广东省汕头市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-04功和能

广东省汕头市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-04功和能

一、单选题

1．（2022·广东汕头·统考二模）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型场地技巧”金牌。图示为U型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·广东汕头·统考一模）如图是汕头市儿童公园的摩天轮，假设某乘客坐在座椅上随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，整个过程座椅始终保持水平。下列说法正确的是（　　）

A．座舱转动过程，乘客的机械能守恒

B．座舱在最低点时，座椅对乘客的支持力大小小于重力

C．座舱在最高点时，座椅对乘客的支持力大小等于重力

D．座舱在与转轴等高处，乘客所受摩擦力方向指向转轴

3．（2022·广东汕头·模拟预测）关于功的概念，以下说法不正确的是（　　）

A．力是矢量，位移是矢量，但功是标量

B．摩擦力可以对物体做正功

C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移

D．功有正、负之分，若某个力对物体做负功，表明这个力对该物体的运动起阻碍作用

4．（2022·广东汕头·模拟预测）如图所示,足够长的水平传送带以稳定的速度匀速向右运动,某时刻在其左端无初速地放上一个质量为m的物体,经一段时间,物体的速度达到,这个过程因物体与传送带间的摩擦而产生的热量为；物体继续加速,再经一段时间速度增到,这个过程中因摩擦而产生的热量为．则下列说法正确的是(    )

A． B．

C． D．无法比较与的大小

5．（2021·广东汕头·统考一模）如图所示，传送带在电动机带动下，始终以速度v做匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在传送带的左端，设传送带足够长，设物块形与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为g，对于物块从静止释放到相对静止这一过程（　　）

A．物块做匀速直线运动 B．所用时间

C．摩擦产生的热量为 D．电动机多做的功等于

二、多选题

6．（2020·广东汕头·统考一模）科研人员在太空进行实验，用质量为m的宇宙飞船去对接前方的火箭组，对接后保持匀速运动。然后开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。若推进器开动的时间为Δt，平均推力为F，测出飞船和火箭的速度变化为Δv，下列说法正确的是（　　）

A．飞船和火箭组的机械能守恒

B．火箭组的质量

C．飞船对火箭组的弹力大小为F

D．飞船对火箭组的弹力大小为

三、实验题

7．（2020·广东汕头·统考一模）用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。把劲度系数为k的轻质弹簧左端固定在水平光滑桌面上，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球在A点，向左推小球压缩弹簧一段距离后小球至C点，由静止释放。用频闪照相机得到小球从C点到B点的照片如图乙所示。已知弹簧的弹性势能，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的弹性伸长量或压缩量，频闪照相机频闪时间间隔为T。

（1）若测得C、A间距离为x0，则弹簧被压缩至C点时具有的弹性势能EP=________

（2）若测得A、B间距离为x1，小球的质量m，则小球与弹簧分离时的动能EK=_______

（3）在误差允许范围内，若满足EP=EK，则可验证系统的机械能守恒定律。由于实际上桌面_____，导致存在系统误差，因此，EP________EK（填“大于”或“小于”）。

四、解答题

8．（2022·广东汕头·统考三模）某组合装置如图，一个水平圆盘以角速度（单位：）匀速转动，固定在圆盘上的小圆柱离圆心距离为，带动一个T形支架在水平方向左右往复运动。水平桌面上点的左侧光滑，右侧粗糙程度相同。小圆柱每次在最左端时，就在桌面的点和点轻放质量为和的小物件P和Q，此时T形支架的右端恰好与P接触但不粘连。随后圆盘转半圈时物件P恰好运动到点，与物件瞬间粘合成整体。整体运动至点停下的瞬间，下一个整体位于的中点。答案可含。求：

（1）物件P从点开始运动的过程，T形支架对其做的功；

（2）的距离；

（3）的距离。

9．（2022·广东汕头·统考二模）如图所示，平台右侧是一个凹槽，凹槽右端连接一个半径的半圆轨道，轨道固定在竖直平面内，为竖直直径。一质量为的滑板放置在凹槽内水平面上，其上表面刚好与平台和点水平等高。开始时滑板静置在紧靠凹槽左端处，此时滑板右端与凹槽右端的距离。一质量也为的小物块；（可视为质点）以的初速度从平台滑上滑板，当物块滑至滑板右端时滑板恰好到达凹槽右端。已知物块与滑板间的动摩擦因数，其余接触面的摩擦均可忽略不计，取重力加速度。

（1）求滑板的长度；

（2）质量为的另一小物块以相同的初速度同样从平台滑上静止的滑板，与滑板间的动摩擦因数也为，假设滑板碰到凹槽右端时立刻停止运动。要使物块能到达半圆轨道的点，至少为的几倍?

10．（2022·广东汕头·统考二模）如图所示，绝缘水平面上的区域宽度为d，一带正电、电量为，质量为的小滑块以的初速度从点水平进入该区域，滑块运动至距离点为的点时速度变为，从此刻起在区域内加上一个水平向左的匀强电场，小滑块受到的电场力等于滑动摩擦力的倍。

（1）求区域内所加匀强电场的电场强度;

（2）判断滑块能否从点离开区域？若能，求出离开时的速度大小。

11．（2022·广东汕头·模拟预测）如图所示，一段半径R、圆心角为的光滑圆弧上端点与斜坡平滑连接，下端切线水平，与一倾角为的斜坡连接，质量为m的小球P从斜坡上某位置由静止释放，运动过程中与静止在圆弧末端质量为的小球Q相碰，碰撞时间极短，碰撞过程中系统损失的动能为小球P碰撞前动能的，碰撞后两个小球离开圆弧先后落到斜坡上，它们在空中发生的位移之比为1∶4。两个小球可视为质点，小球P释放前与小球Q的竖直距离，小球P与斜坡间的动摩擦因数，当地重力加速度为g。求：

（1）小球P与Q碰撞前瞬间对圆弧轨道的压力；

（2）小球Q的质量。

12．（2020·广东汕头·统考一模）2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，AB段的长度L=100 m，与水平方向的夹角θ =30º。滑道BC高h=10 m，C是半径R=60 m圆弧的最低点。质量m=60 kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，到达B点时速度v=30 m/s。取重力加速度g=10 m/s2。

（1）求运动员在助滑道AB段下滑过程受到的滑动摩擦力的大小；

（2）若不计BC段的阻力，求运动员经过C点时受到的支持力的大小。

参考答案：

1．C

【详解】AB．谷爱凌在空中运动过程只受重力作用，加速度一直为重力加速度，处于完全失重状态，AB错误；

C．由于谷爱凌在空中运动过程的加速度为，根据

可知速度改变量的方向与重力加速度方向相同，即速度改变量的方向总是竖直向下，C正确；

D．若谷爱凌在空中运动到最高点的速度处于水平方向时，由于速度方向与重力方向垂直，重力的功率为零，D错误；

故选C。

2．D

【详解】A．座舱转动过程，乘客的动能不变，重力势能不断变化，则机械能不守恒，选项A错误；

B．座舱在最低点时，根据

可知，座椅对乘客的支持力大小大于重力，选项B错误；

C．座舱在最高点时，根据

可知，座椅对乘客的支持力大小小于重力，选项C错误；

D．座舱在与转轴等高处，乘客所受摩擦力提供做圆周运动的向心力，则所受的摩擦力方向指向转轴，选项D正确。

故选D。

3．C

【详解】A．力是矢量，位移是矢量，但功是标量，故A正确；

D．功有正、负之分，但功的正负不是表示方向，是表示力对物体做功的效果，若某个力对物体做负功，表明这个力对该物体的运动起阻碍作用，故D正确；

B．摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功，故B正确；

C．根据功的计算式

可知若某一个力对物体不做功，说明该物体可能是没有位移，还可能是物体发生的位移与施加的力垂直，故C错误。

本题选不正确项，故选C。

4．B

【详解】物体和传送带的速度时间图象如图：

小物块从0加速度到 时间内，物体与传送带的相对位移为蓝色阴影区域△s1，从加速到v0，物体与传送带的相对位移为斜线阴影区域△s2，得：

△s1>△s2

而产热

所以

A. 与分析不符，故A错误．

B. 与分析相符，故B正确．

C. 与分析不符，故C错误．

D. 无法比较 与 的大小与分析不符，故D错误．

5．B

【详解】A．物块由静止释放在传送带上时，传送带会给物体一个向前的摩擦力，促使物体向前做匀加速运动，加速度大小为

解得

故A错误；

B．物块最终和传送带相对静止，即和传动带达到共速，所用时间为

故B正确；

C．期间传送带运动的位移为

则可知摩擦力所做的功为

物块获得的动能为

则可得摩擦产生的热量为

故C错误；

D．电动机多做的功转化为物块的动能和系统内能

故D错误；

故选B。

6．BD

【详解】A．飞船和火箭组受推力作用而加速运动，则机械能增加，选项A错误；

B．对飞船和火箭组由动量定理

可得火箭组的质量

选项B正确；

CD．对火箭组，由牛顿第二定律

选项C错误，D正确。

故选BD。

7．               不是绝对光滑（或存在摩擦）     大于

【详解】（1）[1]．若测得C、A间距离为x0，则弹簧被压缩至C点时具有的弹性势能

（2）[2]．小球从A到B的运动的平均速度即为A点的速度，则

小球与弹簧在A点分离，则分离时的动能

（3）[3][4]．由于实际上桌面不是绝对光滑（或存在摩擦），导致存在系统误差，因此EP大于EK。

8．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小圆柱的线速度大小为

   ①

设物件P从A点开始运动的过程中水平圆盘转过的圆心角为，则有

   ②

物件P的速度等于小圆柱速度在沿AO方向的分量，即

   ③

根据动能定理有

   ④

联立①~④式解得

   ⑤

（2）当水平圆盘转过四分之一圈时，小圆柱的速度在沿AO方向的分量最大，则速度达到最大值v，且之后小圆柱在沿AO方向的分量开始减小，所以此时物件P将与T形支架分离，此后以v做匀速直线运动。水平圆盘的转动周期为

   ⑥

由题意可知从物件P与T形支架分离到P运动到O点所经历的时间为，这段时间内物件P的位移大小为

   ⑦

所以AO的距离为

   ⑧

联立①⑥⑦⑧解得

   ⑨

（3）设P、Q相碰后整体的速度大小为v0，根据动量守恒定律有

   ⑩

设PQ整体在段做匀减速运动的加速度大小为a，有

   ⑪

根据运动的周期性可知，相邻两个PQ整体运动到B点的时间差为T，根据匀减速运动的逆过程可得

   ⑫

联立①⑩⑪⑫得

   ⑬

9．（1）；（2）倍

【详解】（1）根据牛顿第二定律可得，小物块的加速度大小为

滑板的加速度大小为

根据题意可知，从小物块滑上滑板到滑板右端到达凹槽右端过程，小物块一直做匀减速运动，滑板一直做匀加速运动，设运动时间为，对于滑板

解得

对于小物块

解得

故滑板的长度为

（2）小物块到达半圆轨道最低点时的速度为

设小物块可以到达点，根据机械能守恒定律可得

解得小物块在点速度为

说明小物块到不了点，另一小物块以相同的初速度同样从平台滑上静止的滑板，减速过程的加速度大小与减速过程的加速度大小一样，故为了能使到达点，滑上滑板后，滑板与凹槽右端碰撞前，与必须先达到共速，根据动量守恒可得

假设刚好到达点，则有

整个过程与滑板因为相对滑动产生的内能为

根据能量守恒可得

由以上式子代入数据整理可得

解得

或（舍掉）

故至少是的倍。

10．（1）；（2）能从点离开，

【详解】（1）小滑块从到的过程，根据动能定理可得

解得

由题意可知

解得

（2）小滑块从点后受到的合力大小为

假设小滑块可以从运动到，该过程克服合力做功为

故滑块可以从点离开区域，根据动能定理可得

解得

11．（1）3mg；（2）0.5m

【详解】（1）小球从开始释放到到达Q点由动能定理

在Q点时

解得

FNQ=3mg

（2）两球碰后做平抛运动，则由

可知位移

则PQ碰后的速度之比为

两球碰撞时由动量守恒

能量关系

解得

12．（1）30N；（2）1700N

【详解】（1）运动员在AB段匀加速下滑，有

               ①

 由牛顿运动定律可得

       ②

代入数据解得滑动摩擦力的大小

f = 30N              ③

（2）运动员从B点运动到C点过程，由机械能守恒定律可得

    ④

经过C点时，有

        ⑤

代入数据解得运动员经过C点时受到的支持力的大小

             ⑥