪断轻绳后a下落、b沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块()a速率的变化量不同b机械能的变化量不同c重力势能的变化量相同d重力做功的平均功率相同17d解析 剪断轻绳后，由于不计摩擦，a、b两个物块的机械能都守恒，即两物块的机械能变化量均为0，b错误由mghmv2得v，则a、b两物块下落到地面时的速度大小相同，所以a、b两物块的速率变化量相同，a错误剪断轻绳前，a、b均处于平衡状态，设轻绳的拉力为t，则有tmag，tmbgsin，可得mambsin；剪断轻绳后，a、b下落高度相同，由epmgh知a的重力势能的变化量小于b的重力势能的变化量，c错误剪断轻绳后，a、b两物块着地所用的时间分别为ta、tb，则重力做功的平均功率分别为pa、pb，由mambsin，可知papb，d正确16e62012安徽卷 如图3所示，在竖直平面内有一半径为r的圆弧轨道，半径oa水平、ob竖直，一个质量为m的小球自a的正上方p点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点b时恰好对轨道没有压力已知ap2r，重力加速度为g，则小球从p到b的图3运动过程中()a重力做功2mgrb机械能减少mgrc合外力做功mgrd克服摩擦力做功mgr16d 解析 由于重力做功只与高度差有关，所以小球从p到b的运动过程中，重力做功为mgr，a错误；由于小球在b点时对轨道无压力，则小球由自身重力提供向心力： mgm，解得v，小球从p到b的运动过程中，由动能定理有：mgrwfmv20，解得wfmgr ，d正确；小球从p到b的运动过程中，除了重力做功之外，还克服摩擦力做功为mgr，可知机械能减少了mgr，b错误；由动能定理有：w合mv20mgr，c错误24e62012四川卷 如图所示，abcd为固定在竖直平面内的轨道，ab段光滑水平，bc段为光滑圆弧，对应的圆心角37，半径r2.5 m，cd段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为e2 105 n/c、方向垂直于斜轨向下的匀强电场质量m5102 kg、电荷量q1106 c的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在c点以速度v03 m/s冲上斜轨以小物体通过c点时为计时起点，0.1 s以后，场强大小不变，方向反向已知斜轨与小物体间的动摩擦因数0.25.设小物体的电荷量保持不变，取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.(1)求弹簧枪对小物体所做的功；(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为p，求cp的长度24解析 (1)设弹簧枪对小物体做功为wf，由动能定理得wfmgr(1cos)mv代入数据得wf0.475 j(2)取沿平直斜轨向上为正方向设小物体通过c点进入电场后的加速度为a1，由牛顿第二定律得mgsin(mgcosqe)ma1小物体向上做匀减速运动，经t10.1 s后，速度达到v1，有v1v0a1t1联立以上方程可知v12.1 m/s，设运动的位移为s1，有s1v0t1a1t电场力反向后，设小物体的加速度为a2，由牛顿第二定律得mgsin(mgcosqe)ma2设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为s2，有0v1a2t2s2v1t2a2t设cp的长度为s，有ss1s2联立相关方程，代入数据解得s0.57 m23e62012四川卷 四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一某地要把河水抽高20 m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作工作电压为380 v，此时输入电动机的电功率为19 kw，电动机的内阻为0.4 .已知水的密度为1103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2.求：(1)电动机内阻消耗的热功率；(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)23解析 (1)设电动机的电功率为p，则pui设电动机内阻r上消耗的热功率为pr，则pri2r代入数据解得pr1103 w(2)设蓄水总质量为m，所用抽水时间为t.已知抽水高度为h，容积为v，水的密度为，则mv设质量为m的河水增加的重力势能为ep，则 epmgh设电动机的输出功率为p0，则 p0ppr根据能量守恒定律得p0t60%80%ep代入数据解得t2104 s12012昆明模拟汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，到t1时刻关闭发动机做匀减速直线运动，到t2时刻静止汽车与路面的动摩擦因数不变，其vt图象如图所示，图中w2dp1p21b解析 根据能量守恒定律或动能定理可知，w(w1w2)0即w1w2w，选项a正确；因为w1w2w，即p1t1p2(t2t1)pt1，所以pp1p2p1p2，选项b错误；根据“面积”求位移，可得加速过程的位移x1大于减速过程的位移x2，所以，fx1fx2，即w1w2，选项c正确；因为p1，p2，所以p1p2，选项d正确22012武汉调考质量为1 kg的物体，放在动摩擦因数为0.2的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功w和物体发生的位移x之间的关系如图所示，重力加速度为10 m/s2，则下列说法正确的是()ax3 m时速度大小为2 m/sbx9 m时速度大小为4 m/scoa段加速度大小为3 m/s2dab段加速度大小为3 m/s22c解析 由公式wfx得，从0到3 m时水平拉力的大小为5 n，对此过程由动能定理可得w1mgx1mv，解得x3 m时速度大小为3 m/s，选项a错误；对0到9 m全过程由动能定理得w2mgx2mv，解得x9 m时速度大小为3 m/s ，选项b错误；由牛顿第二定律得oa段加速度大小为a3 m/s2，选项c正确，同理，选项d错误32012唐山摸底质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上现用一水平拉力使物体从静止开始运动，其运动的vt图象如图所示下列关于物体运动过程，分析正确的是()a0t1内拉力逐渐减小b0t1