2021届高考物理一轮复习计算题专项训练：功和能

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 2021届高考物理一轮复习计算题专项训练：功和能1.如图所示，质量分别为的物块甲、乙之 间用一劲度系数为的轻弹簧连接，时在物块甲上施加竖直向上的拉力，使物块甲由静止开始向上以恒定的加速度运动，时物块乙刚好离开水平面。已知整个过程中弹簧始终没有超过弹性限度，弹簧储存的弹性势能为(为弹簧的形变量)，重力加速度。1.物块乙刚好离开水平面时，物块甲的重力势能增加量为多少？2.拉力的最小值和最大值分别为多大？3.上述过程中弹簧对物块甲做了多少功；2.如图所示，一个质量为m的木块，以初速度冲上倾角为θ的斜面，沿斜面上升L的距离后又返回运动．若木块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：(1)木块上升过程中重力的平均功率是多少？木块的重力势能变化了多少？(2)木块从开始运动到返回到出发点的过程中滑动摩擦力做的功是多少？重力做的功是多少？全过程重力势能变化了多少？3.如图所示,一个半径的圆形靶盘竖直放置,两点等高且相距,将质量为的飞镖从点沿方向抛出,经落在靶心正下方的点处.不计空气阻力,重力加速度取。求:

(1)飞镖从点抛出时的速度大小;
(2)飞镖从处抛出到落到处的过程中减少的重力势能;
(3)为了使飞镖能落在靶盘上,飞镖抛出的速度大小应满足什么条件?4.中国生产的龙门吊名声在外,占据了全球龙门吊80%的市场。如图所示,某国产龙门吊吊机通过驱动电机将重物从A处吊至B处。重物在水平方向上做速度为的匀速直线运动;竖直方向的初速度为零,加速度恒为,方向竖直向上。已知重物的质量为间的水平距离为。忽略空气阻力和吊绳的质量。g取。求(1)重物由A开始运动20 s时的速度大小和方向;(2)由A到B重物克服重力做的功W及重物刚到达B处时,吊绳拉力的功率P。5.某汽车在某次测试过程中的相关数据如表所示，请根据表中数据回答问题.行驶中整车质量1500 kg额定功率80 kW加速过程车辆从静止加速到72 km/h所需时间为20 s制动过程车辆以36 km/h行驶时的制动距离为5.0 m某天张华驾驶该汽车从甲地点沿平直公路到乙地点，张华启动汽车后先以恒定的加速度（该加速度大小与测试过程中加速过程的加速度大小相同）运动一段时间，汽车功率达到额定功率后，保持额定功率继续行驶，汽车达到最大速度后以最大速度行驶，快到乙地点时，开始制动汽车，刚好到乙地点停下.已知汽车在平直公路上沿直线行驶时所受阻力f大小恒定，为制动过程中汽车所受阻力的，甲地点到乙地点的距离为，取重力加速度.（1）求汽车在平直公路上行驶的最大速度.（2）张华由甲地点到乙地点共经历多长时间？6.如图所示，我国高速铁路使用的和谐号动车组由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车.某列动车组由8节车厢组成，其中车头第1节、车中第5节为动车，其余为拖车，假设每节动车和拖车的质量均为，每节动车提供的最大功率，重力加速度g取.（1）假设动车组行驶过程中每节车厢所受阻力f的大小均为车厢重力的0.01，若该动车组从静止以加速度加速行驶.求：①此过程中第5节和第6节车厢间作用力的大小；②动车组以此加速度行驶时所能持续的时间.（2）若行驶过程中动车组所受阻力的大小与速度成正比，两节动车带动6节拖车的动车组所能达到的最大速度为.为提高动车组速度，现将动车组改为4节动车带动4节拖车，则动车组所能达到的最大速度为，求与的比值.7.某汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车质量为5000 kg，汽车在运动中所受阻力的大小恒为汽车重力的0.1倍.（g取）（1）若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是多少？当汽车速度达到5 m/s时，其加速度是多少？（2）若汽车以的加速度启动，则其匀加速过程能维持多长时间？8.在离地面80 m处无初速度释放一小球，小球质量为，不计空气阻力，g取，取最高点所在水平面为参考平面，求：(1)在第2 s末小球的重力势能．(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量．

                   
答案以及解析1.答案：1.48 J  2.240 N； 480 N  3.12 J 解析：1.初始时，设弹簧的压缩量为，则有，所以，设乙刚好离开水平面时弹簧的伸长量为，则有，所以，则在此过程中甲上升的高度为，物块甲的重力势能增加量为.2.由,得甲的加速度大小，当弹簧处于压缩状态时，甲受的弹力向上，故有，当弹簧的压缩量x最大时，F最小，此时，所以，代入数据得，当弹簧处于伸长状态时，甲受的弹力向下，故有，当弹簧的伸长量x最大时.F最大，此时,所以，代入数据得。3.弹簧的弹性势能改变量,由知弹性势能减少了，则弹簧对甲做了 12 J的正功.2.答案：(1)(2)解析：(1)木块向上运动的过程做匀减速直线运动，其平均速度是，经历的时间，上升过程中重力做的功是，所以，木块上升过程中重力的平均功率是(负号表示物体克服重力做功)，木块的重力势能变化了.(2)木块在斜面上运动受到的摩擦力，上升过程和返回过程滑动摩擦力大小相等，与运动的方向相反，总是做负功．所以全过程滑动摩擦力做的功是.由于物体又回到了出发点，所以重力做的功，全过程重力势能没有变化．3.答案：(1)飞镖从点抛出时的速度大小(2)飞镖下降的高度则重力势能的减小量(3)根据，由联立解得4.答案：(1),方向与水平方向成45°角斜向上(2)解析：(1)重物由A开始运动20 s时,竖直方向的速度大小为此时的速度大小为联立代入数据解得设此时速度方向与水平方向的夹角为θ,则解得,即速度方向与水平方向成45°角斜向上(2)设由A到B重物运动的时间为t,则有水平方向:竖直方向:联立代入数据可解得该过程重物克服重力做的功重物刚到达B处时,竖直方向的速度大小为竖直方向根据牛顿第二定律,有联立并代入数据可解得此时吊绳拉力的功率5.答案：（1）由题表中数据知汽车加速过程的加速度大小为汽车制动过程的加速度大小为则制动过程所受阻力大小为汽车行驶过程中受到的阻力大小为汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，由得.（2）汽车匀加速过程中，由牛顿第二定律可知解得故匀加速过程中的最大速度，加速时间为，加速距离为制动过程所用的时间为，制动距离为功率达到额定功率后，汽车在变加速及匀速过程有其中联立解得故从甲地点到乙地点共经历的时间为.6.答案：（1）①以第6、7、8节车厢为整体进行分析，总质量为，整体所受拉力为F，根据牛顿第二定律有代入数据解得.②设每节动车提供的牵引力为F，动车匀加速行驶能达到的最大速度为，对整个动车组进行分析，根据牛顿第二定律，有则代入数据解得持续时间.（2）动车组以最大速度行驶时有，其中k为比例系数.依据公式，有解得.解析：解答该题需要注意对整体法的应用，如求第5节和第6节车厢间的作用力，需将第6、7、8节车厢看作整体分析.动车的速度需要灵活运用公式分析.7.答案：（1）当汽车的加速度为零时，汽车的速度v达到最大值，此时牵引力与阻力相等，故最大速度为由，得速度时汽车的加速度为.（2）汽车以的加速度启动时，当功率增大到额定功率时，匀加速运动达到最大速度，即由于此过程中汽车做匀加速直线运动，满足故匀加速过程能维持的时间.8.答案：(1)-40 J(2)50 J；减少50 J解析：(1)在第2 s末小球所处的高度：重力势能说明小球在参考平面的下方．(2)在第3 s末小球所处的高度第3 s内重力做功：，即小球的重力势能减少50 J.