专题05 功 功率和动能定理（分层练）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（江苏专用）

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内容概览
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc18524" A·常考题不丢分 PAGEREF _Tc18524 \h 1
\l "_Tc18461" 【命题点01 功和功率的计算】 PAGEREF _Tc18461 \h 1
\l "_Tc27645" 【命题点02 机车的启动问题】 PAGEREF _Tc27645 \h 5
\l "_Tc23975" 【命题点03 动能定理的应用】 PAGEREF _Tc23975 \h 5
\l "_Tc23737" B·拓展培优拿高分 PAGEREF _Tc23737 \h 8
\l "_Tc24447" C·挑战真题争满分 PAGEREF _Tc24447 \h 21
【命题点01 功和功率的计算】
1．（2024·山东德州·校联考模拟预测）秋天是收获的季节，劳动人民收完稻谷后，有时要把米粒和糠秕分离。如图所示劳动情景，假设在恒定水平风力作用下，从同一高度由静止下落的米粒和糠秕落到地面不同位置，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力做功相同
B．从释放到落地的过程中，米粒的运动时间大于糠秕的运动时间
C．从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力冲量大小相同
D．落地时，米粒重力的瞬时功率大于糠秕重力的瞬时功率
2．（多选）（2023·山东临沂·统考二模）如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R。C的质量为m，A、B的质量都为m2，与地面的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A，使A向右缓慢移动直至C降到地面，B一直保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。则从A开始移动直至C降到地面的过程中（ ）
A．A受到地面的摩擦力大小不变B．A受到地面的摩擦力大小一直增大
C．A克服摩擦力做功为3-1μmgRD．A克服摩擦力做功为23-1μmgR
3．（2023·天津·统考二模）如图所示，一木块右端连接轻质弹簧，静止在倾角为θ的固定斜面上．现用力F沿斜面向上缓慢拉弹簧的上端P，直至木块沿斜面匀速上滑(滑动摩擦力等于最大静摩擦力) ,此时F=F0.从力F作用开始，至木块滑动距离L的过程中，下列说法正确的是
A．木块所受摩擦力先变大后变小B．力F做功为F0L
C．弹簧的弹性势能一直增加D．弹簧和木块组成的系统的机械能一直增加
4．（2022·上海崇明·上海市崇明中学统考模拟预测）质量为4kg的物体沿竖直方向运动的v-t图像如图所示。取向上为正方向，初始位置为零势能位置。g=10m/s2，则前3s内（ ）
A．物体机械能守恒B．合外力做功-450JC．重力的平均功率大小为-500W D．机械能损失450J
5．（多选）（2023·重庆·统考二模）小朋友在玩丢沙包游戏时，在同一竖直线上不同高度处水平抛出A、B两沙包，两沙包击中水平地面上同一位置，如图所示．若A、B两沙包质量之比为1：3，A、B两沙包的抛出点距水平地面高度之比为3:1，两沙包均可视为质点，忽略一切阻力，则A、B两沙包（ ）
A．在空中运动时间之比为3:1 B．水平抛出时速度大小之比为1:3
C．从抛出到落地过程中，重力做功之比为1:1 D．从抛出到落地过程中，动量变化量之比为3:1
【命题点02 机车的启动问题】
6．（2022·浙江丽水·校考模拟预测）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=350km/h。则下列说法正确的是（ ）

A．由题目信息可估算京张铁路的全长为350km
B．行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm
C．从启动到速度为vm的过程中，动车牵引力所做的功为12mvm2
D．当动车的速度为vm4时，动车的加速度大小为3Pmvm
7．（2023·广东汕头·汕头金山中学南区学校校考三模）重型气垫船有强悍的运力，主要用于投送登陆部队。已知其质量为5.0×105kg，最高时速108km/h，装有额定功率9000kW的发动机。假设气垫船在海面直线航行时所受阻力不变，下列说法正确的是（ ）
A．气垫船在海面直线航行过程所受的阻力为300N
B．以最高时速一半的速度匀速航行时，发动机的功率为4500kW
C．气垫船在海面沿直线航行过程加速度保持不变
D．气垫船在海面沿直线航行过程发动机功率保持不变
8．（2023·福建·统考一模）某工地小型升降电梯的原理图如图所示，轿厢A、对重B跨过轻质定滑轮通过足够长轻质缆绳连接，电机通过轻质缆绳拉动对重，使轿厢由静止开始向上运动，运动过程中A未接触滑轮、B未落地。已知A、B质量分别为M=600kg、m=400kg，电机输出功率恒为P=3kW，不考虑空气阻力与摩擦阻力，重力加速度g取10m/s2，则当轿厢速度为1m/s时，A、B之间轻质缆绳的拉力大小为（ ）
A．5400NB．6000NC．6600ND．7000N
9．（多选）（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）某电动车做直线运动的v-t图像如图所示，其中0~t1内的图线为直线。若该车质量和所受阻力保持不变，从t1时刻开始电动车的功率保持不变，则（ ）

A．0~t1时间内，该电动车的牵引力不断增大
B．t1~t1+t0时间内，该电动车的加速度不断减小
C．牵引力在t1~t1+t0时间内所做的功等于在t1+t0~t1+2t0时间内所做的功
D．牵引力在t1~t1+t0时间内所做的功小于在t1+t0~t1+2t0时间内所做的功
10．（多选）（2023·天津滨海新·天津经济技术开发区第一中学校联考二模）机车由静止开始以恒定的加速度启动且沿水平直线运动，发动机到达额定功率后，保持该功率不变机车继续行驶，设运动过程中机车所受阻力不变，则整个运动过程中，机车的功率、速度随时间的变化图像正确的是（ ）
A．B．C．D．
【命题点03 动能定理的应用】
11．（2023·江苏苏州·南京航空航天大学苏州附属中学校考模拟预测）如图所示，一滑雪运动员从山坡上的A点由静止开始滑到山坡底的B点，该运动员和雪橇的总质量为m，滑到B点的速度大小为v，A、B两点的高度差为h，重力加速度为g，该过程中阻力做的功为（ ）
A．mgh B．12mv2C．12mv2-mghD．mgh+12mv2
12．（2023·湖北·华中师大一附中校联考模拟预测）如图所示，轻弹簧的右端与固定竖直挡板连接，左端与B点对齐。质量为m的小物块以初速度v0从A向右滑动，物块压缩弹簧后被反弹，滑到AB的中点C（图中未画出）时速度刚好为零。已知A、B间的距离为L，弹簧的最大压缩量为L5，重力加速度为g，则小物块反弹之后从B点运动到C点所用的时间为（ ）

A．1v01910B．Lv0195C．Lv0175D．Lv01710
13．（2023·湖南·校联考二模）水平面有一粗糙段AB长为s，其动摩擦因数与离A点距离x满足μ=kx（k为恒量）。一物块（可看作质点）第一次从A点以速度v0向右运动，到达B点时速率为v，第二次也以相同速度v0从B点向左运动，则（ ）
A．第二次也能运动到A点，但速率不一定为v
B．第二次也能运动到A点，但第一次的时间比第二次时间长
C．两次运动因摩擦产生的热量不相同
D．两次速率相同的位置只有一个，且距离A为22s
14．（2022·广东·模拟预测）如图所示，一水平传送带以v0的速度顺时针传送，其右端与一倾角为θ的光滑斜面平滑相连，一个可视为质点的物块轻放在传送带最左端，已知物块的质量为m，若物块经传送带与斜面的连接处无能量损失，则（ ）
A．物块在第一次冲上斜面前，一定一直做加速运动
B．物块不可能从传送带的左端滑落
C．物块不可能回到出发点
D．物块的机械能最大增量不可能大于12mv02
15．（2023·全国·模拟预测）如图所示，水平传送带AB长l=5m，以10m/s的速度顺时针传输。质量m=1kg的滑块可以视作为质点。放在与AB等高的平台BC上，距离B点为L=4m。滑块在B点右侧始终受到水平向左的恒定外力F=6N。已知滑块和AB、BC间的动摩擦因素分别为μ1=0.20、μ2=0.40.
（1）滑块第一次运动到B点时的动能Ek0；
（2）滑块第一次从B点滑上传送带到再次返回B处所用的时间t；
（3）滑块运动全过程中在BC上因摩擦产生的总热量。
一、单选题
1．（2023·湖南·校联考模拟预测）新能源汽车的发展是为了减少对传统燃料的依赖，减少环境污染和减少温室气体的排放。如图所示为我国比亚迪一型号汽车某次测试行驶时的加速度a和车速倒数1v的关系图像。若汽车质量为2.1×103kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为40m/s，下列说法错误的是（ ）
汽车匀加速所需时间为5s B. 汽车牵引力的额定功率为5.6×104W
C．汽车在车速为5m/s时，功率为3.2×103W D．汽车所受阻力为1.4×103N
2．（2024·河南郑州·统考一模）如图所示，正方体框架ABCD-A1B1C1D1的底面A1B1C1D1处于水平地面上。从顶点A沿不同方向水平抛出小球（可视为质点），不计空气阻力。关于小球的运动，下列说法正确的是（ ）

A．落点在CC1上的小球，落在C1点时平抛的初速度最大
B．落点在A1B1C1D1内的小球，落在C1点的运动时间最长
C．落点在B1D1上的小球，平抛初速度的最小值与最大值之比是1:2
D．落点在A1C1上的小球，落地时重力的瞬时功率均不相同
二、多选题
3．（2024·吉林·统考一模）如图甲所示，“水上飞人”是一种水上娱乐运动。喷水装置向下持续喷水，总质量为M的人与喷水装置，受到向上的反冲作用力腾空而起，在空中做各种运动。一段时间内，人与喷水装置在竖直方向运动的v-t图像如图乙所示，水的反冲作用力的功率恒定，规定向上的方向为正，忽略水管对喷水装置的拉力以及空气的阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）

A．t1~t2时间内，水的反冲作用力越来越大
B．水的反冲作用力的功率为Mgv2
C．t1时刻，v-t图像切线的斜率为v2-v1v1g
D．t1-t2时间内人与喷水装置在竖直方向的运动高度为v2(t2-t1)-12g(v22-v12)
4．（2024·河南·统考二模）如图甲所示，一质量为m的小物块，从位置O以速度v0沿粗糙水平地面向右运动。小物块与右方一竖直墙壁第一次碰撞后，反向向左运动。当小物块水平向左运动至距竖直墙壁最远处的P1（坐标为x1）位置时，立即对其施加一个水平向右的推力F，当小物块运动到P2（坐标为x2）位置时，撤去推力F，使其与竖直墙壁第二次碰撞后，恰好反向运动至位置O处静止不动。取位置O为坐标原点，水平向右为正方向。已知推力F随小物块水平位移的变化如图乙所示，小物块每次和竖直墙壁碰撞不计能量损失。则下列说法正确的是（ ）
A．小物块每次和竖直墙壁碰撞的过程中，墙壁对小物块的冲量大小为0
B．小物块每次和竖直墙壁碰撞的过程中，墙壁对小物块做的功为0
C．在小物块从位置O开始运动到第一次返回到P1的过程中，摩擦力对小物块做的功为-12mv02
D．在推力F对小物块作用的过程中，推力F对小物块做的功为x2-x12F1+F2
5．（2023·河南开封·校考模拟预测）如图所示，在倾角为θ=37°的斜面上，轻质弹簧一端与斜面底端固定，另一端与质量为M=2kg的物体A连接，一个质量为m=1kg的物体B靠在物体A的右侧，A、B与斜面的动摩擦因数均为μ=0.5。开始时用手按住物体B使弹簧处于弹性限度内的压缩状态，现放手，当A和B一起沿斜面向上运动一段距离L=0.2m时，A和B达到最大速度v=2m/s。重力加速度g取10m/s²，sin37°=0.6，cs37°=0.8，则以下说法正确的是（ ）
A．弹簧长度刚好恢复原长时，A和B达到最大速度
B．若运动过程中A和B能够分离，则A和B恰好分离时，二者加速度大小均等于10m/s2
C．从释放到A和B达到最大速度v的过程中，弹簧对A所做的功为12J
D．从释放到A和B达到最大速度v的过程中，A对B所做的功为3.2J
6．（2024·江西赣州·赣州中学校考模拟预测）将一小球从地面处竖直向上抛出，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。已知小球的质量为m，最终小球的动能为E0，重力加速度为g，小球到达地面时恰好达到最大速度，则小球在整个运动过程中（ ）
A．上升过程中克服阻力做功大于下落过程克服阻力做功
B．下落过程中加速度一直增大
C．上升过程中速度为8E0m时，加速度为3g
D．从地面上升一半高度的过程中克服阻力做功小于15E04
7．（2023·四川乐山·统考一模）随着环保理念的深入，废弃塑料分选再循环利用可减少对资源的浪费，其中静电分选装置如图所示，两极板带上等量异种电荷仅在板间形成匀强电场，漏斗出口与极板上边缘等高，到极板间距相等，a、b两类塑料颗粒离开漏斗出口时分别带上正、负电荷，经过分选电场后a类颗粒汇集在收集板的右端，已知极板间距为d，板长为L，极板下边缘与收集板的距离为H，两种颗粒的荷质比均为k，重力加速度为g，颗粒进入电场时的初速度为零且可视为质点，不考虑颗粒间的相互作用和空气阻力，在颗粒离开电场区域时不接触极板但有最大偏转量，则（ ）
A．颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速直线运动 B．颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速曲线运动
C．两极板间的电压值为kgd22LD．颗粒落到收集板时的速度大小为2g(L+H)+gd22L
三、解答题
8．（2023·山东·模拟预测）某科技小组参加了过山车游戏项目研究，如图甲所示，为了研究其中的物理规律，科技组成员设计出如图乙所示的装置。P为弹性发射装置，AB为倾角θ=37°的倾斜轨道，BC为水平轨道，CDC'为竖直圆轨道，C'E为足够长的倾斜轨道，各段轨道均平滑连接。以A点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立平面直角坐标系。已知滑块质量为m，圆轨道半径R=1m，BC长为3m，AB、BC段动摩擦因数均为μ=0.25，其余各段轨道均光滑。现滑块从弹射装置P弹出的速度为4m/s，且恰好从A点沿AB方向进入轨道，滑块可视为质点。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）求滑块从弹射装置P弹出时的坐标值；
（2）若滑块恰好能通过D点，求轨道AB的长度；
（3）若滑块能进入圆轨道且不脱轨，求轨道AB的长度；
（4）若轨道AB的长度为3.5m，试判断滑块在圆轨道是否脱轨；若发生脱轨，计算脱轨的位置。
9．（2023·浙江·慈溪中学校联考模拟预测）如图所示为某游乐场中一滑道游乐设施的模型简化图，一质量为 m=1kg的物块，可视为质点，从某一斜面 AB 的顶端 A 由静止开始滑下，斜面下端与一圆形轨道相切于 B点。圆轨道半径 R=1m，物块从 B 点进入圆形轨道，并恰好通过轨道的最高点。圆形轨道在最低点 C处略有错开，物块接着进入水平轨道 CD，然后滑上与 D 等高的质量为 M=2kg的滑槽，并最终滑块未离开滑槽。滑槽开始时静止在光滑水平地面上， EF 部分长为 LEF=1m，G部分为半径为 r=0.2m的四分之一圆弧轨道。已知水平轨道 CD长为 LCD=4.25m，与物块的动摩擦因数μ1=0.4，物块与滑槽 EF之间的动摩擦因数（ 0