2023届高考物理一轮复习情景应用专练（6）功和能

这是一份2023届高考物理一轮复习情景应用专练（6）功和能，共9页。试卷主要包含了5 s等内容，欢迎下载使用。
A.刚调整功率的瞬间“云巴”的加速度大小为
B.再次匀速行驶时“云巴”的速度大小为72 km/h
C.功率调整后的5 s内“云巴”行驶的距离为600 m
D.再次匀速行驶时“云巴”的牵引力大小为原来的
2.如图所示，水平路面上有一辆汽车，车厢中有一质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向前加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是( )
A.人对车的推力F做的功为B.人对车做的功为
C.车对人的摩擦力做的功为D.车对人的作用力大小为
3.某同学参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如图，测量得到比赛成绩是2.5 m，目测重心上升最大高度约0.8 m，忽略空气阻力，g取。则起跳过程该同学所做的功约为( )
A.65 JB.350 JC.700 JD.1250 J
4.如图所示，一质量为m的小孩（可视为质点），沿半径为R的光滑圆弧轨道的A点滑到B点，已知小孩在A点的速度大小为，两点与圆心O的连线与竖直方向的夹角分别为53和37°，已知重力加速度，小孩从A点滑到B点的过程中，下列说法正确的是( )
A.当R一定时，小孩到达B点的速度大小随小孩质量的增大而增大
B.当m一定时，小孩到达B点的动能随轨道半径的增大而增大
C.若，则小孩到达B点时对轨道的压力大小为256 N
D.在C项的条件下，小孩到达B点时重力的瞬时功率为
5.电动自行车的前、后轮上方通常安装有由弹簧和阻尼器组成的悬挂组件，可以减小电动自行车行驶过程中因路面不平整而带给骑车人的不舒适感。悬挂组件的简化模型如图所示，光滑杆竖直固定在底座上，构成支架，放置在水平面上，轻弹簧套在杆上，套在杆上的圆环从距弹簧上端高度为H处由静止释放，接触并压缩弹簧，弹簧的形变始终在弹性限度内。圆环的质量为m，支架的质量为，弹簧的劲度系数为k，且已知弹簧的弹性势能大小与其形变量x满足，重力加速度大小为g，不计空气阻力。圆环刚接触弹簧时的位置为O点，下列说法正确的是( )
A.圆环下落过程中的最大速度为
B.在圆环压缩弹簧的过程中，圆环的加速度先增大后减小
C.当圆环运动到最低点时，底座对水平面的压力大小为
D.在圆环下落到最低点后反弹到最高点的过程中，圆环的机械能先增大后不变
6.一辆测试性能的小轿车从静止开始沿平直公路行驶，其牵引力F与车速倒数的关系如图所示。已知整车质量（包括司机）为1200 kg，行驶过程中阻力大小恒定，汽车从开始启动到最大速度过程的位移为50 m。以下说法正确的是( )
A.汽车所受阻力为2000 N
B.汽车匀加速阶段的加速度大小为
C.汽车变加速过程的运动时间为7.5 s
D.汽车从静止开始运动到最大速度共需用时7.74 s
7.某踢出的足球在空中的运动轨迹如图所示，足球可视为质点，空气阻力不计，用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表示足球在空中的运动时间，下列图象中可能正确的是( )
A.B.C.D.
8.2019年女排世界杯中，中国女排取得十一连胜的优异成绩，成功卫冕世界杯冠军.若某次近网处球垂直球网以大小为的水平速度飞来，运动员于球网的正上方扣球后，排球垂直球网水平飞出，球恰好落到对方底线.已知击球点距离地面高，击球过程中手与球接触时间，排球质量，排球场长，宽，不计空气阻力，重力加速度.下列分析正确的是( )
A.运动员扣球后，排球水平飞出的速度大小约为13 m/s
B.运动员扣球后，排球在空中运动的时间为1 s
C.运动员扣球过程中，手对排球的平均作用力大小约为64.4 N
D.运动员扣球过程中，对球所做的功约为24 J
9.美国堪萨斯州的“Ⅴerruckt”是世界上著名的滑水道，可抽象为如图所示的模型.倾角为53°的直滑道、倾角为的直滑道和光滑竖直圆弧轨道都平滑连接.皮艇与直滑道间的动摩擦因数相同，皮艇与圆弧轨道的阻力不计.已知两段圆弧的半径均为段直滑道长为20 m.某游客乘坐皮艇从高56 m处的A点由静止开始沿滑水道滑下，当皮艇到达圆弧轨道段的E点时，皮艇对圆弧轨道的压力为零，（g取,）则( )
A.皮艇经过E点时的速度大小为
B.皮艇与直滑道间的动摩擦因数为
C.皮艇不能够沿轨道安全通过最高点F
D.若质量更大的游客乘坐这个皮艇从相同高度滑下，则皮艇到不了E点
10.如图所示，是一儿童游戏机的工作示意图.光滑游戏面板与水平面成一夹角θ，半径为R的四分之一圆弧轨道与管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点，轻弹簧下端固定在管道的底端，上端系一轻绳，轻绳通过弹簧内部连一手柄P.将弹珠投入管内，缓慢下拉手柄使弹簧被压缩，释放手柄，弹珠被弹出，与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里，根据入槽情况可以获得不同的奖励.假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠视为质点.某次缓慢下拉手柄，使弹珠到B点距离为L，释放手柄，弹珠被弹出，到达C点速度为v，下列说法正确的是( )
A.弹珠从开始到触碰障碍物之前的过程中机械能不守恒
B.调整手柄的位置，可以使弹珠从C点离开后做匀变速直线运动，直到碰到障碍物
C.弹珠脱离弹簧的瞬间，其动能和重力势能之和达到最大
D.此过程中，弹簧的最大弹性势能为
11.瑞雪兆丰年，来年一定是个丰收的年份.不过路面上的积雪使交通运输受到了很大的影响.某校一学习小组为了研究路面状况与物体滑行距离之间的关系，做了模拟实验，他们用底部贴有轮胎材料的小物块A（可视为质点），在平直的冰雪面上滑行.如图所示，A与冰雪面之间的动摩擦因数为处有一个固定的障碍物，间距离为s.他们先将A以一定的初速度从B点释放，看到A于C点与障碍物碰撞并反弹了一段距离.然后为了避免碰撞发生，在之间的冰雪面上均匀平铺上一层泥沙土并压紧，物块A与此部分泥沙土面之间的动摩擦因数为，仍使A以初速度从B点释放，求至少需平铺多长的距离才能避免相碰？
12.如图甲所示是某水中漂流景点，皮划艇先沿滑道下滑，之后达到较大速度离开滑道冲上江面。现将其简化为图乙所示模型，和都是长为、高为的倾斜直轨道（轨道和轨道错位），是半径为的水平半圆轨道，是长为的水平直轨道，各轨道平滑连接，皮划艇在各直轨道上运动时的阻力大小恒为重力的0.1，在半圆轨道上运动时的阻力恒定。现有质量的载人皮划艇从A点由静止下滑，经过半圆轨道中点C时的速度大小为8 m/s，皮划艇可视为质点，g取，求：
（1）皮划艇运动至C点时所需的向心力大小及从A点运动至C点过程中损失的机械能；
（2）皮划艇在半圆轨道段克服阻力做的功；
（3）实际情况下，若皮划艇入水时艇身倾斜程度超过30°，皮划艇有穿入水中的危险，为保障安全，水平直轨道离水面的高度H的最大值为多少？
答案以及解析
1.答案：D
解析：本题考查机车启动问题。“云巴”在平直轨道上以速度匀速行驶时，此时发动机的功率为，当“云巴”匀速行驶时，牵引力，根据，解得，因路段限制进入限速区时，将功率调整为原来的，此时，解得，刚调整功率瞬间，根据牛顿第二定律得，解得，刚调整功率的瞬间加速度大小为，A正确；保持调整后的功率行驶；经过5 s再次匀速，则，解得，B正确；根据动能定理得，解得，C正确；当匀速后，云巴的牵引力与摩擦阻力相等，为4000 N，D错误。
2.答案：AC
解析：人对车的推力为F，在力F的方向上，车行驶了距离L，则推力F做的功为，故A正确；在水平方向上，由牛顿第二定律可知车对人的合力方向向左，大小为（竖直方向无位移，故竖直方向的力可以不考虑），则人对车水平方向上的作用力大小为，方向向右；车向左运动了距离L，故人对车做的功为，故B错误；竖直方向车对人的作用力大小为，则车对人的作用力大小，故D错误；人在水平方向受到F的反作用力和车对人向左的摩擦力，则，即，故车对人的摩擦力做的功为，故C正确。
3.答案：C
解析：该同学离地后做斜上抛运动，从起跳到达到最大高度的过程中，竖直方向做加速度大小为g的匀减速直线运动，则，竖直方向初速度，水平方向做匀速直线运动，则，则起跳时的速度，假设该同学的质量为50 kg，根据动能定理得，起跳过程该同学所做的功为，最接近的是C选项，故选C。
4.答案：BC
解析：本题考查动能定理、功率。对小孩从A到B的过程，根据动能定理得，解得，因此当R一定时，小孩到达B的速度大小与小孩的质量无关，A错误；，因此当m一定时，小孩到达B的动能随轨道半径的增大而增大，B正确；设小孩到达B点时所受轨道支持力的大小为，根据牛顿第二定律、圆周运动向心力公式得，解得，根据牛顿第三定律可知，小孩到达B点对轨道的压力大小为256 N，C正确；在C项的条件下，小孩到达B点时重力的瞬时功率为，解得，D错误。
5.答案：AD
解析：本题考查机械能守恒定律。圆环刚开始压缩弹簧时，弹力小于圆环重力，加速度向下，圆环继续向下做加速运动，弹簧形变量增大，弹力增大，圆环加速度减小，当弹力等于重力时，圆环速度最大，之后加速度反向增大，B错误；当弹力等于重力时，圆环速度最大，，根据机械能守恒定律得，联立解得，A正确；当圆环运动到最低点时，弹簧压缩量必然大于，弹簧弹力必然大于，则底座对水平面的压力大小必然大于，C错误；在圆环下落到最低点后反弹到脱离弹簧过程中，弹力对圆环做正功，圆环机械能增大，圆环脱离弹簧运动到最高点的过程中，只有重力做功，机械能不变，D正确。
6.答案：AC
解析：当牵引力等于阻力时，速度最大，由图线可知阻力大小，故A正确；倾斜图线的斜率表示功率，可知，在匀加速阶段，根据牛顿第二定律可知，解得，故B错误；匀加速达到的最大速度为，匀加速所需时间，速度达到10 m/s后开始做加速度减小的加速运动，最大速度，全过程用动能定理，解得，故C正确；，故D错误。
7.答案：D
解析：足球做斜上抛运动，竖直方向上，速度先减小后增大，竖直分速度与时间图线的斜率表示重力加速度，斜率应恒定不变，故A错误。空气阻力不计，足球的机械能守恒，即不随时间变化，故B错误。足球机械能守恒，重力势能先增大后减小，故动能先减小后增加，但足球做斜上抛运动，到最高点时速度不为零，动能最小值不为零，故C错误。速度的水平分量不变，竖直分量先减小到零，后反向增加，根据可知，重力的功率随时间先均匀减小后均匀增加，故D正确。
8.答案：AC
解析：根据平抛运动规律可知，排球在竖直方向为自由落体运动，由可得球在空中运动的时间为，故B错误；球水平飞出的速度大小为，故A正确；水平方向由动量定理得，手对排球的平均作用力大小为，故C正确；由动能定理知运动员对球所做的功为，故D错误.
9.答案：B
解析：由牛顿第二定律得，解得,A错误；由题图经计算知，两点的高度差两点的高度差，从A点到E点，由动能定理得，解得，由上式可知，两边质量可约去，故质量更大的游客乘坐这个皮艇从相同高度滑下，皮艇以相同的速度到达E点，D错误，B正确；从E点到F点，皮艇速度变小，但重力沿半径方向的分力变大，故皮艇能够安全通过F点，C错误.
10.答案：ACD
解析：因为弹珠释放过程中，弹簧对弹珠做功，弹珠的机械能不守恒，故A正确；弹珠从C点离开后速度方向水平向左，合力为重力沿斜面向下的分力，两者垂直，所以弹珠做匀变速曲线运动，直到碰到障碍物，故B错误；释放手柄后，弹簧的弹力对弹珠做正功，弹珠的动能和重力势能之和不断增大，根据弹珠和弹簧组成的系统机械能守恒知，弹珠脱离弹簧的瞬间，弹簧的弹性势能全部转化为弹珠的动能和重力势能，所以此瞬间弹珠的动能和重力势能之和达到最大，故C正确；根据系统的机械能守恒定律得，弹簧的最大弹性势能等于弹珠在C点与在初始位置的机械能之差，为，故D正确.
11.答案：
解析：设第二次A在冰雪面上滑行所受摩擦力大小为，在泥沙土面上滑行所受摩擦力大小为，小物块A的质量为m，则恰好停在C点时有，而；
A与障碍物恰好不相碰时，由功能关系得，，
所以至少需平铺的距离.
12.答案：（1）3200 N；2700 J
（2）750 J
（3）2 m
解析：本题考查功能关系在实际问题中的应用。
（1）根据向心力公式可知，解得，
从A点运动至C点过程中由功能关系得，
解得；
（2）皮划艇由A运动到C的过程中，根据动能定理可得
，解得；
（3）皮划艇在段与段克服阻力所做的功相等，在的过程中，根据动能定理有
，
解得，沿水平方向，若皮划艇到达水面时速度方向与水面的夹角恰好为30°，
由，可得，
皮划艇从F点飞出后做平抛运动，竖直方向根据速度—位移公式
有，解得。