高考物理二轮复习专项分层特训专项6含答案

这是一份高考物理二轮复习专项分层特训专项6含答案，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.[2022·广东省模拟题]中国运动员谷爱凌在北京冬奥会中获得“自由式滑雪女子U形场地技巧”金牌．图示为U形场地技巧比赛示意图，不计空气阻力且把其视为质点，则谷爱凌在空中运动过程( )
A．可能处于超重状态
B．速度、加速度均可能为零
C．速度改变量的方向总是竖直向下
D．只要有速度，重力的功率就不可能为零
2.
[2022·全国乙卷]固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环．小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于( )
A．它滑过的弧长
B．它下降的高度
C．它到P点的距离
D．它与P点的连线扫过的面积
3.[2022·北京市市辖区期末考试]如图所示，京张高铁将北京到张家口的通行时间缩短在1小时内，成为2022年北京冬奥会重要的交通保障设施．假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小恒定．已知动车的质量为m，最高行驶速度vm＝350 km/h.则下列说法正确的是( )
A．行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm
B．当动车的速度为 eq \f(vm,4) 时，动车的加速度大小为 eq \f(3P,mvm)
C.从启动到速度为vm的过程中，动车牵引力所做的功为 eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m))
D．由题目信息可估算京张铁路的全长为350 km
4.[2022·湖南卷]1932年，查德威克用未知射线轰击氢核，发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成．如图，中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2.设碰撞为弹性正碰，不考虑相对论效应，下列说法正确的是( )
A．碰撞后氮核的动量比氢核的小
B．碰撞后氮核的动能比氢核的小
C．v2大于v1
D．v2大于v0
5.[2022·山东冲刺卷]2022年2月4日冬奥会在北京举办，吸引了大量爱好者投入到冰雪运动中．如图所示，一滑雪运动员在忽略空气阻力的情况下，自A点由静止下滑，经B点越过宽为d的横沟到达平台C时，其速度vC刚好沿水平方向．已知A、B两点的高度差为20 m，坡道在B点的切线方向与水平面成37°角，vC＝12 m/s，运动员的质量m＝60 kg，重力加速度取10 m/s2.下列说法正确的是( )
A．B、C两点间的高度差h＝4.5 m
B．横沟的宽度d＝10 m
C．从B到C的运动过程中，运动员动量的变化量大小为450 kg·m/s
D．从A到B的运动过程中运动员机械能的减少量为5 250 J
6.[2022·陕西宝鸡一模]汽车运输规格相同的两块楼板时，为了保证安全，底层楼板固定在车厢上，上层楼板按如图所示方式放置于底层楼板上，汽车先以a1＝2 m/s2的加速度启动，然后以v＝10 m/s的速度匀速运动，最后以a2＝10 m/s2的加速度刹车至静止．已知每块楼板的质量为200 kg，楼板间的动摩擦因数为0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程楼板不会掉落，也不会撞上驾驶室，g＝10 m/s2，则( )
A．启动时楼板之间的摩擦力大小为1 600 N
B．刹车时楼板之间的摩擦力大小为400 N
C．启动时楼板间因摩擦产生的热量为2 000 J
D．刹车时楼板间因摩擦产生的热量为2 000 J
二、多项选择题
7.
[2022·河南省实验中学4月期中]一玩具电动小汽车在水平面上由静止以恒定功率启动，所能获得的最大速度为2 m/s，其v ­ t图像如图所示，已知小汽车质量为1 kg，所受阻力恒为1 N，以下说法正确的是( )
A．小汽车在0～10 s内做匀加速直线运动
B．小汽车额定功率为2 W
C．小汽车速度为1 m/s时加速度为2 m/s2
D．小汽车10 s内的位移为18 m
8.[2022·广东卷]如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200 W、速度5 m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570 W、速度2 m/s匀速行驶．已知小车总质量为50 kg，MN＝PQ＝20 m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力．下列说法正确的有( )
A．从M到N，小车牵引力大小为40 N
B．从M到N，小车克服摩擦力做功800 J
C．从P到Q，小车重力势能增加1×104 J
D．从P到Q，小车克服摩擦力做功700 J
9.[2022·全国乙卷]质量为1 kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示．已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取g＝10 m/s2.则 ( )
A．4 s时物块的动能为零
B．6 s时物块回到初始位置
C．3 s时物块的动量为12 kg·m/s
D．0～6 s时间内F对物块所做的功为40 J
三、非选择题
10.
[2022·江苏省南京市模拟题]如图为某室内模拟滑雪机，机器的前后两个传动轴由电动机提供动力并带动雪毯持续向上运动，使滑雪者获得真实的滑雪体验．已知坡道长L＝8 m，倾角为θ＝37°，雪毯以速度v0＝8 m/s向上做匀速直线运动，一质量m＝60 kg(含装备)的滑雪者从坡道顶端由静止滑下，滑雪者未做任何助力动作，滑雪板与雪毯间的动摩擦因数μ＝0.25，重力加速度g＝10 m/s2, sin 37°＝0.6, cs 37°＝0.8.不计空气阻力，在滑雪者滑到坡道底端的过程中，求：
(1)滑雪者所受合力的冲量I；
(2)与空载相比电动机多消耗的电能E.
11.[2022·广东卷]
某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型．竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态．当滑块从A处以初速度v0＝10 m/s向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f＝1 N．滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动．已知滑块的质量m＝0.2 kg，滑杆的质量M＝0.6 kg，A、B间的距离l＝1.2 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力．求：
(1)滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2；
(2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v；
(3)滑杆向上运动的最大高度h.
12.[2022·全国乙卷]如图(a)，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上；物块B向A运动，t＝0时与弹簧接触，到t＝2t0时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的v­t图像如图(b)所示．已知从t＝0到t＝t0时间内，物块A运动的距离为0.36v0t0.A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同．斜面倾角为θ(sin θ＝0.6)，与水平面光滑连接．碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内．求
(1)第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值；
(2)第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值；
(3)物块A与斜面间的动摩擦因数．
专项6 能量观点与动量观点的应用
1．解析：谷爱凌在空中运动过程做曲线运动，其速度一定不为0，运动中只受重力作用，其加速度为重力加速度，不为0，可见谷爱凌处于完全失重状态，故A、B错误；由Δv＝gΔt知，谷爱凌的速度改变量的方向与重力加速度的方向相同，总是竖直向下，故C正确；谷爱凌在空中运动过程做曲线运动，当运动到最高点时，速度方向沿水平方向与重力方向垂直，此时重力的瞬时功率为0，故D错误．
答案：C
2.
解析：如图所示，设大圆环半径为R，P、A距离为L，由机械能守恒定律可知，小环沿圆弧滑到A点的速率与沿斜线PA滑到A点的速率相等，分析小环的运动可知小环沿斜线PA下滑加速度a＝g cs θ＝ eq \f(gL,2R) ，v＝at＝ eq \f(gL,2R) t，由等时圆模型可知小环沿斜线PA从P到A的时间与沿直线PB从P到B的时间相同，即2R＝ eq \f(1,2) gt2，代入上式可得：v＝L eq \r(\f(g,R)) ，故C正确．
答案：C
3．解析：当动车达到最大速度时，动车受到牵引力等于受到的阻力，根据功率和牵引力的关系可知，有P＝Fvm，故行驶过程中动车受到的阻力大小为f＝F＝ eq \f(P,vm) ；
当动车的速度为 eq \f(vm,4) 时，动车受到的牵引力为F1，则有P＝F1· eq \f(vm,4) ，根据牛顿第二定律可得F1－f＝ma
联立整理可得a＝ eq \f(3P,mvm) ，故A错误，B正确；从启动到速度为vm的过程中，对动车利用动能定理，可得WF－Wf＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ，故动车牵引力所做的功为WF＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ＋Wf
其中Wf表示该过程中克服阻力做的功，故C错误；由题目信息只知道最高时速，无法估计平均速度，故不可估算京张铁路的全长，故D错误．
答案：B
4．解析：设中子质量为m0，被碰粒子质量为m，碰后中子速度为v′0，被碰粒子速度为v，二者发生弹性正碰，由动量守恒定律和能量守恒定律有m0v0＝m0v′0＋mv， eq \f(1,2) m0v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝ eq \f(1,2) m0v′ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＋ eq \f(1,2) mv2，解得v′0＝ eq \f(m0－m,m0＋m) v0，v＝ eq \f(2m0,m0＋m) v0，因此当被碰粒子分别为氢核（m0）和氮核（14m0）时，有v1＝v0，v2＝ eq \f(2,15) v0，故C、D项错误；碰撞后氮核的动量为p氮＝14m0·v2＝ eq \f(28,15) m0v0，氢核的动量为p氢＝m0·v1＝m0v0，p氮>p氢，故A错误；碰撞后氮核的动能为Ek氮＝ eq \f(1,2) ·14m0v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ＝ eq \f(28,225) m0v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ，氢核的动能为Ek氢＝ eq \f(1,2) ·m0·v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝ eq \f(1,2) m0v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ，Ek氮答案：B
5．解析：从B点到C点的过程做斜抛运动，将B点的速度沿水平方向和竖直方向分解vB＝ eq \f(vC,cs 37°)
得vB＝15 m/s
则有vBy＝vB sin 37°＝9 m/s
由运动学规律可知：B到C的时间为t＝ eq \f(vBy,g) ＝0.9 s
则d＝vCt＝12×0.9 m＝10.8 m，h＝ eq \f(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(By)) ,2g) ＝4.05 m，A、B错误；
由动量定理得，运动员动量的变化量大小为Δp＝I＝mgt＝60×10×0.9 kg·m/s＝540 kg·m/s，C错误；
运动员从A点运动到B点的过程中由能量守恒定律可知；损失的机械能为ΔE＝mghAB－ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B))
代入数据得ΔE＝5 250 J，D正确．
答案：D
6．解析：对上层楼板受力分析，由牛顿第二定律f＝ma知，上层楼板能获得的最大加速度为am＝ eq \f(fmax,m) ＝ eq \f(μmg,m) ＝μg＝8 m/s2，故当汽车以a1＝2 m/s2的加速度启动时，上层楼板所受摩擦力为静摩擦力，且大小为f1＝ma1＝400 N，选项A错误；同理当汽车以a2＝10 m/s2的加速度刹车时，加速度大于上层楼板能获得的最大加速度，故此时上层楼板所受摩擦力为滑动摩擦力，且大小为f2＝μmg＝1 600 N，选项B错误；因为汽车启动时，上层楼板相对汽车静止，故楼板间因摩擦产生的热量为零，选项C错误；当汽车以a2＝10 m/s2的加速度刹车时，上层楼板减速到零的位移为x1＝ eq \f(v2,2μg) ＝6.25 m，汽车位移为x2＝ eq \f(v2,2a2) ＝5 m，故两者相对位移为Δx＝x1－x2＝1.25 m，则刹车时楼板间因摩擦产生的热量为Q＝μmgΔx＝2 000 J，选项D正确．
答案：D
7．解析：由v ­ t图像斜率表示加速度可知，小汽车在0～10 s内做加速度减小的变加速直线运动，故A错误；当小汽车达到最大速度时，牵引力F等于阻力f，有P＝Fvm＝fvm＝1×2 W＝2 W，故B正确；小汽车速度为1 m/s时，牵引力为F1＝ eq \f(P,v) ＝2 N，根据牛顿第二定律可得F1－f＝ma1，代入数据解得a1＝1 m/s2，故C错误；对小汽车10 s内的运动过程应用动能定理可得Pt－fx＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ，代入数据解得小汽车10 s内的位移为x＝18 m，故D正确．
答案：BD
8．解析：从M到N，由P1＝F1v1可得小车牵引力F1＝ eq \f(P1,v1) ＝ eq \f(200,5) N＝40 N，A正确．从M到N，小车匀速行驶，牵引力等于摩擦力，可得摩擦力f1＝F1＝40 N，小车克服摩擦力做的功Wf1＝f1·MN＝40×20 J＝800 J，B正确．从P到Q，小车上升的高度h＝PQ sin 30°＝20×0.5 m＝10 m，小车重力势能的增加量ΔEp＝mgh＝50×10×10 J＝5 000 J，C错误．从P到Q，由P2＝F2v2可得小车牵引力F2＝ eq \f(P2,v2) ＝ eq \f(570,2) N＝285 N，从P到Q，小车匀速行驶，小车牵引力F2＝f2＋mg sin 30°，解得f2＝F2－mg sin 30°＝285 N－50×10× eq \f(1,2) N＝35 N；从P到Q，小车克服摩擦力做的功Wf2＝f2·PQ＝35×20 J＝700 J，D正确．
答案：ABD
9．解析：由图知0～3 s内F的大小为F1＝4 N，3～6 s内F的大小F2＝4 N；在0到3 s内，物块沿正方向做匀加速直线运动，F1－μmg＝ma1，解得a1＝2 m/s2，为正方向，3 s末的速度v1＝a1t1＝6 m/s；3 s末力F反向，物块先沿正方向减速到零，F2＋μmg＝ma2，解得a2＝6 m/s2，为负方向，物块减速到零所用的时间t2＝ eq \f(v1,a2) ＝1 s，即4 s末物块减速到零；在4～6 s内，物块再反向做匀加速直线运动，F2－μmg＝ma3，解得a3＝2 m/s2，为负方向．画出整个过程中的v­t图像如图所示：
4 s时物块的速度为零，动能为零，A正确；由图可知在0～6 s内，物块的位移不为零，6 s时物块没有回到初始位置，B错误；3 s时的速度v1＝6 m/s，动量p1＝mv1＝6 kg·m/s，C错误；由v­t图线与时间轴所围的面积表示位移知，0～3 s内、3～4 s内、4～6 s内物块的位移大小分别为x1＝9 m、x2＝3 m、x3＝4 m，则F对物块做的功分别为W1＝F1x1＝36 J、W2＝－F2x2＝－12 J、W3＝F2x3＝16 J，则0～6 s时间内F对物块所做的功W＝W1＋W2＋W3＝40 J，D正确．
答案：AD
10．解析：（1）在滑雪者滑到坡道底端的过程中：mg sin θ－μmg cs θ＝ma；解得：a＝4 m/s2；
到达底端速度：v2＝2aL；
滑雪者所受合力的冲量：I＝mv－0＝480 N·s.
（2）滑雪者滑行时间：t＝ eq \f(v,a) ＝2 s；
与空载相比电动机多消耗的电能等于雪毯克服摩擦力做功：E＝μmg·v0t cs θ＝1 920 J.
答案：（1）480 N·s （2）1 920 J
11．解析：（1）滑块静止时，滑块和滑杆均处于静止状态，以滑块和滑杆整体为研究对象，由平衡条件可知
N1＝（m＋M）g＝8 N
滑块向上滑动时，滑杆受重力、滑块对其向上的摩擦力以及桌面的支持力，则有N2＝Mg－f
代入数据得N2＝5 N
（2）方法一 碰前，滑块向上做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得mg＋f＝ma1
解得a1＝15 m/s2，方向向下
由运动学公式得v2－v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝－2a1l
代入数据得v＝8 m/s
方法二 由动能定理得－（mg＋f）l＝ eq \f(1,2) mv2－ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0))
代入数据解得v＝8 m/s
（3）滑块和滑杆发生的碰撞为完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有mv＝（M＋m）v共
代入数据得v共＝2 m/s
此后滑块与滑杆一起竖直向上运动，根据动能定理有
－（M＋m）gh＝0－ eq \f(1,2) （M＋m）v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(共))
代入数据得h＝0.2 m
答案：（1）8 N 5 N （2）8 m/s （3）0.2 m
12．解析：（1）t0时弹簧被压缩至最短，A、B碰撞动量守恒，由图（b）知
mB·1.2v0＝（mB＋mA）v0
得：mB＝5mA＝5m
此过程A、B与弹簧组成的系统机械能守恒
弹簧的最大弹性势能Epmax＝|ΔEk|＝ eq \f(1,2) mB（1.2v0）2－ eq \f(1,2) （mA＋mB）v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝0.6mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0))
（2）t0时弹簧压缩量最大，设为Δx
由题意，0～t0内，
mAvA＋mBvB＝mB·1.2v0
即mvA＋5mvB＝6mv0
化简得vA＝5（1.2v0－vB）
根据图（b）分析上式，A图线在0～t0上任意一点到横坐标轴的距离等于同一时刻B图线上对应点到v＝1.2v0线的距离的5倍．由v­t图线与时间轴所围面积表示位移，且0～t0时间内xA＝0.36v0t0，可知0～t0时间内图线B与v＝1.2v0线所围面积x1＝ eq \f(1,5) xA＝0.072v0t0，图线B与A之间所围面积表示Δx，则Δx＝1.2v0t0－xA－ eq \f(1,5) xA＝0.768v0t0
（3）A、B第二次碰撞过程，设碰前A速度大小为vA1，碰后A、B速度大小分别为v′A、v′B
动量守恒：mB·0.8v0－mAvA1＝mBv′B＋mAv′A
动能不变： eq \f(1,2) mB（0.8v0）2＋ eq \f(1,2) mAv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A1)) ＝ eq \f(1,2) mBv′ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ＋ eq \f(1,2) mAv′ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A))
由题意知v′A＝2v0
联立解得vA1＝v0
对A第一次碰撞后以2v0冲上斜面至速度为零过程，由动能定理有
－mgh－ eq \f(μmgh cs θ,sin θ) ＝0－ eq \f(1,2) m（2v0）2
对A冲上斜面又下滑至水平面过程，由动能定理有 eq \f(－2μmgh cs θ,sin θ) ＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A1)) － eq \f(1,2) m（2v0）2
联立解得μ＝0.45
答案：（1）0.6mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) （2）0.768v0t0 （3）0.45