状元之路高考物理全国通用二轮复习钻石卷高考专题训练功和能含各地联考模拟试题全 13页

高考专题训练　功和能 时间：40分钟　 分值：100分 ‎1．(2013·江苏省南通市二模)某同学用频闪相机拍摄了运动员跳远比赛时助跑、起跳、最高点、落地四个位置的照片，简化图如图所示．则运动员起跳瞬间消耗的体能最接近(　　)‎ A．4 J B．40 J C．400 J D．4 000 J 解析　运动员起跳瞬间消耗的体能等于运动员增加的重力势能．由图可知h＝‎0.5 m，运动员质量取‎60 kg，mgh＝300 J，所以运动员起跳瞬间消耗的体能最接近400 J，选项C正确．‎ 答案　C ‎2.‎ ‎(多选题)(2013·湖南省长沙市模拟)林书豪的奋斗史激励着我们年轻的同学们．如图是被誉为“豪小子”‎ 的纽约尼克斯队17号华裔球员林书豪在美国职业篮球(NBA)赛场上投二分球时的照片．现假设林书豪准备投二分球前先曲腿下蹲再竖直向上跃起，已知林书豪的质量为m，双脚离开地面时的速度为v，从开始下蹲至跃起过程中重心上升的高度为h，则下列说法正确的是(　　)‎ A．从地面跃起过程中，地面支持力对他所做的功为0‎ B．从地面跃起过程中，地面支持力对他所做的功为mv2＋mgh Z|xx|k ‎ C．离开地面后，他在上升过程和下落过程中都处于失重状态 D．从下蹲到离开地面上升过程中，他的机械能守恒 解析　从地面跃起过程中，地面支持力对他作用的位移为零，根据功的定义，所做的功为0，选项A正确，B错误．离开地面后，他在上升过程和下落过程中都处于失重状态，选项C正确．从下蹲到离开地面上升过程中，他的机械能不守恒，选项D错误．‎ 答案　AC ‎3.‎ ‎(2013·辽宁省五校联考)将一小球从高处水平抛出，最初2 s内小球动能Ek随时间t变化的图线如图所示，不计空气阻力，重力加速度g＝‎10 m/s2.根据图象信息，不能确定的物理量是(　　)‎ A．小球的质量 B．小球的初速度 C．最初2 s内重力对小球做功的平均功率 D．小球抛出时的高度 解析　小球平抛初动能为5 J，可得mv＝5 J,2 s末小球竖直速度为gt＝‎20 m/s,2 s末小球动能m(v＋202)＝30 J，联立可解得小球的质量和初速度．最初2 s内重力对小球做功mgh＝mg·gt2，由P＝W/t可以确定最初2 s内重力对小球做功的平均功率．不能确定小球抛出时的高度．‎ 答案　D ‎4.‎ ‎(多选题)(2013·云南省昆明市质检)如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h ‎，若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，下列说法正确的是(　　)‎ A．弹簧与杆垂直时，小球速度最大 B．弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大 C．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mgh D．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh 解析　弹簧与杆垂直时，弹性势能最小，小球重力势能和动能之和最大，选项A错误，B正确．由机械能守恒定律，小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh，选项D正确，C错误．‎ 答案　BD ‎5．(2013·安徽师大摸底)质量为m的物体从静止以g的加速度竖直上升h，对该过程下列说法中正确的是(　　)‎ A．物体的机械能增加mgh B．物体的机械能减少mgh 学*科* ‎ C．重力对物体做功mgh D．物体的动能增加mgh 解析　质量为m的物体从静止以的加速度竖直上升h，重力对物体做功－mgh，所受合外力为mg，合外力做功mgh，由动能定理，物体的动能增加mgh，选项C错误、D正确．物体的机械能增加mgh＋mgh＝mgh，选项A、B错误．‎ 答案　D ‎6．(多选题)(2013·邯郸摸底)质量分别为m1和m2的两个物体A、B ‎，并排静止在水平地面上，如图甲所示，用同方向水平拉力F1、F2分别作用于物体A和B上，作用一段时间后撤去，物体A、B各自滑行一段距离后停止．物体A、B运动的速度时间图象分别如图乙中图线a、b所示，相关数据已在图中标出，已知m1a2，即>，由于m1R)是竖直轨道，CE是水平轨道，CD>R.AB与BC相切于B点，BC与CE相切于C点，轨道的AD段光滑，DE段粗糙且足够长．一根长为R的轻杆两端分别固定着两个质量均为m的相同小球P、Q(视为质点)，将轻杆锁定在图示位置，并使Q与B等高．现解除锁定释放轻杆，轻杆将沿轨道下滑，重力加速度为g.‎ ‎(1)Q球经过D点后，继续滑行距离s停下(s>R)．求小球与DE段之间的动摩擦因数；‎ ‎(2)求Q球到达C点时的速度大小．‎ 解析　(1)由能量守恒定律，‎ mgR＋2mgR＝μmgs＋μmg(s－R)， 学科 ‎ 解得μ＝.‎ ‎(2)轻杆由释放到Q球到达C点时，系统的机械能守恒，设P、Q两球的速度大小分别为vP、vQ，则 mgR＋mg(1＋sin30°)R＝mv＋mv，‎ 又vP＝vQ，联立解得vQ＝ .‎ 答案　(1) ‎(2) ‎13．(2013·北京市海淀区模拟)一般来说，正常人从距地面‎1.5 m高处跳下，落地时速度较小，经过腿部的缓冲，这个速度对人是安全的，称为安全着地速度．如果人从高空跳下，必须使用降落伞才能安全着陆，其原因是，张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用．经过大量实验和理论研究表明，空气对降落伞的阻力f与空气密度ρ、降落伞的迎风面积S、降落伞相对空气速度v、阻力系数c有关(由伞的形状、结构、材料等决定)，其表达式是f＝cρSv2.根据以上信息，解决下列问题．(取g＝‎10 m/s2)‎ ‎(1)在忽略空气阻力的情况下，计算人从‎1.5 m高处跳下着地时的速度大小(计算时人可视为质点)；‎ ‎(2)在某次高塔跳伞训练中，运动员使用的是有排气孔的降落伞，其阻力系数c＝0.90，空气密度取ρ＝‎1.25 kg/m3.降落伞、运动员总质量m＝‎80 kg，张开降落伞后达到匀速下降时，要求人能安全着地，降落伞的迎风面积S至少是多大？‎ ‎(3)跳伞运动员和降落伞的总质量m＝‎80 kg，从h＝‎65 m高的跳伞塔 上跳下，在下落过程中，经历了张开降落伞前自由下落、张开降落伞后减速下落和匀速下落直至落地三个阶段．如图所示是通过固定在跳伞运动员身上的速度传感器绘制出的从张开降落伞开始做减速运动至达到匀速运动时的vt图象．根据图象估算运动员做减速运动的过程中，空气阻力对降落伞做的功．‎ 解析　(1)设人从‎1.5 m高处跳下着地时的安全速度大小为v0，则v＝2gh v0＝＝ m/s＝‎5.5 m/s ‎(2)由(1)可知人安全着陆的速度大小为 m/s，跳伞运动员在空中匀速下降时空气阻力大小等于运动员的重力，则 mg＝cρSv2‎ S＝＝ m2＝‎‎47.4 m2‎ ‎(3)设空气阻力对降落伞做功为Wf，由vt图可知，降落伞张开时运动员的速度大小v1＝‎20 m/s，运动员收尾速度即匀速直线运动的速度v2＝‎5.0 m/s，设在这段时间内运动员下落的高度为h，根据动能定理 mgh＋Wf＝mv－mv 由vt图线和时间轴所围面积可知，在0～3 s时间内运动员下落高度h＝‎‎25 m 带入数据解得W＝－3.5×104 J 说明：由于h是估算值，W＝－3.4×104 J至W＝－3.6×104 J都算正确．‎ 答案　(1)‎5.5 m/s ‎(2)‎‎47.4 m2‎ ‎(3)－3.5×104 J