2023年高考物理二轮复习第一部分 二能量与动量第1讲功和能

第一部分专题二第1讲

________________________/课时作业•分层练

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基础题——知识基础打牢

1.（多选）（2022.河北沧州模拟）翼装飞行中的无动力翼装飞行，国际上称之为

飞鼠装滑翔运动，运动员穿戴着拥有双翼的飞行服装和降落伞设备，从飞机、悬

崖绝壁等高处一跃而下，运用肢体动作来掌控滑翔方向，最后运动员打开降落伞

平稳落地.无动力翼装飞行进入理想飞行状态后，飞行速度通常可达到200km/h.

若某次无动力翼装飞行从A到B的运动过程可认为是在竖直平面内的匀速圆周运

动，如图所示，则从A到B的运动过程中，下列说法正确的是（BD）

A.运动员所受重力的功率逐渐增大

B.运动员所受重力的功率逐渐减小

C.运动员的机械能守恒

D.运动员的机械能逐渐减小

【解析】由于速率不变，速度与重力的夹角。（锐角）逐渐增大，重力的功率

为P=mgρcosθ,所以重力的功率逐渐减小，A错误，B正确；运动员高度降低

重力势能减小而动能不变，机械能逐渐减小，C错误，D正确.故选BD.

2.（2022.全国甲，14,6分）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图

所示.运动员从。处由静止自由滑下，到方处起跳，C点为〃、8之间的最低点，

。、C两处的高度差为瓦要求运动员经过C点时对滑雪板的压力不大于自身所受重

力的4倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则C点处这一段圆弧

雪道的半径不应小于（D）

h

A∙I+I

【解析】在C点由牛顿第二定律得FN-Wg=加无，由牛顿第三定律得，FN

1C211

=FNZ,其中∕7N'Wkmg,又根据机械能守恒定律得，mgh=^jmv2,解得

选项D正确，A、B、C错误.

3.(2022・湖南长沙模拟)2022年3月10日，“95号汽油跑步进入9元时代”

冲上微博热搜，许多车主纷纷表示顶不住油价而迫切想买电动车代步.其中，某

品牌纯电动车型部分参数：整备质量约1200kg,高性能版的驱动电机最大功率

120kW,峰值扭矩为290N∙m,驱动形式为前车驱动,NEDC综合续航里程430km.

3

该电动汽车在公路上行驶受到阻力大小恒为4×ION,则下列说法正确的是(B)

A.汽车的最大速度为20m/s

B.汽车上坡时低速行驶，是为了使汽车获得较大的牵引力

C.汽车以2mH的加速度匀加速启动，启动后第2s末时发动机的实际功率

是32kW

D.里程120〜32Om过程克服阻力所做的功约为8XIO,j

【解析】当汽车以最大速度Om行驶时，其牵引力与阻力大小相等，则Om

=:=30m/s,故A错误；根据P=G可知，汽车上坡时低速行驶，是为了使汽

车获得较大的牵引力，故B正确；汽车以2m/s2的力口速度匀加速启动，设牵引力

大小为£根据牛顿第二定律有/一/=能α,解得F=6.4X1()3N,启动后第2s末

时汽车的速率为。=αf=4m/s,此时发动机的实际功率是P=f⅛=25.6kW,故C

5

错误；里程120〜320m过程克服阻力所做的功为Wf=fs=8×IOJ,故D错误.

4.(2022.广东广州模拟)将一小球从地面上以12m/s的初速度竖直向上抛出，

小球每次与水平地面碰撞过程中的动能损失均为碰前动能的〃倍，小球抛出后运

动的v-t图像如图所示.已知小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定，重力加

速度大小为10m∕s2,则n的值为(B)

51

--

AC.66

B.

54

-D.

99-

【解析】小球第一次上升的最大高度历=%12+0）m=6m,上升阶段，根

据动能定理有一（"zg+Ff）∙=—%Wci2,oo=12m∕s,则6=∙∣"2g.下降阶段，根据动

能定理可知碰前瞬间的动能为mgh1—FjhI=Eko=48//?J,第一■次与地面碰撞的过

›1

-

程中动能损失AEk=Eko-2zwy22=8/7?J,则依题意有6故A、C、D错

误，B正确.

5∙（2022∙山东押题卷）如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另

一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细

线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连.开始时托住B,让A处于静止且细线

恰好伸直，然后由静止释放B,直至B获得最大速度.下列有关该过程的分析中

正确的是（C）

A.B物体受到细线的拉力保持不变

B.B物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

C.A物体动能的增量小于B物体所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的

功之和

D.A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体所受重力对B做

的功

【解析】以A、B组成的系统为研究对象，根据牛顿第二定律可得加理一

kx={m^+mo）a,从开始到B速度达到最大的过程中，弹簧的伸长量X逐渐增加,

则B加速度逐渐减小；对B根据牛顿第二定律可得mβg-T=mβa,可知在此过程

绳子上拉力逐渐增大，是变力，故A错误；整个系统中，根据功能关系可知，B

减小的机械能转化为A的机械能以及弹簧的弹性势能，故B物体机械能的减少量

大于弹簧弹性势能的增加量，故B错误；根据动能定理可知，A物体动能的增量

等于弹簧弹力和绳子上拉力对A所做功的代数和，而绳上拉力小于B的重力，A

与B运动的路程相等，所以A物体动能的增量小于B物体所受重力对B做的功

与弹簧弹力对A做的功之和，故C正确；根据机械能守恒定律可知，A物体与弹

簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体机械能的减少量，也就是等于B物体

克服细绳拉力做的功，故D错误.

6.（2022.重庆三诊）如图所示，轨道ABC由两段相同的光滑圆弧轨道组合而

成，B点为两段圆弧轨道的平滑连接点，A,C两点高度差力=0.2m.一质量机

=0.1kg的物块（可视为质点）从最高点A由静止沿轨道下滑，并从C点水平滑

出.物块刚到B点时恰好对AB段轨道无压力，不计一切阻力，重力加速度g取

10m∕s2.则物块在C点对轨道的压力大小是（C）

A.2NB.3N

711

C.ɜND.ɪN

【解析】如图，设圆弧轨道半径为R,。为AB段圆弧圆心，NAoB=θ,

Ihh

物块刚到8点时速度大小为OB,有“zgcos9=〃r五^,R=HcosO+/,

3

联立解得H=I力，物块运动到C点时，速度大小为％,在C点受轨道的弹力大小

为FN,有%jo[=zng∕z,F^-mg=ιrr^,联立解得FN=WN,故选C∙

7.（多选）（2022.河北石家庄模拟）轮轴机械是中国古代制陶的主要工具.如图

所示，轮轴可绕共同轴线。自由转动，其轮半径R=20cm,轴半径r=10cm,

用轻质绳缠绕在轮和轴上，分别在绳的下端吊起质量为2kg、1kg的物块P和Q,

将两物块由静止释放，释放后两物块均做初速度为O的匀加速直线运动，不计轮

轴的质量及轴线O处的摩擦，重力加速度g取10m∕s2.在P从静止下降1.2m的

过程中，下列说法正确的是（BD）

A.P、Q速度大小始终相等

B.Q上升的距离为0.6m

C.P下降1.2m时Q的速度大小为2√5m/s

D.P下降1.2m时的速度大小为4m/s

【解析】由题意知，轮半径R=20cm,轴半径r=IoCm,根据线速度与角

速度关系可知言=鬻=*故A项错误；在P从静止下降1.2m的过程中，由题

意得,需=需=*解得ΛQ=0.6m,故B项正确；根据机械能守恒得〃2pg/?p=；〃?p05

I。P2

+爹〃ZQO（J+/∏Qg∕zQ,由A项和B项知帚=1,∕?Q=O.6m,解得UQ=2m/s,Vp=Am/s,

故C项错误，D项正确.故选BD.

8.（2022∙河北押题卷）如图所示，斜面NP与水平面OP在尸点连接，斜面OQ

倾角为仇与OP连接于O点.将质量为m的光滑小球（可视为质点）由斜面NP

上的N点静止释放，小球经。点水平飞出后落到斜面。。上的K点.已知斜面

及水平面均固定，NP之间的高度差为H,0、K之间的高度差为4,重力加速度

为g,忽略空气阻力.则（C）

Λ,

Q拯-------Γ

A.小球在K点处速度的方向与水平方向的夹角为2θ

B.0、K之间的距离为Wl+ta/e

C.小球落到K点时的速度大小为\^28〃+或^

D.小球经过p点前后损失的机械能为mg"-2徵e

【解析】设小球从。点抛出时速度为次），则落到斜面上时有tan，=Zv=―-

XTzQl

=资，设落在K点时速度方向与水平方向夹角为α,则有tana=¥=与，对比可

知tanα=2tanaA错误；0、K之间的距离为s=∕∕≠周l+tan2。,B错误；

小球落到K点时Oy=gf=/诵,则DO为Oo=乂勺1则小球落到K点时的速度大

∕ιan（7

小为V=NV?+Vj=42^7^*^2tan¾,C正确；小球经过P点前后损失的机械能为

从释放到落到K点全过程损失的机械能，由能量守恒有AE="Zg（H+力）一1/加2=

JTioh

叫"一盗，D错误∙

9.（2022.哈尔滨六中一模）2022年第24届冬季奥林匹克运动会在中国举行，

跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.跳台滑雪赛道可简化为助滑道、着陆坡、

停止区三部分，如图所示.一次比赛中，质量为机的运动员从A处由静止下滑，

运动到8处后水平飞出，落在了着陆坡末端的C点，滑入停止区后，在与C等高

的。处速度减为零.已知8、C之间的高度差为/?,着陆坡的倾角为仇重力加速

度为g.只考虑运动员在停止区受到的阻力，不计其他能量损失.由以上信息不可

以求出（D）

A

A.运动员在空中飞行的时间

B.A、B之间的高度差

C.运动员在停止区运动过程中克服阻力做的功

D.C、。两点之间的水平距离

【解析】从B点做平抛运动，则由/2=；gp,可求解运动员在空中飞行的时

h

间，A正确，不符合题意；由tane=5't，可求解在3点的速度优，再由加g/^B=

可求解AB的高度差，B正确，不符合题意；从8点到。点由fwo2+mg/z

=Wf,可求解运动员在停止区运动过程中克服阻力做的功，C正确，不符合题意；

由题中条件无法求解C、。两点之间的水平距离，D错误，符合题意.故选D.

10.（2022.辽宁模拟）如图（a）所示，一个可视为质点的小球从地面竖直上抛，

小球的动能Ek随它距离地面的高度h的变化关系如图（b）所示，取小球在地面时

的重力势能为零，小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定，重力加速度为g,

则下列说法正确的是（C）

A.小球的质量为养

g%o

B∙小球受到空气阻力的大小为肃

4

C.上升过程中，小球的动能等于重力势能时，小球距地面的高度为和O

D.下降过程中，小球的动能等于重力势能时，小球的动能大小为争

【解析】上升阶段，根据能量守恒2Eo=fho+mgho,下降阶段，根据能量

3£0

守恒Eb+yTzo=∕ng∕2o,联立解得，小球的质量为m=D（,小球受到空气阻力的大

小为∕=57+故A、B错误；上升过程中，小球的动能等于重力势能时，根据能

4

量守恒2氏=Eki+mgh+∙fh=2mgh+fh,解得小球距地面的高度为"=P（）,故C

正确：下降过程中，小球的动能等于重力势能时，设此时高度。根据能量守恒

mgho=Ek2÷mghɪ+X⅛-Aɪ)=2Ek2÷∕⅛o~flιι,即若^=2Ek2+号一∕i⅛ι,解得小球的

动能大小Ek2=*W川，,不等于与，故D错误.

应用题——强化学以致用

11.（2022.湖北联考）皮带输送机普遍应用于交通、物流、食品等各行各业，通

过扫码可实现快递自动分拣.如图所示，传送带在电动机带动下以。o=2m/s的

速度匀速运动，将质量，”=1kg的包裹（可视为质点）无初速度放在与扫码仪B相

距IOm的A点处，包裹与传送带间的动摩擦因数〃=0.5,最大静摩擦力等于滑

动摩擦力，重力加速度g=10m∕s2.下列说法正确的是（C）

3FG

A.包裹从A点运动到扫码仪B的过程中先受滑动摩擦力作用后受静摩擦力

作用

B.包裹从A点运动到扫码仪B的时间为5s

C.将一个包裹运送到扫码仪B的过程中，电动机多消耗的电能为4J

D.将一个包裹运送到扫码仪B的过程中，系统因摩擦产生的热量为4J

【解析】包裹在传送带上加速时有“mg=机4,解得α=5m*,包裹在传送

2

带上加速的时间t∖=-^=0.4s,包裹在传送带上加速的位移X=I^=O.4m<10m,

包裹在传送带上匀速运动的时间r2=7J=4.8s,包裹从A点运动到扫码仪B的

时间r=力+亥=5.2s,故B错误；包裹加速过程受滑动摩擦力作用，与传送带共

速后不受摩擦力作用，故A错误；传送带在包裹加速时间内的位移X传Orl=O.8

m,传送带克服摩擦力所做的功W=gx传=4J,电动机多消耗的电能等于传送

带克服摩擦力所做的功，故C正确；包裹在传送带上加速的过程中，系统因摩擦

产生的热量为Q="∕wg（x传一χ）=2J,故D错误.

12.（多选）（2022.山东押题卷）如图1为一自动卸货矿车工作时的示意图：矿车

空载时质量为100kg；矿车载满货物后，从倾角a=30。的固定斜面上A点由静止

下滑，下滑一段距离后，压缩固定在适当位置的缓冲弹簧，当弹簧产生最大形变

时（仍在弹性限度内），矿车立即自动卸完全部货物，然后借助弹簧的弹力作用，

返回原位置4此时速度刚好为零，矿车再次装货.设斜面对矿车的阻力为车总

重量的心倍，已知矿车下滑过程中，加速度。与位移尤的部分关系图像如图2所

示.弹性势能%=；"。2(次为形变量)，矿车可视为质点，重力加速度g取IOm*,

不计空气阻力，则(ABD)

A.攵o=O∙25

B.矿车的载货量为20Okg

C.弹簧的劲度系数为75N/m

D.卸货点距A点32m

【解析】设矿车质量为加，载货量为M,矿车未接触弹簧前，由牛顿第二

定律(M+m)gsin。一⅛o(M+"z)g=(M+"z)α,其中α=2.5m/sz,可得公=0.25,故

A正确；卸货点距A为s,由功能关系可得：下滑过程(M+/〃)g$sinθ=kn(ιn-∖^M)gs

+AEP.，弹回过程kEp徉=komgs+mgssinθ,联立可得M=2加=200kg,故B正

确；设弹簧的劲度系数为4,由图可知25m处的加速度为0,有(机+M)gsin6=

k^m+M)g+k∖x,代入图像数据Δx=(25-24)m=1m,可得K=I50N/m,故C

错误；上升过程中TZ(S—24)2=/⅛∕wgs+∕wgssin2代入数据解得$=32m,故D正

确.故选ABD.

13.(2021•全国乙卷)一篮球质量为/77=0.60kg,一运动员使其从距地面高度为

历=1.8m处由静止自由落下，反弹高度为e=1∙2m.若使篮球从距地面生=L5

m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为

1.5m.假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为f=0∙20s;该篮球每

次与地面碰撞前后的动能的比值不变.重力加速度大小取g=10m∕s2,不计空气

阻力.求：

(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功；

(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小.

【答案】(1)4.5J(2)9N

【解析】(1)使篮球从距地面高度为用处由静止自由落下时，设篮球的落地

速度大小为s,根据自由落体运动的规律有v^=2ghi,

设篮球被地面反弹时的速度大小为。2,则有。22=2g∕Z2,

F9mυ'2h3

则篮球与地面碰撞前、后的动能之比——=τi=τ.

Δk212〃22

产出

使篮球从距地面饱的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，设篮

球的落地速度大小为。3,反弹后的速度大小为。4,则有溃=2g∕73,

1,

因为篮球每次与地面碰撞前、后的动能的比值不变，所以有∙j——=~,

2∣nv^

设运动员拍球过程中对篮球做的功为W,根据动能定理有卬+叫饱=3加32,

解得w=4.5J.

(2)篮球在受到力尸作用的时间内，根据牛顿第二定律得，加速度α=詈产,

篮球的位移x=^at2,

运动员对篮球做的功W=Fx,

联立解得F=9N.

14.(2022.浙江1月高考，12分)如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，

由倾角a=37。的光滑直轨道AB,圆心为Oi的半圆形光滑轨道BCD、圆心为O2

的半圆形光滑细圆管轨道。成7、倾角也为37。的粗糙直轨道EG组成，B、。和尸

为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道固定在G点(与B点等高)，B、。|、D、O2

和F点处于同一直线上.已知可视为质点的滑块质量加=0∙lkg,轨道Beo和

OEf的半径H=0.15m,轨道AB长度∕AB=3m,滑块与轨道FG间的动摩擦因数

7

〃=土滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，sin37o=0.6,cos37。=0.8.滑块

开始时均从轨道AB上某点静止释放，(g=10m∕s2)

(1