2020年高考物理专题卷：专题05（功和功率；动能和动能定理；重力做功与重力势能；功能关系、机械能守恒定律及其应用）

2020年高考物理专题卷：专题05（功和功率；动能和动能定理；重力做功与重力势能；功能关系、机械能守恒定律及其应用）

‎ ‎ ‎2020年高考物理专题五 考点范围：功和功率；动能和动能定理；重力做功与重力势能；功能关系、机械能守恒定律及其应用 一、 选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）‎ ‎1．关于机械能下列说法中正确的是 ‎ ‎（ ）‎ A．做匀速运动的物体，其机械能一定守恒 B．做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒 C．如果合外力对物体做功为零，物体的机械能可能增加 D．只要有摩擦力存在，机械能一定减少 ‎2．测定运动员体能的一种装置如右图所示，运动员的质量为m1，绳栓在腰间沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮摩擦与质量），悬挂重物m2。人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v向右运动，下面四种说法正确的是 ‎（ ）‎ A．人对传送带不做功 B．人对传送带做正功 C．传送带对人做负功 D．人对传送带做功的功率为m2gv ‎3．如右图所示，质量为m的物体在与水平方向成θ的恒力F作用下以加速度a做匀加速度直线运动，已知物体和地面间的动摩擦因数为μ，物体在地面上运动距离为x的过程中力F做功为 ‎ ‎（ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎4．如右图所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图所示。取g=10m/s2，则 ‎ ‎（ ）‎ A．第1s内推力做功为1J B．第2s内物体克服摩擦力做的功W=2.0J C．第1.5s时推力F的功率为2W D．第2s内推力F做功的平均功率 ‎5．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，如右图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为 ‎ ‎（ ）‎ A．120km/h B．240km/h - 5 -‎ C．360km/h D．480km/h ‎6．质量为l.0kg的物体以某初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的情况如下图所示，则下列判断正确的是（g取10m/s2） ‎ ‎（ ）‎ A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.20‎ B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.25‎ C．物体滑行的总时间为5.0s D．物体滑行的总时间为4.0s ‎7．在2011年5月15日进行的国际田联钻石联赛上海站中，首次尝试七步上栏的刘翔以13秒07创项目赛季最好成绩夺冠。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如下图所示，假设刘翔的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，克服阻力做功为W阻，则在此过程中 ‎ ‎（ ）‎ A．刘翔的机械能增加了 B．刘翔的重力做功为 C．刘翔自身做功为 D．刘翔自身做功为 ‎8．如右图所示，2011年5月27日在国际泳联大奖赛罗斯托克站中，中国选手彭健烽在男子3米板预赛中以431.60分的总成绩排名第一，晋级半决赛。若彭健烽的质量为m，他入水后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，在水中下降高度h的过程中，他的（g为当地重力加速度） ‎ ‎（ ）‎ A．重力势能减少了mgh B．动能减少了Fh C．机械能减少了（F+mg）h D．机械能减少了Fh ‎9．如右图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中 ‎ ‎（ ）‎ A．圆环机械能守恒 B．橡皮绳的弹性势能一直增大 C．橡皮绳的弹性势能增加了mgh D．橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大 ‎10．如右图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为R，圆环上套有质量分别为m和2m的小球A、B（均可看作质点），且小球A、B用一长为2R的轻质细杆相连，在小球B从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（已知重力加速度为g），下列说法正确的是 ‎ ‎（ ）‎ - 5 -‎ A．B球减少的机械能等于A球增加的机械能 B．B球减少的重力势能等于A球增加的重力势能 C．B球的最大速度为 D．B球克服细杆所做的功为 二、非选择题（本题共6小题，共60分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）‎ ‎11．（8分）运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目。如下图所示，运动员驾驶摩托车的在AB段加速，到B点时速度为v0＝20m/s，之后以恒定功率P＝1.8kw冲上曲面BCDE，经t＝13s的时间到达E点时，关闭发动机后水平飞出。已知人和车的总质量m＝180 kg，坡顶高度h＝5m，落地点与E点的水平距离x＝16m，重力加速度g＝10m/s2。求摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功。‎ ‎12．（10分）液化石油燃气汽车简称LPG汽车，该燃气汽车的CO排放量比汽油车减少90%以上，碳氢化合物排放减少70%以上，氮氧化合物排放减少35%以上，是目前较为实用的低排放汽车。如下图所示为一辆燃气车，为检验刹车功能，进行了如下实验：在路旁可以竖起一标志杆，车以v0=72km/h的速度匀速行驶，当车头距标志杆s=20m时，实验室工作人员向司机下达停车的指令，司机经时间t0=0.8s（即反应时间）后开始刹车，若车在标志杆前停止运动则符合安全要求，已知车与驾驶员总质量为M=1000kg，g=10m/s2。求：‎ ‎（1）刹车过程中的制动力至少多大？‎ ‎（2）现把该车改装为双动力系统，在平路行驶时，只采用燃气动力驱动，发动机的额定功率为15kw，能获得的最大速度为v1=15m/s。当车驶上路面情况相同倾角为37°足够长的斜坡时，采用电力与燃气双动力系统发动机的总功率为34kw，保持该功率不变，经过20s达到最大速度，求t=45s时车沿斜面运动的路程。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）‎ - 5 -‎ ‎13．（10分）如下图所示，水平轨道AB与位于竖直面内半径为R=0.90 m的半圆形光滑轨道BCD相连，半圆形轨道的BD连线与AB垂直。质量为m=1.0kg可看作质点的小滑块在恒定外力F=17.5N作用下从水平轨道上的A点由静止开始向右运动，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5。到达水平轨道的末端B点时撤去外力，已知AB间的距离为x=1.8m，滑块进入圆形轨道后从D点抛出，求滑块经过圆形轨道的B点和D点时对轨道的压力是多大？（g取10m/s2）‎ ‎14．（10分）如下图所示，在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动。某时刻将一质量为m，可视为质点的小滑块轻放到车面最右端，滑块刚好距B端处的C点相对小车静止，设定平板车上表面各处粗糙程度相同。求滑块和平板车摩擦产生的内能。‎ - 5 -‎ ‎15．（8分）如下图所示，设AB段是距水平传送带装置高为H=1.5m的粗糙斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=5m，与货物间的摩擦因数为μ=0.4，皮带轮的半径为R=0.2m，转动的角速度为ω=15rad/s。设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失，从B点运动到C点所用时间是1.5s，且知货物从B点开始做匀减速运动，到达C点前已相对传送带静止，试求货物在斜面上运动时克服摩擦力所做的功。（g取10m/s2）‎ ‎16．（14分）如下图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向左做匀减速运动，到达小A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m，，小球质量为m=0.5kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，g取10m/s2。试求：‎ ‎（1）求摆线能承受的最大拉力为多大？‎ ‎（2）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数μ的范围。‎ - 5 -‎ ‎ ‎ - 5 -‎