专题02 功、能、动量 专题训练 -2024届高考物理二轮复习

寓教于乐 快乐成材 专题02功、能和动量 一、自行车（宝山） 自行车是一种通常的代步交通工具，给我们的日常生活带来了方便。 4．如图甲所示，质量为 60 kg 的人骑着一辆质量为 20 kg 的自行车，以 5 m/s 的速度在笔直的水平马路上匀速行驶，遇红灯后在距停车线 10 m 处开始刹车，假设刹车后自行车做匀减速直线运动。甲 v （1）（计算）试问在刹车过程中自行车受到的阻力至少应为多少 N？ （2）设刹车过程中某时刻自行车的速率为 v，在由初速度 5 m/s 减速至 v 的过程中自行车克服阻力做的功为 W，则如图乙所示的 W – v 图像中正确的是 乙 A W v O C W v O D W v O B W v O 三、太阳能（宝山） 太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既便捷又环保。 5．（计算）太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽车的一种新型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积 S = 8 m2，太阳光照射到电池板单位面积上的辐射功率 P0 = 1 kW/m2，对电动机的供电效率 η1 = 15%，提供的电压 U = 120 V，电动机的内阻 r = 2 Ω，实验车内部机件摩擦的能耗率 η2 = 10%，在水平路面行驶时车受到的阻力 Ff = 150 N。求这辆实验车在该路面上行驶的最大速率。 二、钟摆力学原理（崇明） 摆钟是最早能够精确计时的一种工具。十七世纪意大利天文学家伽利略研究了教堂里吊灯的运动，发现单摆运动具有等时性，后人根据这一原理制成了摆钟，其诞生三百多年来，至今还有很多地方在使用。 完成下列问题（10 分） 7．如图，一单摆的摆长为 L，摆球质量 m，用力将摆球从最低点 A 在竖直平面内向右缓慢拉开一个偏角 θ（θ < 5°），到达 B 点后从静止开始释放。刚释放摆球的瞬间，摆球的回复力大小为________。摆球从释放开始到达最低点 A 的时间为______________。mg A B O 8．（计算）接上题，如摆球静止在 A 点时，给摆球一个水平向左的冲量 I，使得摆球能够继续绕悬挂点 O 在竖直平面内做一个完整的圆周运动，则需要的最小冲量为多少？ 五、新能源汽车（崇明） 新能源车以其环保、智能等优势越来越受到广消费者的青睐，新能源车将逐步替代传统燃油汽车成为家庭用车的主流。某款国产纯电四驱 SUV 汽车，其说明书的相关数据如下：重量 2 440 kg，搭载了 108.8 kW·h 大容量电池，电池能量密度为 150 W·h/kg。续航里程（充满电后汽车能行驶的最大路程）635 公里，百公里耗电 17.6 kW·h。最高时速达到 180 km/h。零至 100 km/h 加速时间 4.4 秒。 请完成下列问题（34 分） 22．电动汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率 P 随时间 t 的变化如图所示．假定汽车所受阻力的大小 f 恒定不变。下列描述该汽车的速度 v 随时间 t 变化的图像中，可能正确的是（其中 a = ，b = ）（ ）O t1 t2 t P1 P2 P A O t1 t2 a v b t B O t1 t2 a v b t D O t1 t2 a v b t C O t1 t2 a v b t 23．若两辆汽车做碰撞安全试验，汽车甲的质量 2 000 kg，汽车乙的质量为 1 500 kg，两车碰撞前后的速度随时间变化的图像如图所示．碰撞过程中，系统的总动量_________（填“守恒”或“不守恒”），汽车甲受到的合外力大小为________N。30 1 20 40 v/m·s−1 t/s 甲 乙 乙 甲 2 3 10 O 二、颠羽毛球（奉贤） 小岩同学通过练习颠羽毛球来提高手眼协调能力和反应速度。在某次颠球时，羽毛球拍将原来静止的质量为 m 的羽毛球以初速度 v0 竖直向上击出，若将羽毛球击出的瞬间确定为零时刻，且羽毛球在运动过程中所受空气阻力大小 f 与其速率 v 的关系满足 f = kv（k 为常数），当羽毛球落回至击出点时速度大小为 vt，不计风力，则 1．（2分）k 的单位为_________________（用国际制基本单位表示）； 2．（3分）在此次击球过程中，羽毛球拍对羽毛球做的功 W 与 mv02 的大小关系是（ ） A．W = mv02 B．W > mv02 C．W < mv02 D．无法确定 3．对于羽毛球从被击出到落回至击出点的运动过程， （1）（3分）若规定竖直向上为正方向，则羽毛球的速度–时间（v – t）图像，可能的是（ ） O t O t O t O t A B C D v0 v v0 v v0 v v0 v − vt