【新高考】2012-2020浙江省高考物理专项分类汇编专题07 功和能 题目+答案

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专题07 功和能
1、(浙江.2012)5．（6分）由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（　　）
A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为
C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2R
D．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R
2、(浙江.2013)17．如图所示，水平木板上有质量m＝1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小．取重力加速度g＝10 m/s2，下列判断正确的是(　　)
A．5 s内拉力对物块做功为零
B．4 s末物块所受合力大小为4.0 N
C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D．6 s～9 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2
3、(浙江.2015)18．我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为，设起飞过程中发动机的推力恒为；弹射器有效作用长度为100m，推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s．弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20％，则（　　）
A．弹射器的推力大小为
B．弹射器对舰载机所做的功为
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为
4、（2016?浙江）5．（6分）如图所示为一滑草场．某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ．质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．则（　　）
A．动摩擦因数μ=
B．载人滑草车最大速度为
C．载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g
5、(浙江.2018)13．如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的A、B处，A、B两点水平距离为16m，竖直距离为2m，A、B间绳长为20m。质量为10kg的猴子抓住套在绳子上的滑环从A处滑到B处。以A点所在水平面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为（绳处于拉直状态）（ ）
A． -1.2×103 J B． -7.5×102 J
C． -6.0×102 J D．-2.0×102 J
6、把一小球从某一高度以大小为v0的速度水平抛出，落地时速度大小仍为v0，方向竖直向下，则该运动过程中(　　)
A．小球做平抛运动
B．小球的机械能守恒
C．重力对小球做功的功率不变
D．小球所受合外力的总功为零
7、如图所示，质量为m的小球套在竖直的光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内．让小球从A点由静止开始释放，此时弹簧处于原长，当小球下降的最大竖直高度为h时到达B点，若全过程中弹簧始终处于弹性限度内，竖直杆与OB的夹角为θ＝30°，下列关于小球从A到B全过程的说法中正确的是(　　)
A．当弹簧与杆垂直时，小球速度最大
B．小球的加速度为重力加速度的位置共有三个
C．弹簧的弹性势能先增大后减小
D．弹簧的弹性势能增加量大于mgh
8、关于下列对配图的说法中正确的是(　　)
A.图甲中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中它的机械能守恒
B.图乙中火车在匀速转弯时所受合外力为零，动能不变
C.图丙中握力器在手的压力下弹性势能增加了
D.图丁中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
9、高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道，车辆可驶入避险。若质量为m的货车刹车后以初速度v0经A点冲上避险车道，前进距离l时到B点减速为0，货车所受阻力恒定，A、B两点高度差为h，C为A、B中点，已知重力加速度为g，下列关于该货车从A运动到B过程说法正确的是(　　)
A.克服阻力做的功为mv
B.该过程产生的热量为mv－mgh
C.在AC段克服阻力做的功小于CB段克服阻力做的功
D.在AC段的运动时间小于CB段的运动时间
10、某工地上，一架起重机将放在地面的一个箱子吊起．箱子在起重机钢绳的作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中箱子的机械能E与其位移x关系的图象如图所示，其中O～x1过程的图线为曲线，x1～x2过程的图线为直线．根据图象可知(　　)
A. O～x1过程中钢绳的拉力逐渐增大
B. O～x1过程中箱子的动能一直增加
C. x1～x2过程中钢绳的拉力一直不变
D. x1～x2过程中起重机的输出功率一直增大
11、如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一弹性橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中 （整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内）(　　)
A. 橡皮绳的弹性势能一直增大
B. 圆环的机械能先不变后减小
C. 橡皮绳的弹性势能增加了mgh
D. 橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大
12、如图所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，做出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图所示，不计空气阻力，重力加速度为g。以下判断正确的是(　　)
A. 当x=h+x0，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小
B. 小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，速度先减小后增大
C. 小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，加速度先减小后增大
D. 小球动能的最大值为
13、如图所示，A、B两小球用轻杆连接，A球只能沿内壁光滑的竖直滑槽运动，B球处于光滑水平面上，不计球的体积．开始时，在外力作用下A、B两球均静止且杆竖直．现撤去外力，B开始沿水平面向右运动．已知A、B两球质量均为m，杆长为L，重力加速度为g，则下列说法中不正确的是(　　)
A．A球下滑到地面时，B球速度为零
B．A球下滑到地面过程中轻杆一直对B球做正功
C．A球机械能最小时，B球对地的压力等于它的重力
D．两球和杆组成的系统机械能守恒，A球着地时的速度为
14、如图是一种工具﹣石磨，下面磨盘固定，上面磨盘可绕过中心的竖直转轴，在推杆带动下在水平面内转动．若上面磨盘直径为D，质量为m且均匀分布，磨盘间动摩擦因素为μ．若推杆在外力作用下以角速度ω匀速转动，磨盘转动一周，外力克服磨盘间摩擦力做功为W，则（　　）
A. 磨盘推杆两端点的速度相同
B. 磨盘边缘的线速度为ωD
C. 摩擦力的等效作用点离转轴距离为
D. 摩擦力的等效作用点离转轴距离为
15、汽车发动机的额定功率为40KW，质量为2000kg，汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的0.1倍，取g=10m/s2，若汽车从静止开始保持1m/s2的加速度作匀加速直线运动，达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了800m，直到获得最大速度后才匀速行驶，则下列说法错误的是（　 　）
A. 汽车在水平路面上能达到的最大速度为20m/s
B. 汽车匀加速的运动时间为10s
C. 当汽车速度达到16m/s时，汽车的加速度为0.5m/s2
D. 汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间为57.5s
16、在2016年里约奥运会男子蹦床决赛中,我国选手董栋、高磊分摘银、铜牌,不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)
A.运动员离开蹦床后处于失重状态
B.运动员上升到最高点时加速度为零
C.运动员下落碰到蹦床后立即做减速运动
D.运动员在整个比赛过程中机械能一直守恒
17、某重型气垫船,自重达5.0×105 kg,最高时速为108 km/h,装有额定输出功率为9 000 kW的燃气轮机。假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力Ff与速度v满足Ff=kv,下列说法正确的是(　　)
A.该重型气垫船的最大牵引力为3.0×105 N
B.从题中给出的数据,可算出k=1.0×104 N·s/m
C.以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为3.0×105 N
D.以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为4 500 kW
专题07 功和能 参考答案
1、(浙江.2012)5．
解：A、从A到D运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律得：
解得：
从A点抛出后做平抛运动，则
由2R=gt2得t=
则x=
故A错误，B正确；
C、细管可以提供支持力，所以到达A点的速度大于零即可，
即
解得：H＞2R，故C正确，D错误．
故选：BC．
2、(浙江.2013)17．D　
解：从图可知，物块与木板之间的静摩擦力最大值为4 N，滑动摩擦力大小为3 N．结合拉力和摩擦力的大小可判断物块的运动规律：在0～4 s物块静止，4～5 s物块做加速度逐渐增大的变加速直线运动，5 s以后物块做匀加速直线运动.0～4 s物块静止，拉力对物体不做功，但是4～5 s物块运动，拉力对物体做正功，故A错误.4 s末，物块所受的合力由0突变为1 N，故B错误．物块与木板之间的动摩擦因数μ＝＝＝0.3，故C错误.6～9 s内，物块的加速度a＝＝ m/s2＝2.0 m/s2，故D正确．
3、(浙江.2015)18．答案ABD
解：设发动机、弹射器的推力分别为F1、F2，则阻力f=0.2(F1+F2)，由动能定理[(F1+F2)–f]s=mv2/2，而F1=1.0×105N，故F2=1.1×106N，A正确；弹射器对舰载机所做的功为W2=F2s=1.1×108J，B正确；舰载机在弹射过程中的加速度大小为，D正确；弹射过程中运动时间，弹射器对舰载机做功的平均功率为P2=W2/t=4.4×107W，C错误，选项ABD正确。
4、（2016?浙江）5．
解：A、对整个过程，由动能定理得：2mgh﹣μmgcos45°?﹣μmgcos37°?=0
解得：μ=．故A正确．
B、滑草车通过第一段滑道末端时速度最大，设为v，由动能定理得：mgh﹣μmgcos45°?=
解得：v=．故B正确．
C、对整个过程，由动能定理得：
2mgh﹣Wf=0，解得，载人滑草车克服摩擦力做功为：Wf=2mgh．故C错误．
D、载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为：a==g，故D错误．
故选：AB
5、(浙江.2018)13．
答案：B
解：由图可知猴子到C点时重力势能最小，∠BCF=∠ECF=θ，所以LBC·sinθ+LAC·sinθ=BD,所以sinθ=BD/L ACB=4/5，即θ=53o。AD=2m，
则ED=AD·tan53o=8/3m，所以FE=20/3m。
FC︰AD=FE︰ED，得FC=5m，
所以AC高度差为7m，再加上猴子自身高度，猴子重心距套环约为0.5m，故猴子重力势能最小约为Ep=-mgh=-750J。选项B正确。
6、答案：D
解：若小球做平抛运动，水平方向的分速度不变，故A项错误；若小球的机械能守恒，小球从某一高度水平抛出，落地时速度大于v0，故B项错误；小球刚抛出时，速度方向水平，重力对小球做功的功率为零；小球落地时，速度大小为v0，方向竖直向下，重力对小球做功的功率P＝mgv0，故C项错误；据动能定理可得，该运动过程中小球所受合外力的总功W总＝mv－mv＝0，故D项正确．
7、答案：B
解：如图所示，当小球滑至C点时，弹簧与杆垂直，水平方向弹簧弹力与杆的弹力平衡，小球在竖直方向受重力，则小球的加速度为重力加速度，在图中A、D两位置，弹簧处于原长，小球只受重力，即小球加速度为重力加速度的位置有A、C、D三个，故B选项正确．
8、答案：C
解：图甲“蛟龙号”受重力、吊车拉力、水的浮力作用，机械能不守恒，选项A错误；图乙火车在匀速转弯时所受合外力提供向心力，不为零，选项B错误；图丙中握力器在手的压力下弹性势能增加了，选项C正确；图丁中撑杆跳高运动员在上升过程中撑杆对运动员做正功，机械能增加，选项D错误。
9、答案：BD
解：根据动能定理－mgh－fl＝0－mv，克服阻力做的功为Wf＝fl＝mv－mgh，故A错误；克服摩擦力做的功等于系统产生的内能，该过程产生的热量为
mv－mgh，故B正确；摩擦力做的功与位移成正比，在AC段克服阻力做的功等于CB段克服阻力做的功，故C错误；从A到C做匀减速运动，在AC段的运动时间小于CB段的运动时间，故D正确。
10、答案：C
解：A、B、由于除重力和弹簧的弹力之外的其它力做多少负功物体的机械能就减少多少，所以E﹣x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由图可知在O～x1内斜率的绝对值逐渐减小，故在O～x1内物体所受的拉力逐渐减小．所以开始先加速运动，当拉力减小后，可能减速运动，故A错误，B错误．
C、由于物体在x1～x2内所受的合力保持不变，故加速度保持不变，故物体受到的拉力不变，故C正确．
D、由于物体在x1～x2内E﹣x图象的斜率的绝对值不变，故物体所受的拉力保持不变．如果拉力等于物体所受的重力，故物体做匀速直线运动，所以动能可能不变，故D错误．
故选：C．
【考点】功能关系；功率、平均功率和瞬时功率．
【分析】由于除重力和弹簧的弹力之外的其它力做多少负功物体的机械能就减少多少，所以E﹣x图象的斜率的绝对值等于物体所受的拉力的大小；如果拉力等于物体所受的重力，故物体做匀速直线运动；如果拉力大于物体的重力，则物体加速向上运动，故物体的动能不断减小．
【点评】1．除重力和弹簧的弹力之外的其它力做多少负功物体的机械能就减少多少；
2．E﹣x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小．以上两点是解决这类题目的突破口．
11、答案：BC
解：试题分析：圆环与橡皮绳构成的系统机械能守恒，圆环的机械能先不变后减小，橡皮绳的弹性势能先不变后增加，选项A错误、选项B C正确；橡皮绳再次到达原长时，合外力仍沿杆向下，圆环仍加速向下运动，速度不是最大值，故圆环动能不是最大，选项D错误。
考点：机械能守恒定律
12、答案：ACD
解：根据乙图可知，当x=h+x0，小球的重力等于弹簧的弹力，此时小球具有最大速度，以弹簧和小球组成的系统，机械能守恒可知，重力势能与弹性势能之和最小，故A正确；小球刚落到弹簧上时，弹力小于重力，小球加速度向下，速度增大，随弹力的增加，加速度减小，当弹力等于重力时加速度为零，此时速度最大；然后向下运动时弹力大于重力，小球的加速度向上且逐渐变大，小球做减速运动直到最低点，则小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中，速度先增大后减小，加速度先减小后增大，选项B错误，C正确；小球达到最大速度的过程中，根据动能定理可知mg(h+x0)?mg?x0＝mv2，故小球动能的最大值为mgh+mgx0，故D正确；故选ACD。
【点睛】本题关键是将物体的运动分为自由落体、加速下降和减速下降三个阶段，同时物体的动能和重力势能以及弹簧弹性势能总量守恒.
13、答案：B
解：A球下滑到地面时，A球速度竖直，沿杆的速度为零，即B球速度为零，故A正确；开始时，B球静止，B的速度为零，当A落地时，B的速度也为零，因此在A下滑到地面的整个过程中，B先做加速运动，后做减速运动，因此，轻杆先对B做正功，后做负功，故B错误；A球机械能最小时，B球动能最大，即加速度等于零，轻杆作用力为零，B球对地的压力等于它的重力，C正确；A球落地时，B的速度为零，在整个过程中，系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgL＝mv2，解得v＝，故D正确．
14、答案：D
解：根据线速度的定义式：v=ωr，可得：，故B错误；磨盘推杆两端点的速度大小相等，方向不同，所以速度不相同，故A错误；根据功的定义：W=Fs=μmgs，对应圆的周长s=2πr，解得：，故D正确，C错误。所以D正确，ABC错误。
15、答案：C
解：由题意知，汽车发动机的额定功率P额=40kW=4×104W，阻力f=0.1mg=0.1×2000×10N=2000N，A、当汽车有最大速度时，此时牵引力与阻力二力平衡，由P额=F牵vm=fvm得，汽车的最大速度：，故A正确；B、若汽车从静止作匀加速直线运动，则当P=P额时，匀加速结束，则有： ①根据牛顿第二定律有： ②，联立①②可解得：vt=10m/s，由vt=at得，汽车匀加速的运动时间t=10s，故B正确；C、当速度v=16m/s时，由P=Fv得，此时汽车的牵引力：，则汽车的加速度：，故C错误；D、设匀加速后的800m过程所用的时间为t′，从静止开始一直运动到最大速度的过程中，根据动能定理得：，解得：t′=47.5s，汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间：t总=t+t′=10s+47.5s=57.5s，故D正确．故选ABD．
【点睛】解决本题的关键知道功率与牵引力、速度的关系，知道牵引力等于阻力时速度最大，当功率达到额定功率时，匀加速运动结束．
16、答案：A　
解：A.运动员离开蹦床后,仅受重力,加速度方向向下,处于失重状态,故A正确。B.运动员上升到最高点时,仅受重力,加速度为g,故B错误。C.运动员下落碰到蹦床后,开始重力大于弹力,加速度向下,先向下做加速运动,然后重力小于弹力,加速度向上,向下做减速运动,故C错误。D.运动员在整个运动过程中,由于蹦床弹力做功,则运动员的机械能不守恒,故D错误。
17、答案：B　
解：A.气垫船的最高速度为v=108 km/h=30 m/s。在额定输出功率下以最高时速航行时,根据P=Fv得气垫船的牵引力F= N=3.0×105 N,此时匀速运动,由P=Fv知,在速度达到最大前,F>3.0×105 N,即气垫船的最大牵引力大于3.0×105 N,故A错误。
B.气垫船以最高时速匀速运动时,气垫船所受的阻力为Ff=F=3.0×105 N,根据Ff=kv得k= N·s/m=1.0×104 N·s/m,故B正确。
CD.以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为Ff'==1.5×105 N,此时气垫船发动机的输出功率为P'=F'=Ff'=1.5×105×15 kW=2 250 kW,故C、D错误。
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