北京市东城区高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-03功和能、动量

北京市东城区高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-03 功和能、动量1．（2022·北京东城·统考三模）复兴号动车在世界上首次实现速度自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为的动车，初速度为，以恒定功率在平直轨道上运动，经时间达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力保持不变。列车在整个过程中，下列说法正确的是（　　）A．做匀加速直线运动 B．牵引力的功率C．当动车速度为时，其加速度为 D．牵引力做功等于2．（2022·北京东城·统考三模）如图所示，细绳的一端固定于点，另一端系一个小球，在点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度自由摆下，当细绳与钉子相碰后继续向右做摆长更小的摆动。不计空气阻力，假设小球碰钉子前后无机械能损失，有关摆球在整个摆动过程中，下列说法正确的是（　　）A．小球碰钉子之后，绳上拉力减小 B．碰后小球向心加速度大小不变C．碰后小球仍能摆到碰前释放摆球时高度 D．碰后小球最大摆角小于碰前释放摆球的摆角3．（2022·北京东城·统考模拟预测）如图所示，在倾角为α＝30°的光滑斜面上，有一根长为L＝0.8m的轻杆，一端固定在O点，另一端系一质量为m＝0.2kg的小球，沿斜面做圆周运动，取g＝10m/s2，若要小球能通过最高点A，则小球在最低点B的最小速度是（　　）A．4m/s B．C． D．4．（2020·北京东城·统考二模）下列关于能量的单位（焦耳）与基本单位千克、米、秒之间关系正确的是（　　）A．B．C．D．5．（2020·北京东城·统考二模）将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示。取重力加速度。下列说法正确的是（　　）A．物体能上升的最大高度为3mB．物体受到的空气阻力大小为2NC．上升过程中物体加速度大小为10m/s2D．下落过程中物体克服阻力做功为24J6．（2020·北京东城·统考二模）如图所示，在利用v-t图象研究匀变速直线运动的位移时，我们可以把运动过程按横轴t划分为很多足够小的小段，用细长矩形的面积之和代表物体的位移。应用上述的方法我们可以分析其他问题。下列说法正确的是（　　）A．若横轴表示速度v，纵轴表示外力F，可以求得外力的瞬时功率B．若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以求得物体的动量C．若横轴表示时间t，纵轴表示磁通量Φ，可以求得感应电动势D．若横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以求得运动时间7．（2020·北京东城·统考一模）从地面竖直向上抛出一物体，其机械能等于动能与重力势能之和。取地面为重力势能零点，该物体的和随它离开地面的高度h的变化如图所示。取重力加速度g=10m/s2分析图中数据可得（　　）A．物体的质量为1kg B．离开地面时物体的速度大小为20m/sC．离开地面2m过程中物体克服阻力做功40J D．离开地面4m过程中物体的动能减少100J8．（2020·北京东城·统考一模）水平面上有质量均为1kg的两个小物块a、b。物块a在水平恒力F1=2N的作用下由静止开始运动4s，物块b在水平恒力F2=2N作用下由静止开始运动4m。两物块与水平面间的摩擦均可忽略不计。两物块在上述运动过程中（　　）A．物块a的加速度比物块b的加速度大B．物块a的末速度比物块b的末速度小C．力F1做的功比力F2做的功多D．力F1的冲量比力F2的冲量小9．（2020·北京东城·统考二模）如图甲所示，两小球a、b在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球a、b质量分别为m1和m2，且。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的x-t图象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A．碰撞前球a做加速运动，球b做匀速运动 B．碰撞后球a做减速运动，球b做加速运动C．碰撞前后两小球的机械能总量减小 D．碰撞前后两小球的机械能总量不变10．（2020·北京东城·统考一模）2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，将实践二号卫星送入预定轨道。已知地球的质量为M、半径为R，卫星质量为m，引力常量为G。某阶段卫星围绕地球做半径为r的匀速圆周运动时（　　）A．卫星的运行周期为 B．卫星具有的动能为C．卫星运行的角速度为 D．卫星的向心加速度为11．（2022·北京东城·统考模拟预测）如图所示，粗糙的斜面AB下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B，整个装置竖直放置，C是最低点，圆心角θ＝37°，D与圆心O等高，圆弧轨道半径R＝1 m，斜面长L＝4 m．现有一个质量m＝0.1 kg的小物体P从斜面AB上端A点无初速度下滑，物体P与斜面AB之间的动摩擦因数μ＝0.25．不计空气阻力，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求： (1)物体P第一次通过C点时的速度大小vC；(2)物体P第一次通过C点时对轨道的压力大小FN；(3)物体P从D点向上到达最高点为E，求E到D的高度．12．（2020·北京东城·统考二模）为了比较两种细线所能承受的拉力，有同学设计了如下实验：取长度相同的细线1、细线2系于同一小物体上，将细线1的另一端固定于水平杆上的A点，手握着细线2的另一端沿水平杆缓慢向右移动。当手移动到位置B时，细线1恰好被拉断，此时AB间距离。已知小物体质量，两细线长度均为50cm。取重力加速度。求：(1)细线1能承受的最大拉力F1；(2)细线1被拉断后，小物体摆动到最低点。在此过程中细线2的上端固定在B点不动。求小物体在最低点时细线2所受拉力大小F2。
参考答案：1．B【详解】A．动车以恒定功率运动，根据牛顿第二定律可得可知随着动车速度的增大，加速度逐渐减小，A错误；B．当动车的加速度为零时，速度达到最大，根据受力平衡可得解得牵引力的功率为B正确；C．当动车速度为时，此时牵引力为根据牛顿第二定律可得可得其加速度为C错误；D．假设整个过程动车走的位移为，由动能定理可得解得牵引力做的功为D错误；故选B。2．C【详解】A．由于小球碰钉子前后无机械能损失，可知细绳与钉子相碰前后瞬间小球的线速度大小不变，半径变小，根据牛顿第二定律可得可得可知小球碰钉子之后，绳上拉力增大，A错误；B．根据向心加速度与线速度关系细绳与钉子相碰前后瞬间小球的线速度大小不变，半径变小，可知碰后小球向心加速度大小变大，B错误；C．细绳与钉子相碰前后瞬间小球的线速度大小不变，说明小球在整个摆动过程都满足机械能守恒，故碰后小球仍能摆到碰前释放摆球时高度，设碰前释放摆球的摆角为，半径为，碰后小球最大摆角为，半径为，则有又可得即C正确，D错误；故选C。3．A【详解】对于轻杆模型可知，小球能够通过最高点A的最小速度为0，此时小球在最低点B的速度最小，对小球从B到A的运动过程，由动能定理有 解得故选A。4．D【详解】根据W=FL可得1J=1Nm根据牛顿第二定律F=ma可知，力的单位为1N=1kgm/s2所以有1J=kgm2/s2故D正确，ABC错误。故选D。5．B【详解】B．根据动能定理可得解得图象的斜率大小；故上升过程有下降过程有联立解得，故B正确；A．针对上升到最高点的过程，由动能定理解得物体上升的最大高度为故A错误；C．对上升过程由牛顿第二定律有可知上升的加速度为故C错误；D．物体下落过程克服阻力做功为故D错误。故选B。6．D【详解】A．外力的瞬时功率，则瞬时功率只能表示为图像中某一点的纵坐标与横坐标的乘积，而不是图像与坐标轴围成的面积，故A错误；B．根据冲量的定义可知，若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以通过面积求得力的冲量，故B错误；C．感应电动势，不能通过图像的面积求得，故C错误；D．由运动时间故横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以用面积求得运动时间，故D正确。故选D。7．D【详解】A．由图知，h=4m时Ep=80J，由Ep=mgh得故A错误；B．h=0时，Ep=0，E总=100J，则物体的动能为由得故B错误；C．h=2m时，Ep=40J，E总=90J，由克服阻力做功等于机械能的变化，则离开地面2m过程中物体克服阻力做功10J，故C错误；D．从地面至h=4m，物体的机械能减少了20J，重力势能增加了80J，因此，物体的动能减少100J，故D正确。故选D。8．C【详解】A．由牛顿第二定律可得则物块a的加速度等于物块b的加速度，故A错误；B．物块a的末速度为物块b的末速度为则物块a的末速度比物块b的末速度大，故B错误；C．物块a发生的位移为力F1做的功为力F2做的功为则力F1做的功比力F2做的功多，故C正确；D．力F1的冲量为物块b运动时间为力F2的冲量为则力F1的冲量比力F2的冲量大，故D错误。故选C。9．D【详解】A．由x-t（位移时间）图象的斜率得到，碰前b球的位移不随时间而变化，处于静止。a球的加速度大小为做匀速运动，选项A错误；B．同理由图示图象可知，碰后b球和a球均做匀速运动，其速度分别为选项B错误；CD．根据动量守恒定律得代入解得碰撞过程中系统损失的机械能为代入解得△E=0所以碰撞过程机械能守恒，选项C错误，D正确。故选D。10．ACD【详解】A．由公式得卫星的运行周期为故A正确；B．由公式又联立得卫星具有的动能为故B错误；C．由公式得卫星角速度为故C正确；D．由公式得故D正确。故选ACD。11．(1)6m/s(2)4.6N(3)0.8m【详解】(1)物体从A到C点过程，根据动能定理得：，代入数据解得：；(2)在C点，由牛顿第二定律得：代入数据解得：，由牛顿第三定律得：物体P第一次通过C点时对轨道的压力大小为4.6N；(3)设D点到E点的高度为h，从C点到E点，由动能定理可得：，解得：．12．(1)2.5N；(2)5.6N【详解】(1)设恰好被拉断时，细线1与竖直方向夹角为θ，根据平衡条件有由题得cosθ =0.8解得细线1能承受的最大拉力F1=2.5N。(2)小物体摆动到最低点过程中，根据动能定理有小物体运动到最低点时，根据牛顿第二定律有解得小物体所受拉力F=5.6N，根据牛顿第三定律，小物体在最低点时细线2所受拉力大小F2= 5.6N。