2019-2021北京重点区高三二模物理汇编：功与功率

10/102019-2021北京重点区高三二模物理汇编功与功率一、多选题1．（2020·北京海淀·二模）一货箱随竖直升降机运动的速度—时间图象如图所示，取竖直向上为正方向，下列说法中正确的是（）A．在t3时刻货箱运动到最高位置B．在0~t1时间内，货箱所受合力不断变大C．在t5~t7时间内，货箱处于失重状态D．在t1~t2时间内，货箱的机械能可能保持不变E．在t2~t3时间内，升降机对货箱做功的功率不断变小二、单选题2．（2020·北京朝阳·二模）如图所示，一根橡皮绳一端固定于天花板上，另一端连接一质量为m的小球（可视为质点），小球静止时位于O点。现给小球一竖直向下的瞬时速度v0，小球到达的最低点A与O点之间的距离为x。已知橡皮绳中弹力的大小与其伸长量的关系遵从胡克定律。不计橡皮绳的重力及空气阻力。小球运动过程中不会与地板或天花板碰撞。则A．小球由O点运动至A点的过程中，天花板对橡皮绳所做的功为B．小球由O点运动至A点的过程中克服橡皮绳的弹力做功为C．小球由O点运动至A点的过程中动能先增大后减小D．小球此后上升至最高点的位置与A点的间距一定等于2x3．（2020·北京东城·二模）将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示。取重力加速度。下列说法正确的是（）A．物体能上升的最大高度为3mB．物体受到的空气阻力大小为2NC．上升过程中物体加速度大小为10m/s2D．下落过程中物体克服阻力做功为24J4．（2020·北京东城·二模）如图所示，在利用v-t图象研究匀变速直线运动的位移时，我们可以把运动过程按横轴t划分为很多足够小的小段，用细长矩形的面积之和代表物体的位移。应用上述的方法我们可以分析其他问题。下列说法正确的是（）A．若横轴表示速度v，纵轴表示外力F，可以求得外力的瞬时功率B．若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以求得物体的动量C．若横轴表示时间t，纵轴表示磁通量Φ，可以求得感应电动势D．若横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以求得运动时间5．（2020·北京海淀·二模）某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（）A．摆球在A点所受的合力等于在B点所受的合力B．在O点附近摆球影像相邻位置的间隔较大，说明在O点附近摆球的速率较大C．摆球经过O点前后瞬间摆线上的拉力大小不变D．从A点到O点的过程中，重力对摆球做功的功率不断变大6．（2020·北京东城·二模）下列关于能量的单位（焦耳）与基本单位千克、米、秒之间关系正确的是（）

A．B．C．D．三、解答题7．（2020·北京朝阳·二模）图示为某商场的室内模拟滑雪机，该机主要由前后两个传动轴及传送带上粘合的雪毯构成，雪毯不断向上运动，使滑雪者产生身临其境的滑雪体验。已知坡道长L=6m，倾角θ=37°，雪毯始终以速度v=5m/s向上运动。一质量m=70kg（含装备）的滑雪者从坡道顶端由静止滑下，滑雪者没有做任何助力动作，滑雪板与雪毯间的动摩擦因数。重力加速度g=10m/s2。sin37°=0.6，cos37°=0.8。不计空气阻力。在滑雪者滑到坡道底端的过程中，求：（1）滑雪者的加速度大小a以及经历的时间t；（2）滑雪者克服摩擦力所做的功W；（3）滑雪板与雪毯间的摩擦生热Q。8．（2020·北京海淀·二模）如图所示，用水平拉力F，使质量m=5.0kg的物体以v0=1.2m/s的速度沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.40，空气阻力可忽略不计，取重力加速度g=10m/s2。(1)求水平拉力F的大小；(2)若从某时刻起，保持拉力F的大小不变，改为与水平成θ=37º角斜向上拉此物体，使物体沿水平地面向右做匀加速直线运动。已知sin37º=0.6，cos37º=0.8。求：①物体对地面的压力大小；②物体运动过程中所受滑动摩擦力的大小；③改变拉力方向后5.0s时物体的速度大小；④改变拉力方向后5.0s时拉力F的功率；⑤改变拉力方向后5.0s内拉力F所做的功W；⑥改变拉力方向后5.0s内物体动能增量的大小ΔEk，并说明W与ΔEk不相等的原因；(3)如保持拉力F的方向与水平成θ=37º角斜向上不变，要使物体能沿水平地面加速运动，则拉力F的大小应满足什么条件。9．（2019·北京海淀·二模）对于一些变化的物理量，平均值是衡量该物理量大小的重要的参数．比如在以弹簧振子为例的简谐运动中，弹簧弹力提供回复力，该力随着时间和位移的变化是周期性变化的，该力在时间上和位移上存在两个不同的平均值．弹力在某段时间内的冲量等于弹力在该时间内的平均力乘以该时间段；弹力在某段位移内做的功等于弹力在该位移内的平均值乘以该段位移．如图所示，光滑的水平面上，一根轻质弹簧一端和竖直墙面相连，另一端和可视为质点的质量为m的物块相连，已知弹簧的劲度系数为k，O点为弹簧的原长，重力加速度为g．该弹簧振子的振幅为A．①求出从O点到B点的过程中弹簧弹力做的功，以及该过程中弹力关于位移x的平均值的大小；②弹簧振子的周期公式为，求从O点到B点的过程中弹簧弹力的冲量以及该过程中弹力关于时间t的平均值的大小；10．（2020·北京海淀·二模）如图所示，用F=20N的水平拉力，使质量m＝5.0kg的物体以v0=1.2m/s的速度沿水平地面向右做匀速直线运动。空气阻力可忽略不计，取重力加速度g=10m/s2。(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ；(2)若从某时刻起，保持拉力F的大小不变，改为与水平成θ=37°角斜向上拉此物体，使物体沿水平地面向右做匀加速直线运动。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：①物体运动的加速度大小a；②改变拉力方向后5.0s内拉力F的平均功率P。11．（2021·北京朝阳·二模）2021年3月，在自由式滑雪世锦赛中，我国小将谷爱凌夺得两枚金牌。我们将她在滑雪坡面上向下滑行的一段过程，简化为小物块沿斜面下滑的过程，如图所示。已知物块质量为m，与斜面间的动摩擦因数为μ，斜面倾角为θ，重力加速度为g，不计空气阻力。（1）在图中画出物块的受力示意图；（2）求物块沿斜面下滑的加速度大小a；（3）求物块沿斜面下滑的速度大小为v时，重力的瞬时功率P。

参考答案1．AE【详解】A．由图像可知，时间内货箱速度为正，向上运动；在时间内货箱速度为负，向下运动，则在t3时刻货箱运动到最高位置，故A正确；B．图像中的斜率等于物体的加速度，则在时间内，图像中的斜率不变，即物体加速度不变，根据牛顿第二定律，货箱的合外力不变，故B错误；C．在时间内，图像斜率为零，货箱的加速度为零，根据牛顿第二定律，货箱的合外力为零；在时间内，图像斜率为正，货箱的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，货箱的合外力方向向上，物体处于超重状态，故C错误；D．在时间内，货箱的速度不变，即动能不变；速度为正，向上运动，重力势能增加，货箱的机械能增加，故D错误；E．升降机对货箱做功的功率在时间内，图像中的斜率不变，即物体加速度不变，根据牛顿第二定律，货箱的合外力不变，由于速度减小，所以升降机对货箱做功的功率不断变小，故E正确。故选AE。2．B【详解】A．小球由O点运动至A点的过程中，天花板对橡皮绳的拉力的位移为零，则天花板对橡皮绳做功为零，选项A错误；B．小球由O点运动至A点的过程中，根据动能定理则克服橡皮绳的弹力做功为选项B正确；C．小球由O点运动至A点的过程中，向上的弹力一直大于向下的重力，则合力方向向上，小球向下做减速运动，小球的动能一直减小，选项C错误；D．若小球在O点时橡皮绳的伸长量大于或等于x，则由对称性可知，小球此后从A点上升至最高点的位置与A点的间距等于2x；若小球在O点时橡皮绳的伸长量小于x，则小球此后从A点上升至最高点的位置与A点的间距不等于2x；选项D错误。故选B。3．B【详解】B．根据动能定理可得解得图象的斜率大小；故上升过程有下降过程有联立解得，故B正确；A．针对上升到最高点的过程，由动能定理解得物体上升的最大高度为故A错误；C．对上升过程由牛顿第二定律有可知上升的加速度为故C错误；D．物体下落过程克服阻力做功为故D错误。故选B。4．D【详解】A．外力的瞬时功率，则瞬时功率只能表示为图像中某一点的纵坐标与横坐标的乘积，而不是图像与坐标轴围成的面积，故A错误；B．根据冲量的定义可知，若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以通过面积求得力的冲量，故B错误；C．感应电动势，不能通过图像的面积求得，故C错误；D．由运动时间故横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以用面积求得运动时间，故D正确。故选D。5．B【详解】A．摆球在端点的合力是重力沿圆周切线方向的分力，因为摆球在A点与在B点重力沿周周切线方向的夹角不同，所以摆球在A点所受的合力不等于在B点所受的合力，故A错误；B．因为频闪照相时间间隔相同，所以在O点附近摆球影像相邻位置的间隔较大，说明在O点附近摆球的速率较大，故B正确；C．根据向心力公式得解得摆球经过O点摆线上的拉力摆球经过O点前后瞬间，小球的速度不变，半径变小，所以摆线上的拉力大小变大，故C错误；D．在A点，小球的速度为0，重力功率为0，在O点重力与速度方向垂直，重力的功率也为0，所以从A点到O点的过程中，重力对摆球做功的功率先变大，后减小，故D错误；故选B。6．D【详解】根据W=FL可得1J=1Nm根据牛顿第二定律F=ma可知，力的单位为1N=1kgm/s2所以有1J=kgm2/s2故D正确，ABC错误。故选D。7．（1）3m/s2；2s；（2）1260J；（3）3360J【详解】（1）设滑雪者受到雪毯的支持力为N，摩擦力为f，由牛顿第二定律有①②③联立①②③式并代入相关数据可得a=3m/s2由运动学公式有④代入相关数据可得t=2s（2）滑雪者克服摩擦力所做的功（3）此过程雪毯运行的距离为s=vt=10m滑雪板与雪毯间的摩擦生热8．(1)20N；(2)①38N；②15.2N；③2.0m/s；④32W；⑤128J；⑥6.4J，因有摩擦力做负功(3)19.2N<F<83.3N【详解】(1)由于物体匀速运动，因此代入数据，解得(2)①在竖直方向上物体受力平衡，则解得根据牛顿第三定律，物体对地面的压力②滑动摩擦力大小③水平方向上物体做匀加速运动又由于代入数据，整理得④拉力F的功率⑤5s内物体的位移拉力F所做的功⑥动能的增量W与ΔEk不相等的原因是由于摩擦力做负功。(3)F取最大值时，物体恰好离开地面，此时解得F取最小值时，恰好能匀速运动，此时解得要使物体能沿水平地面加速运动19.2N<F<83.3N9．①；②【详解】①F-x图像中面积表示功，；②因为F=-kx：所以F-t图像如右图所示；从O点到B点根据动能定理，，;从O点到B点根据动量定理，10．(1)0.40；(2)①a=0.16m