知识点六 功与能-2023年高考物理分类题库

知识点六功与能1.(多选)(2023·全国乙卷·T21)如图,一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上,另一质量为m的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f,当物块从木板右端离开时 ()A.木板的动能一定等于flB.木板的动能一定小于flC.物块的动能一定大于12mvD.物块的动能一定小于12mv【解析】选B、D。当物块从木板右端离开时,对小物块有-fxm=12mvm2-12mv02，对木板有fxM=12mvM2,其中l=xm-xM,由于l>xM,则根据以上分析可知木板的动能一定小于fl,A错误、B正确;根据以上分析,联立有12mv02-fl=12mvm22.(2023·新课标全国卷·T15)无风时,雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中,克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g) ()A.0B.mghC.12mv2-mghD.12mv【解析】选B。在地面附近雨滴做匀速运动,根据动能定理得mgh-W克=0,故雨滴克服空气阻力做功为mgh。故选B。3.(2023·湖北选择考·T4)两节动车的额定功率分别为P1和P2,在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为v1和v2。现将它们编成动车组,设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变,则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为 ()A.P1v1+P2vC.(P1+P2【解析】选D。由题意可知两节动车分别有P1=f1v1,P2=f2v2,当将它们编组后有P1+P2=(f1+f2)v,联立可得v=(P1+P4.(多选)(2023·新课标全国卷·T20)一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水平地面上沿x轴运动,出发点为x轴零点,拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度大小取10m/s2。下列说法正确的是()A.在x=1m时,拉力的功率为6WB.在x=4m时,物体的动能为2JC.从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功为8JD.从x=0运动到x=4m的过程中,物体的动量最大为2kg·m/s【解题指南】解答本题注意以下两点:（1）W-x图像的斜率代表拉力F;（2）物体受到的摩擦力恒为f=4N,则物体在x=2m处速度最大,动量最大。【解析】选B、C。由于拉力在水平方向,则拉力做的功为W=Fx,可看出W-x图像的斜率代表拉力F。在物体运动的过程中,根据动能定理有W-μmgx=12mv2,则x=1m时物体的速度为v1=2m/s,x=1m时,拉力为F=ΔWΔx=6N,则此时拉力的功率P=Fv1=12W,x=4m时物体的动能为Ek=2J,A错误、B正确;从x=0运动到x=2m,物体克服摩擦力做的功为Wf=μmgx=8J,C正确;根据W-x图像可知在0~2m的过程中F1=6N,2~4m的过程中F2=3N,由于物体受到的摩擦力恒为f=4N,则物体在x=2m处速度最大,且根据选项A、B分析可知此时的速度v2=8m/s,则从x=0运动到x=4m的过程中,物体的动量最大为p=mv2=25.(2023·湖北选择考·T14)如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板,其半径为2R、内表面光滑,挡板的两端A、B在桌面边缘,B与半径为R的固定光滑圆弧轨道CDE在同一竖直平面内,过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧,从B点飞出桌面后,在C点沿圆弧切线方向进入轨道CDE内侧,并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为12π,重力加速度大小为g,忽略空气阻力,小物块可视为质点。求(1)小物块到达D点时的速度大小;(2)B和D两点的高度差;(3)小物块在A点的初速度大小。【解析】(1)由题知,小物块恰好能到达轨道的最高点D,则在D点有mvD解得vD=gR(2)由题知,小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道CDE内侧,则在C点有cos60°=v小物块从C点到D点的过程中,根据动能定理有-mg(R+Rcos60°)=12mvD2-则小物块从B点到D点的过程中,根据动能定理有mgHBD=12mvD2-联立解得vB=gR,HBD=0(3)小物块从A点到B点的过程中,根据动能定理有-μmgs=12mvB2-s=π∙2R解得vA=3答案:(1)gR(2)0(3)36.(2023·辽宁选择考·T13)某大型水陆两栖飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中,该飞机在水面上由静止开始匀加速直线滑行并汲水,速度达到v1=80m/s时离开水面,该过程滑行距离L=1600m、汲水质量m=1.0×104kg。离开水面后,飞机攀升高度h=100m时速度达到v2=100m/s,之后保持水平匀速飞行,待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s2。求:(1)飞机在水面滑行阶段的加速度a的大小及滑行时间t;(2)整个攀升阶段,飞机汲取的水的机械能增加量ΔE。【解析】(1)飞机从静止开始做匀加速直线运动,平均速度为v12L=12v1解得飞机滑行的时间为t=2Lv1=2×160080飞机滑行阶段的加速度为a=v1t=8040m