2025 高考物理三维设计二轮专题跟踪检测第一部分　专题复习　整合突破专题二　能量和动量

2/32025高考物理三维设计二轮专题跟踪检测第一部分专题复习整合突破专题二能量和动量第5讲功与功率动能定理1.人们用滑道从高处向低处运送货物，如图所示，可看作质点的货物从四分之一圆弧滑道顶端P点由静止释放，沿滑道运动到圆弧末端Q点时速度大小为4m/s。已知货物质量m＝10kg，滑道半径r＝4m，且过Q点的切线水平，重力加速度g取10m/s2。关于货物从P点运动到Q点的过程，下列说法正确的是（）A.重力做的功为600JB.经过Q点时货物对轨道的压力大小为280N C.经过Q点时货物的向心加速度大小为4m/s2D.货物克服阻力做的功为80J2.（多选）（2024·河南南阳模拟）解放军战士为了增强身体素质，进行拉轮胎负重训练，如图所示，已知绳子与水平地面间的夹角恒为θ，轮胎质量为m，该战士由静止开始做加速直线运动，位移为x时，速度达到v，已知绳上拉力大小恒为F，重力加速度为g，则由静止加速到v的过程中（）A.轮胎克服阻力做的功为FxcosθB.轮胎所受合外力做的功为12mvC.拉力的最大功率为FvcosθD.拉力所做的功为12mv2＋Fxcos3.（2024·山东济南二模）如图所示的是古代的水车，该水车周边均匀分布着N个盛水的容器，容器到水车大圆转轴的距离为R。在流水的冲力作用下，水车以n转/分的转速匀速转动，当装满水的容器到达最高处时将水全部倒入水槽中。设每个盛水容器装入水的质量均为m，忽略容器装水给水增加的动能和水车浸入水的深度，不计一切摩擦。已知重力加速度为g，则水车运水的功率为（）A.nNmgR30 B.C.120NmgRn D.4.（多选）（2024·苏北四市调研）在某次帆船运动比赛中，质量为500kg的帆船在风力和水的阻力（1s末风力消失）的共同作用下做直线运动的v-t图像如图所示。下列表述正确的是（）A.在0～1s内，风力对帆船做功为1500JB.在0～1s内，水的阻力对帆船做功为500JC.在0～1s内，合外力对帆船做功为2000JD.在1～3s内，水的阻力对帆船做功为－1000J5.（2024·湖南长沙二模）如图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成，图乙为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取m＝2kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r＝0.1m，水斗的质量为0.5kg，井足够深且井绳的质量忽略不计。t＝0时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所示，g取10m/s2，则（）A.水斗上升的加速度为2m/s2B.10s时水斗的动能为4JC.10s时井绳拉力的瞬时功率为50WD.0～10s内井绳拉力所做的功为255J6.（2024·江西赣州二模）某山顶有一排风力发电机，发电机的叶片转动时可形成半径为R＝20m的圆面。某时间内该山顶的风速达10m/s，风向恰好跟某风力发电机叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度ρ＝1.2kg/m3，若该风力发电机能将此圆内20％的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率P约为（）A.1.5×104W B.1.5×105WC.5×104W D.5×105W7.（2024·安徽皖江二模）一辆汽车以某一恒定功率爬上一倾角为θ的斜坡，如图甲所示，车内的传感器记录了汽车从坡底爬到坡顶的v-t图像，如图乙中实线AD所示，AB是曲线最左端A点的切线，CD是曲线AD的渐近线，已知汽车质量m＝2×103kg，汽车行驶过程中受到的阻力可视为不变，重力加速度g取10m/s2，sinθ＝0.1，对于此次爬坡过程，下列说法正确的是（）A.汽车受到的阻力Ff＝2×104N B.汽车的功率P＝32kWC.该斜坡长为160m D.当汽车速度为10m/s时，汽车的加速度为2.2m/s28.（2024·浙江杭州三模）惊险刺激的飞车表演中，杂技演员驾驶摩托车在竖直轨道内做圆周运动，如图所示，已知轨道半径为4m，人和摩托车的总质量为m＝200kg，人和摩托车可视为质点，重力加速度取g＝10m/s2，求：（1）表演者恰好能通过最高点B时的速度大小v1；（2）表演者以v2＝10m/s的速度通过轨道最左端C点时摩托车对轨道的压力；（3）在（1）问的基础上，测得摩托车通过最低点A的速度为2v1，求由A到B过程中牵引力和阻力做的总功W。9.（2024·江西南昌二模）2024年将迎来名副其实的“体育大年”，今年有两个奥运会，分别是江原冬青奥会和巴黎奥运会，滑板运动是其中一个精彩的比赛项目。一滑板训练场地如图，斜坡AB与光滑圆轨道相切于B点，斜坡长度为10m，倾角为37°，圆轨道半径为3m，圆心为O，圆轨道右侧与一倾角为60°足够长斜面PQ相连，运动员连同滑板总质量为60kg，运动员站在滑板上从斜坡顶端A点由静止下滑，滑板与左侧倾斜轨道间的动摩擦因数为0.2，其通过光滑圆弧轨道BCP的P点后落在了右侧的斜面上，滑板和运动员可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g大小取10m/s2，sin37°＝0.6，sin60°＝32，求（1）滑板和运动员通过圆弧轨道最低点C时对C点的压力大小；（2）右侧斜面的落点到P点的距离。第6讲机械能守恒定律能量守恒定律1.（2024·吉林长春三模）2024年国际体联蹦床世界杯首站巴库站比赛于北京时间2月25日落幕，中国蹦床队斩获3金2银，取得“开门红”。如图所示，某次比赛时，运动员从蹦床正上方A点由静止下落，运动员在B点接触蹦床并将蹦床压缩至最低点C点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A.运动员从B点运动到C点的过程中机械能减小B.运动员从A点运动到C点的过程中机械能守恒C.运动员从B点运动到C点的过程中动能逐渐增大D.运动员从B点运动到C点的过程中蹦床的弹性势能先增大后减小2.（2024·北京市海淀区高三模考）如图所示，将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上O点，当弹簧处于自由状态时，弹簧另一端在A点。用一个金属小球挤压弹簧至B点，由静止释放小球，随即小球被弹簧竖直弹出，已知C点为AB的中点，则（）A.从B到A过程中，小球的机械能守恒B.从B到A过程中，小球的动能一直在增大C.从B到A过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小D.从B到C过程弹簧弹力对小球做功大于从C到A过程弹簧弹力对小球做功3.某踢出的足球在空中运动的轨迹如图所示，足球可视为质点，不计空气阻力。用vy、E、Ek、P分别表示足球的竖直分速度大小、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用t表示足球在空中运动的时间，h表示足球离地面的高度，下列图像中可能正确的是（）4.（2024·四川宜宾三模）如图甲所示，弹跳鞋是一种新型体育用品鞋，其底部装有弹簧，使用时人对弹簧施加压力，使弹簧形变后产生竖直向上的弹力，将人向上弹离地面，某次上升过程中人的动能Ek随重心上升高度h变化的图像如图乙所示，上升高度为h1时动能达到最大值，图中h2～h3段对应图线为直线，其余部分为曲线，已知弹簧形变未超出弹性限度，空气阻力忽略不计，下列说法错误的是（）A.上升高度为h1时，人的加速度达到最大值B.上升高度为h2时，弹跳鞋离开地面C.在0～h2的上升过程中，人的机械能一直增大D.在h2～h3的上升过程中，人处于失重状态5.（多选）（2024·黑龙江哈尔滨一模）如图甲所示的无人机，某次从地面由静止开始竖直向上飞行，该过程中加速度a随上升高度h的变化关系如图乙所示。已知无人机的质量为m，重力加速度为g，取竖直向上为正方向，不计空气阻力，则从地面飞至3h0高处的过程中，无人机（）A.先做匀加速直线运动后做匀速直线运动B.飞至h0高处时速度大小为gC.飞至2h0高处时无人机所受的升力为2mgD.机械能增加量为5.5mgh06.（多选）（2024·广东广州二模）如图竖直细管固定在薄板上，光滑钢球在右侧直管被磁铁吸住，移动磁铁可使钢球从不同高度释放。撤去磁铁，钢球从静止下滑并进入管道做圆周运动。已知钢球质量为m，管道半径为R，左右两侧管口到薄板距离分别为R和4R，重力加速度为g，则（）A.钢球在圆管最高点的最大速率为2gRB.钢球在圆管最高点对轨道的最小弹力为mgC.释放高度h＝R，钢球刚好能到达左侧管口D.释放高度h＞2R，钢球能从左侧管口离开7.（2024·浙江台州二模）如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB，圆心为O1的竖直半圆轨道BCD、圆心为O2的竖直半圆管道DEF，倾斜直轨道FG及弹性板等组成，轨道各部分平滑连接。已知滑块质量m＝0.02kg（可视为质点），轨道BCD的半径R＝0.9m，管道DEF的半径r＝0.1m，滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ＝0.8，其余各部分轨道均光滑，轨道FG的长度l＝1m，倾角θ＝37°，滑块与弹簧作用后，弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能，滑块与弹性板作用后以等大速率弹回。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）在某次游戏中滑块第1次运动到与O1等高的C点时的速度v1＝3m/s，求滑块受到的支持力大小。（2）滑块恰好到达F，求弹簧的弹性势能。（3）弹射器将滑块弹出后迅速撤走弹射器，要使滑块最终停在轨道FG上，求弹簧的弹性势能Ep的取值范围。8.（2024·湖南师大附中高三月考）如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，弹簧下端固定在地面，质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑的轻质定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为α。某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到Q点，OQ两点的连线水平，OQ＝d，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，弹簧弹性势能的表达式为Ep＝12kx2（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），sinα＝0.8，cosα＝0.6。求（1）弹簧的劲度系数k；（2）小球位于Q点时的速度大小；（3）小球甲和物体乙的机械能之和的最大值（设放手前甲、乙在同一水平面上，且以此水平面为零势能面）。第7讲动量定理和动量守恒定律1.（2024·河南郑州三模）如图所示，某同学利用平板车将货物沿斜坡向上匀速运送，货物与小车之间始终没有发生相对滑动，则平板车与货物组成的系统（）A.动量增大B.机械能不变C.所受合外力的冲量为零D.所受推力做功为零2.（2023·贵州安顺一模）有些太空探测器装配有离子发动机，其工作原理是将被电离后的正离子从发动机尾部高速喷出，从而为探测器提供推力。若发动机向后喷出的离子的速率为25km/s（远大于探测器的飞行速率）时，探测器获得的推力大小为0.1N，则该发动机1s时间内喷出离子的质量为（）A.4×10－4kg B.4×10－5kgC.4×10－6kg D.4×10－7kg3.乌贼在无脊椎动物中游泳最快，被称为“水中火箭”。一只悬浮在水中的乌贼，吸满水时的质量为3kg，遇到危险时，乌贼通过体管在0.1s时间内将0.4kg的水向后以90m/s的速度喷出，从而获得极大的逃窜速度，则乌贼在向后喷水的时间内，获得的向前平均推力约为（）A.360N B.560NC.640N D.2700N4.（2024·山西一模）在近地圆轨道上绕地球做匀速圆周运动的天宫号空间站中，宇航员进行了奇妙的“乒乓球”实验。实验中，朱杨柱做了一颗实心水球，桂海潮取出一块用毛巾包好的普通乒乓球拍，球拍击打水球后，水球被弹开了，则水球在与球拍作用过程中及被击打后的一小段时间内，水球（）A.与球拍作用过程中它们组成的系统动量守恒B.与球拍作用过程中水球受地球引力的冲量为零C.被击打后水球相对地球做变速曲线运动D.被击打后水球相对天宫做匀速圆周运动5.水虿（chǎi），就是蜻蜓的幼虫，会将腹部所吸的水迅速向后喷出，所产生的反推力会带动它们向前飞速移动以起到避害的作用。一只悬浮在水中的水虿，当吸满水后，它的总质量约为0.5g，遇到危险时，通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出，从而迅速逃窜，瞬时速度可达15m/s。已知喷射出水的质量约为0.2g，则喷射水的瞬时速度约为（）A.20m/s B.22.5m/sC.37.5m/s D.45m/s6.如图所示，静止在光滑水平面上的A、B、C三个质量均为2kg的物体紧贴着放在一起，A、B之间有微量炸药。炸药爆炸后三个物体均沿水平方向运动且B对C做的功为16J，若炸药爆炸过程释放的能量全部转化为三个物体的动能，则炸药爆炸过程中释放出的能量为（）A.48J B.64JC.96J D.108J7.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长（估计一吨左右），一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量。他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离为d，然后用卷尺测出船长L，已知他自身的质量为m，则渔船的质量M为（）A.mLd B.C.m（L＋d8.（2024·山东菏泽三模）风筝在我国已存在两千年之久，又有纸鸢、鹞子之称。如图所示，某时刻风筝静止在空中，风筝面与水平面夹角为θ，牵引线与竖直方向夹角为2θ。已知风筝质量为m，垂直于风筝面的风速大小为v，风筝面的面积为S，重力加速度为g，则风筝所在高度空气密度为（）A.2mgcosθSC.4mgSv29.为测量某未知原子核的质量，用带正电的α粒子（24He）以初动量p轰击静止的未知原子核，其过程可视为弹性正碰，如图甲。α粒子在全过程中的p-t图像如图乙所示，其中，t1为图线切线斜率最大时刻，已知α粒子的质量为m，下列说法正确的是（A.该未知粒子的质量约为α粒子质量的2倍B.t1时刻α粒子的动量为pC.t2时刻两粒子相距最近D.全过程中系统最大电势能为310.（2024·江苏南师附中三模）如图所示，人坐在滑车上在冰面上以速度v0＝4m/s向右滑行，人与滑车总质量m1＝100kg，与冰面摩擦不计，在O点静止一质量m2＝20kg的木箱，木箱与冰面间动摩擦因数μ＝0.2，当人到达O点时，将木箱相对地以速度v＝5m/s水平向右推出。此后人在A点再次追上木箱，人迅速抓住木箱并水平推着木箱一起运动，最后停在B点。重力加速度g取10m/s2。（1）推出木箱后，人的速度大小为多少？（2）B点离O点距离x为多少？11.（2024·湖北武汉二模）如图所示，倾角θ＝30°的足够长斜面固定在水平面上，t＝0时刻，将物块A、B（均可视为质点）从斜面上相距l＝0.05m的两处同时由静止释放。已知A的质量是B的质量的3倍，A、B与斜面之间的动摩擦因数分别为μA＝36、μB＝33，A、B之间的碰撞为弹性碰撞，且碰撞时间极短，重力加速度大小取g＝10m/s2，（1）A、B发生第一次碰撞后瞬间，A、B的速度大小；（2）A、B发生第三次碰撞的时刻；（3）从静止释放到第n次碰撞，A运动的位移大小。素养培优1“板块”模型中动力学、能量和动量的综合1.（2024·江苏南京高三二模）如图所示，质量为M＝2kg的木板静置于光滑水平地面上，质量为m＝1kg的小滑块（可视为质点）以v0＝3m/s的速度从木板左端滑上木板，小滑块最终未滑下木板，取重力加速度g＝10m/s2。求：（1）小滑块最终的速度大小；（2）若小滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，求小滑块相对木板滑动的时间。2.（2024·江苏盐城高三一模）如图所示，质量mA＝2kg的长木板A的右端放置质量mB＝1kg的小物块B，它们静止在光滑水平面上。现有质量mC＝2kg的物块C沿水平面向右以v0＝3m/s的速度与木板A发生弹性正碰（碰撞时间极短），再经t＝1s时间B与A相对静止。取重力加速度g＝10m/s2，试求：（1）碰后C的速度；（2）A、B相对静止时的速度大小；（3）A的上表面与B之间的动摩擦因数。3.（2024·甘肃高考14题）如图，质量为2kg的小球A（视为质点）在细绳O'P和OP作用下处于平衡状态，细绳O'P＝OP＝1.6m，与竖直方向的夹角均为60°。质量为6kg的木板B静止在光滑水平面上，质量为2kg的物块C静止在B的左端，C的左端在O的正下方。剪断细绳O'P，小球A开始运动。（重力加速度g取10m/s2）（1）求A运动到最低点时细绳OP所受的拉力。（2）A在最低点时，细绳OP断裂。A飞出后恰好与C左侧碰撞（时间极短），碰后A竖直下落，C水平向右运动。求碰后瞬间C的速度大小。（3）A、C碰后，C相对B滑行4m后与B共速。求C和B之间的动摩擦因数。4.（2024·江苏南通高三二模）如图所示，在光滑水平面上有一个长为L的木板B，上表面粗糙，在其左端有一个光滑的14圆弧槽C，C与长木板接触但不连接，且下端与木板的上表面相平，B、C静止在水平面上。某时刻滑块A以初速度v0从右端滑上B并以v02的速度滑离B，恰好能到达C的最高点。A、B、C的质量均为m，重力加速度为g（1）滑块A与木板B上表面间的动摩擦因数μ；（2）14圆弧槽C的半径R（3）A、C最终分离时，各自的速度大小。5.（2024·河北石家庄高三二模）如图甲所示，一定长度、质量为M＝2kg的长木板放在水平面上，质量为m＝1kg且可视为质点的物块放在长木板的最右端，现在长木板上施加一水平向右的外力F1（大小未知），使长木板和物块均由静止开始运动，将此刻记为t＝0时刻，0～2s内长木板和物块的速度随时间的变化规律如图乙所示，t＝2s时将外力大小改为F2＝22N，物块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与水平面间的动摩擦因数为μ2＝1115。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中物块始终未离开长木板，取重力加速度g＝10m/s2。求（1）μ1以及F1的大小；（2）长木板最终的速度大小；（3）长木板的最小长度。6.（2024·湖南株洲高三三模）如图所示，质量M＝2.0kg的木板静止在光滑水平面上，质量m＝1.0kg的小物块放在木板的最左端。现用一水平向右、大小为F＝10N的力作用在小物块上，当小物块在木板上滑过L1＝2.0m的距离时，撤去力F。已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ＝0.4，重力加速度g取10m/s2，求：（1）撤去F前，小物块和木板的加速度大小；（2）力F作用的时间；（3）要使小物块不从木板上掉下来，木板的最小长度。（结果均可用分式表示）7.（2024·新课标卷25题）如图，一长度l＝1.0m的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上，薄板的右端与平台的边缘O对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动，当薄板运动的距离Δl＝l6时，物块从薄板右端水平飞出；当物块落到地面时，薄板中心恰好运动到O点。已知物块与薄板的质量相等，它们之间的动摩擦因数μ＝0.3，重力加速度大小g＝10m/s2。求（1）物块初速度大小及其在薄板上运动的时间；（2）平台距地面的高度。素养培优2传送带模型中动力学、能量和动量的综合1.（2024·北京高考10题）水平传送带匀速运动，将一物体无初速度地放置在传送带上，最终物体随传送带一起匀速运动。下列说法正确的是（）A.刚开始物体相对传送带向前运动B.物体匀速运动过程中，受到静摩擦力C.物体加速运动过程中，摩擦力对物体做负功D.传送带运动速度越大，物体加速运动的时间越长2.如图所示，传送带以恒定速度v0向右运动，A、B间距为L，质量为m的物块无初速度放于左端A处，同时用水平恒力F向右拉物块，物块与传送带间的动摩擦因数为μ，物块从A运动到B的过程中，动能Ek随位移x变化的关系图像不可能的是（）3.（2024·天津和平区三模）如图所示，上表面长为L＝4m的水平传送带与木板紧靠在一起，且二者上表面在同一水平面，皮带以v0＝3.0m/s的速度顺时针转动。在传送带左端无初速度地放上一质量为m＝1.0kg的物块（可视为质点），物块与传送带及物块与木板上表面之间的动摩擦因数均为μ＝0.20，经过一段时间物块被传送到传送带的右端，随后物块平稳滑上木板，木板的质量M＝2kg，木板下表面光滑，物块最终刚好停在木板的右端没有滑下。不计空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2，求：（1）物块在传送带上运动的时间t；（2）木板的长度d。4.（2024·辽宁抚顺三模）一水平传送带以v＝2m/s的速度顺时针匀速转动。如图甲所示，将物块A轻轻放到传送带左端，物块A与传送带之间的动摩擦因数μ0＝0.2。传送带紧挨着右侧水平地面，地面左侧O点放一物块B，物块B与水平面间的动摩擦因数为μ，且μ随物体到O点的距离x按图乙所示的规律变化，传送带水平部分长L＝1.2m，物块A运动到水平地面上和B发生弹性碰撞，碰后B向右运动挤压弹簧，B向右运动的最大距离为d＝0.5m，物块A、B的大小可忽略，质量均为m＝0.5kg。重力加速度g取10m/s2。求：（1）A碰B前的瞬间，A物块的速度大小；（2）A碰B后，B物块的速度大小；（3）弹簧的最大弹性势能。5.（2024·福建泉州一模）如图所示，光滑的水平面上静止一质量为M＝0.98kg的物块。紧挨平台右侧有一传送带，其与水平面成θ＝30°角，传送带底端A点和顶端B点相距L＝3m。一颗质量为m＝0.02kg的子弹，以v0＝300m/s的水平向右的速度击中物块并陷在其中。物块滑过水平面并冲上传送带，物块通过A点前后速度大小不变。已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.23，取重力加速度g＝10m/s2。（1）如果传送带静止不