专题精准强化5 功与功率 动能定理-【创新教程】2027年高考物理艺考生文化课百日冲关课时作业

|物理 专题精准强化5功与功率 [A组 基础达标练] 1.如图所示，直角杆AOB位于0 a FA 竖直平面内，OA水平，OB 竖直且光滑，用不可伸长的 轻细绳相连的两小球a和b b B 分别套在OA和OB杆上，b 球的质量为1kg,在作用于a球的水平拉力F 的作用下，a、b均处于静止状态，此时a球到O 点的距离l1=0.3m,b球到O点的距离h =0.4m.改变力F的大小，使a球向右加速运 动，已知a球向右运动0.1m时速度大小为 6m/s.g=10m/s2,则在此过程中绳对b球的 拉力所做的功为 () A.33JB.32JC.19JD.10J 2.（多选)某中学运动会的铅球比赛中，某同学 将一铅球斜向上抛出.不计空气阻力，则下 列关于该铅球在空中运动的动能Ek与时间 t、水平位移x之间的关系图像，可能正确 的是 ) 3.一质量为1kg的物体在水 E小 平拉力的作用下，由静止开 4 始在水平地面上沿x轴运 2 动，以出发点为x轴零点，01234xm 物体的动能E与物体坐标x的关系如图所 示.物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重 力加速度大小取10m/s2.下列说法正确的是 A.在x=1m时，拉力的大小为2N B.在x=4m时，拉力的功率为12W C.从x=0运动到x=4m的过程中，物体 克服摩擦力做的功为8J D.从x=0运动到x=2m的过程中，拉力 的冲量大小为6√2kg·m/s ⑧错题序号： 动能定理 @错因分析： 4.(多选)如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端 固定在水平地面上，一质量为m的小球，从 离弹簧上端正上方高h处由静止释放.某同 学在研究小球落到弹簧上之后继续向下运 动到最低点的过程中，他以小球开始下落的 位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴 Ox,得出小球所受弹力F的大小随小球位 置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气 阻力，重力加速度为g.以下判断正确的是 x h+x0h+2x无 甲 A.当x=h十2x。时，小球的动能最小 B.最低点的坐标x=h十2xo C.当x=h十2x。时，小球的加速度为一g, 且弹簧弹力大小为2mg D.小球动能的最大值为mgh+m 2 5.(多选)“辘轳”是中国古代取水的重要设 施，如图甲所示通过转动手柄将细绳均匀 缠绕到半径为R的转筒上，就可以把下端 所系的水桶从井中提起.若某次转动手柄 的角速度ω随时间t变化的图像如图乙所 示，经过时间2t。,转筒的角速度从0均匀 增加到wo,经3t。时间把静置于井底的水 桶提升到井口，水桶和桶中水的总质量为 m,重力加速度大小为g,水桶可看成质点. 下列说法正确的是 细绳 水桶 2to 3to 甲 乙 A.0~2t。,水桶做初速度为零的匀加速直 线运动 B.水井的深度为wRt 162 C.把水桶从井底提升到井口的过程中克服 重力做功的平均功率为"m8尽 2 D.把水桶从井底提升到井口的过程中水桶 和桶中水所受合力做功为mR 2 6.如图所示为一种潮汐发电示意图，左方为陆 地和海湾，右侧为大海，中间为水坝，其下有 通道，水流经通道即可带动发电机工作.涨 潮时开闸蓄水，落潮时开闸放水，均在内外 水面高度相同时关闭闸门.设海湾的平均面 积为S,每次涨落潮海湾内外水位落差为h, 一天涨潮、落潮各一次.水的密度为ρ，重力 加速度为g,设一天的时间为t.则 ( ) 海湾 海湾 陆地 水坝 陆地 水坝 A.一次落潮时流出海湾的海水质量为2Sh B.一次落潮时海水流经通道对发电机做的 功为2pSgh C.一天内海水流经通道对发电机做功的功 率为Sgh D.一天内海水流经通道对发电机做功的功 率为20Sgh t [B组创新应用练] 7.(多选)如图所示，内壁光滑的玻璃 管竖直固定在水平地面上，管内底 B 部竖直放置处于自然长度的轻质 弹簧.用轻杆连接的两小球A、B 的质量分别为m和2m(球的直径 比管的内径略小)，重力加速度为 7minnmn g,现从弹簧的正上方释放两球，则从A球 与弹簧接触起到运动至最低点的过程中，下 列说法正确的是 ( A.杆对A球做的功大于杆对B球做的功 B.A球克服弹簧弹力做的功是杆对A球做 功的倍 C.弹簧和杆对A球做功的总和等于A球机 械能的增量 D.A球到最低点时杆对B球的作用力等 于4mg 8.(2025·广东卷，14)如图所示，用开瓶器取 出紧塞在瓶口的软木塞时，先将拔塞钻旋入 163 专题精准强化丨 木塞内，随后下压把手，使齿轮绕固定支架 上的转轴转动，通过齿轮啮合，带动与木塞 相固定的拔塞钻向上运动.从0时刻开始， 顶部与瓶口齐平的木塞从静止开始向上做 匀加速直线运动，木塞所受摩擦力f随位移 大小x的变化关系为f=f,〔1一若引，其中 f。为常量，h为圆柱形木塞的高，木塞质量 为m,底面积为S,加速度为a,齿轮半径为 r,重力加速度为g,瓶外气压减瓶内气压为 △p且近似不变，瓶子始终静止在桌而上. (提示：可用f一x图线下的“面积”表示f 所做的功)求： 把手 装轴一 拨赛钻 固定支架 软木塞 瓶子 齿轮啮合 简图 (1)木塞离开瓶口的瞬间，齿轮的角速度ω. (2)拔塞的全过程，拔塞钻对木塞做的功W. (3)拔塞过程中，拔塞钻对木塞作用力的瞬 时功率P随时间t变化的表达式.丨物理 6.D[通信卫星受到的万有引力 大小为F=GMm,由于不知道三 颗通信卫星的质量大小关系，所 以三颗通信卫星受到地球的万有 引力大小不一定相等，故A错 误；三颗通信卫星若要全面覆盖， 则其如图所示 由几何关系可知，∠AOB=120°，∠AOC=60°，其中OA 为地球半径R,由几何关系有cos60°二光，解得OC= 2R=R十h,即h=R,所以通信卫星高度至少为R.故BC 错误：根据W仍mR十在地球表西GM心三 联立解得受故D正确门 7.C[设地球表面的重力加速度为g,某球状天体表面的 重力加速度为g',弹簧的劲度系数为，根据简谐运动的 对称性有k·4A一mg=mg,k·2A一mg'=mg',可得 82张AA可得马2，设菜球状天体的丰径为 m8 P,·号r(nR)3·2 R,在星球表面，有G (nR)2 =mg ·xR· G P3 =mg,联立可得A=名.] Pe n 8.A 对地球：(1Au)2 GMm =m 4元X1AU T 对海卫二，GMm=m4g r2 →r= AU,A对 M=aM'_ 专题精准强化5功与功率动能定理 1.A[a球向右运动0.1m时，由几何关系得，b上升距离 为h1=0.4m-√0.5-0.4m=0.1m,此时细绳与水 平方向夹角的正切值为1an0=是，可知c0s0=专，sin0 =号，由运动的合成与分解知识可知sin日=Ucos日， 可得4=8m/s,以b球为研究对象，由动能定理得WF 一mgh=2m心，代入数据解得We=33J,故A正确.] 2.BD[设该铅球质量为，刚开始斜抛时初速度大小为 %,与水平方向的夹角为日，则经过时间t,其动能为Ek= mw-子m(d+g=号ma,cos0)产+2n(sin9 1 一gt),则Ek与t为非线性关系，图像为抛物线的一部 分，且Ek先减小后增大，故A错误，B正确；铅球做斜上 抛运动，水平方向有x=cos日·t,所以Ek= 合m(cos》+之m(e,sin9-00。r）,可知B与 1 x也为非线性关系，其图像也是抛物线的一部分，且E 先减小后增大，故C错误，D正确.门 3.D[根据动能定理可知，图像斜率的绝对值代表物体所 受合力的大小，即从x=0运动到x=2m的过程中，合 力大小为F合1=2N,从x=2m运动到x=4m的过程 中，合力大小为F合=1N,物体所受摩擦力大小为f= 35 mg=4N,则拉力大小分别为F1=6N,F。=3N,故A错 E=2m/s, 误；在x=4m时，物体的速度大小为0√m 拉力的功率P=F,v=6W,故B错误；从x=0运动到 x=4m的过程中，物体克服摩擦力做的功W=mgx= 16J,故C错误：在x=2m时，物体的速度大小为= /2E=22m/s,从z=0运动到x=2m的过程中，物 m 体运动的时间=兰=2s,拉力的冲量大小为1=F,1= 0 6√2kg·m/s,故D正确.] 4.CD[由题图乙可知小球在x=h十x。处重力与所受弹 力大小相等，又小球在x=h处时有向下的速度，由运动 的对称性可知小球在x=h十2x。处有向下的速度，到达 最低点后再经过x=h十2x。处有向上的速度，故最低点 的坐标不是h十2xo,且小球在x=h十2x。处动能不是最 小，故A、B错误；由题图乙可知mg=kx(k为弹簧的劲 度系数)，当x=h十2x。时，弹簧的压缩量为2x。,此时的 弹力大小为2mg,根据牛顿第二定律可得小球的加速度 为a=mg一F=mB二2m竖=一g,故C正确：小球在工=h 172 十x。处时，弹簧的压缩量为x。,小球所受弹簧弹力与重 力等大反向，此时小球的动能最大，根据动能定理有 mgh十)+w联=E-0,依题可得w华=-0+m坚， 2 1 所以Eax=mgh十之mgo,故D正确.] 5,AD[转筒边缘上，点的线速度大小等于水桶的速度大 小，根据线速度与角速度的关系有0=ωR,因0~2t。内， w与t成正比，所以水桶的速度？与t成正比，即水桶做 初速度为零的匀加速直线运动，故A正确；图乙中0一 3。内图像与时间轴所包围的面积表示把水桶从井底提 升到井口过程中转筒转过的角度，设为，则日= t。十+3》=20，。，故水并的深度为h=R=2m,R1。,故 2 B错误；把水桶从井底提升到井口的过程中克服重力做 的平均功率为D=mg·2,K1=2m 3to C错误；根据动能定理可知，把水桶从井底提升到井口的 过程中合力对水桶和桶中水微功为W÷=乞mu一0= aR=R故DE骑.] 6C[一次落潮时流出海湾的海水质量为pSh,故A错 误；一次落潮时海水流经通道对发电机做的功为g· 0.5h=pShg·0.5h=0.5pSgh,故B错误：一天内海水 流经通道两次，海水流经通道对发电机做的总功为 Sgh,对应海水流经通道对发电机做功的功率为 Sgh,故C正确，D错误.] 7,BC[杆对A球的作用力与杆对B球的作用力大小相 等，两球的位移相同，所以杆对A球做的功与杆对B球 做的功数值相等，故A错误；设A球克服弹簧弹力做的 功为W1,A下降的高度为h,杆对A球做的功为W2,则 杆对B球做功为一W2,由动能定理，对A球有gh一 W1+W2=0,对B球有2mgh一W2=0,联立解得W1= 停W:,即A球克服弹簧弹力微的功是杆对A球做的功 的号倍，故B正确：根据功能关系知，弹簧和杆对A琼微 功的总和等于A球机械能的增量，故C正确；若A球从 弹簧原长处释放，刚释放时A、B整体的加速度大小为 g,方向竖直向下，根据简谐运动的对称性知，A球到最 低点时整体的加速度大小为g,方向竖直向上，现A球 从弹簧正上方下落，A球到最低，点时弹簧压缩量比从弹 簧原长处释放时的大，则弹力比从弹簧原长处释放时的大， 整体所受的合力增大，加速度将大于g,所以A球到最低，点 时整体的加速度大小大于g,方向竖直向上，在最低，点，对B 球，由牛顿第二定律得F-2mg=2ma>2g,则得A球到最 低点时杆对B球的作用力F>4mg,故D错误.] 8.解析：(1)木塞的末速度等于齿轮线速度，对木塞，根据 运动学公式=2ah, 根据角速度和线速度的关系v=r, 联立可得w=2a (2)根据题意画出木塞摩擦力与运动距f+ 离的关系图如图所示 可得摩擦力所做的功为 w:=-2fb, h x 对木家，旅据动能定型W+W一mgh=合m-0, 1 解得W=mah+mgh+2fh. (3)设开瓶器对木塞的作用力为F,对木塞，根据牛顿第 1 二定律F一mg-f=ma,速度u=at,位移x=2at, 开瓶器的功率P=F,联立可得 P=magt+ma't+foat- foaxt. 2h 答案：(1)w= v√2ah (2)W=mak+mgh+宁f,h (3)p-magt+ma'tfoat 专题精准强化6功能关系机械能守恒定律 能量守恒定律 1.AC[从静止释放到球C落地前的过程，A、B、C三球组 成的系统，只有重力做功，机械能守恒，A正确：从静止 释放后A、B两球先加速后减速，动能先增加后减少，而 A、B、C三球组成的系统机械能守恒，则球C的机械能先 减少后增加，B错误；当球A的加速度为0时速度达到 最大值，此时杆对球的作用力为0，则此时球C只受重力 作用，加速度大小为g,C正确；球C落地前瞬时，A、B两 球的速度为零，对A、B、C三球组成的系统，有2mgL= 号×2mv,解得0=V2gL,D错误. 2.B「设上升的最大高度为h,根据功能关系有f·2h=E 号=三根据能量守恒定律可得E=mgh+h,解得mg =是E历=子E,则了=子g,若在上升降段离出发点H 处动能和重力势能相等，由能量守恒定律有E十mgH= E-fH,E=E,=mgH,联立解得E=三E,故B正确] 35 练习册参考答案」 3.B[根据题意可知，物块A与物块B的速度关系为 Ac0s=g,两物块速度不相等，当物块A经过左侧滑 轮正下方时，有g=℃Acos90°=0，故A、D错误；当物块 A运动到左侧定滑轮正下方时，物块B下降的距离最 大，物块A的速度最大，根据机械能守恒定律有mg (n53-h）=zma心，解得u=2m/s,故B正确：由上 h 1 述分析可知，当物块A经过左侧滑轮正下方时，物块B 的速度为0，则物块B向下先加速后减速，在物块B减速 下降过程中，重力会小于细线拉力，故C错误.门 4.D[将A、B由静止释放，当A与O间的细线与水平方 向的夫角为60时，B下落的高度H=一品 2(3-1)h,由A和B组成的系统机械能守恒得mgH= 之mu+2m,A沿细线方向的分速度与B的速度 大小相等，则有=Acos60°，解得g 4(W3-1)gh 5 故选D.门 5.AD[开始时，根据平衡条件有m。gsin9=mg,解得 m,=sn日a,b的加速度大小相等，对b,根据牛频第二 17m 定律F-T+mg=ma,对a,有T-m.gsin日-m.gcos8 =ma,联立得a=F-m:gcos9 F m。十m m十m元，故A正 确：b下降h,则a上升hsin 0,则a重力势能的增加量为 △E,=mng·hsin日=mgh,故B错误；对a分析，绳的拉 力做的功转化为a的机械能和a摩擦生热，所以绳的拉 力做的功应该大于a机械能增量，故C错误；对系统，合 外力做的功等于动能的增量，即F对b做的功与摩擦力 对a做的功与重力对a和b做的功之和，而重力对b做 正功，对做负功，且绝对值相等，故重力对系统做功之 和为0，则F对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于 a、b动能的增量，故D正确.门 6.D[图乙所示图像的斜率的绝对值表示合外力的大小， 则可知，在0~3m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐减 小，则货物所受的合力逐渐减小，故A错误；在3m~5m 的过程中，图像斜率的绝对值逐渐增大，则可知货物所受 的合力逐渐增大，故B错误；根据图乙可知，在0~3m的 过程中，动能逐渐增大，而随着板车沿着斜面向上运动， 货物的势能也逐渐增大，由此可知，在03m的过程中， 货物的机械能始终增大，故C错误：取x=0处为零势能 面，在x=5m处货物的重力势能E,=mgxsin10°= 10×10×5×0.17J=85J,做出重力势能随位移变化的 图像如图所示 根据图像对比可知，在x=3m AEA 到x=5m之间，根据动能图 85 80 线斜率绝对值的变化趋势与 重力势能斜率比较可知，动 能随位移的变化先慢于重力 3 5 x/m 势能随位移的变化，该过程 中机械能增加，后动能随位移的变化快于重力势能与位 移的变化，该过程中机械能减小，由此可知，在3m一5m 的过程中，机械能先增大后减小，故D正确，门 7.AD[开始轻绳恰好伸直，对B进行分析有mg=kx1,A 速度最大时，C恰好要离开地面，对C进行分析有mg= kx2,此时A速度最大，A所受外力合力为0，则有 ma gsin30°=T=mg十k.x2,解得mA=4m,故A正确；弹 簧开始处于压缩状态后处于拉伸状态，对A、B整体进行 分析可知，A的加速度大小先减小，当A的速度达到最