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第16 讲 功与功率 动能定理及应用
目录
01 课标达标练.......................................................................................................................................................1
题型01 恒力做功的分析和计算.......................................................................................................................1
题型02 两种特殊变力做功的分析和计算.......................................................................................................3
题型03 非特殊变力做功的分析和计算...........................................................................................................4
题型04 功率和功综合问题的分析和计算.......................................................................................................5
题型05 机车启动问题...................................................................................................................................... 6
题型06 动能定理的理解....................................................................................................................................7
题型07 动能定理的基本应用.....................................................................................................................9
题型08 动能定理与图像的“数形结合”.......................................................................................................9
题型09 运用动能定理解决多过程问题...................................................................................................12
题型10 动能定理在往复运动问题中的应用..................................................................................................14
02 核心突破练..................................................................................................................................................... 15
03 真题溯源练..................................................................................................................................................... 18
01 恒力做功的分析和计算
1.(2025·重庆·三模)如图,在某次巴蜀中学趣味运动会中,小蜀手持质量为
的乒乓球拍托着质量为
的球一起沿水平方向匀加速直线跑动。球拍平面与水平面之间的夹角为
。不计球和球拍之间的摩擦力以
及空气阻力,重力加速度为
。则( )
1
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A.乒乓球的加速度大小为
B.手对球拍的作用力为
C.球拍对乒乓球的弹力对乒乓球做正功
D.若小蜀在中途突然带着球拍减速,则乒乓球将做自由落体运动
2.(2025·新疆·三模)一质量为2kg 的物体沿粗糙水平面向右做直线运动,t=0 时刻,对物体施加一个水
平向左的恒力F,如图甲所示,取水平向右为正方向,物体的v-t 图像如图乙所示,求:
(1)恒力F 的大小;
(2)4s 内物体克服摩擦力做的功。
3.【竞技体育与学科知识结合】(2025·福建三明·三模)2025 年4 月13 日,全红婵参加加拿大温莎站世
界杯跳水决赛。如图,全红婵以一定初速度在高台上竖直向上起跳,从距水面
的最高处竖直下落,
入水后沿直线下潜3 m 后速度减为零。重力加速度取
,人运动过程中可简化为质点,不计空气
阻力。求全红婵:
(1)入水前瞬间的速度大小;
(2)入水后,人受竖直方向水的平均作用力与其体重之比。
2
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02 两种特殊变力做功的分析和计算
4.
【传统文化与学科知识结合】(2025·河北廊坊·一模)石磨是把米、麦、豆等粮食加工成粉、
浆的一种工具。如图所示,石磨由下盘(不动盘)和上盘(转动盘)两部分组成。某人在手柄
上施加
方向总与
垂直、大小为
的水平力作用使石磨上盘匀速转动,已知
点到转轴
的距离为
,则
石磨上盘匀速转动一周的过程中摩擦力所做的功约为( )
A.0
B.
C.
D.
5.(2025·山东·模拟预测)(多选)如图所示,在倾角为
的光滑固定斜面上,与斜面平行、劲度系数为
k 的轻弹簧下端连接在垂直斜面的固定挡板N 上,上端连接质量为m 的物块P,质量也为m 的物块Q 紧靠
着P,整个系统处于静止状态。现给Q 施加一平行于斜面向上的拉力,使Q 缓慢移动,到Q 与P 将要分离
时撤去拉力,重力加速度大小为g。则( )
A.此过程中拉力的最大值为
B.此过程中拉力做的功为
C.撤去拉力瞬间弹簧的弹力大小为0
D.撤去拉力瞬间Q 的加速度大小为
6.某星系中有大量的恒星和星际物质,主要分布在半径为2R 的球体内,球体外仅有极少的恒星。球体内
物质总质量为M,可认为均匀分布。如图所示,以星系中心为坐标原点O,沿某一半径方向为x 轴正方向,
3
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在
处有一质量为m 的探测器,向着星系边缘运动。已知万有引力常量为G。
(1)已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,推导探测器在星系内受到的引力大小F 随x 变化的规
律。
(2)求探测器从
处沿x 轴运动到球体边缘的过程中引力做的功W。
03 非特殊变力做功的分析和计算
7.质量为1kg 的物块,初速度为2m/s,在与初速度方向相同的水平拉力F 作用下运动了2m,F 随位移x
变化的关系如图所示。已知物块与水平面间的动摩擦因数为0.1,g 取
。则物块运动2m 时的速度为
( )
A.
B.
C.4m/s
D.
8.如图所示,一质量为m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点的正下方P 点。现用水平拉力F 拉动小球,
让小球从P 点缓慢地移动到Q 点,到达Q 点时绳子偏离竖直方向的夹角为
,重力加速度为g,则在此过
程中( )
A.绳子拉力做正功
4
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B.F 做功为
C.重力做功为
D.F 做功为
9.一质量为m 的物块静止在水平地面上A 点,现对物块施加一水平向右的变力F,且F 与速度v 满足关系
(其中k 为定值),作用时间t 后撤去外力F,最后物块停在C 点。已知物块与地面间动摩擦因数
为
,重力加速度为g,则AC 间距离为( )
A.
B.
C.
D.
10.(多选)力F 对物体所做的功可由公式
求得。但用这个公式求功是有条件的,即力F 必
须是恒力。而实际问题中,有很多情况是变力在对物体做功。那么,用这个公式不能直接求变力的功,我
们就需要通过其他的一些方法来求解力F 所做的功。如图,对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所
做的功,下列说法正确的是( )
A.甲图中若F 大小不变,物块从A 到C 过程中力F 做的为
B.乙图中,全过程中F 做的总功为
C.丙图中,绳长为R,若空气阻力f 大小不变,小球从A 运动到B 过程中空气阻力做的功
D.图丁中,F 始终保持水平,无论是F 缓慢将小球从P 拉到Q,还是F 为恒力将小球从P 拉到Q,F
做的功都是
04 功率和功综合问题的分析和计算
11.(2025·辽宁朝阳·模拟预测)某同学跳绳1 分钟,平均每分钟跳120 次,每次重心升高约5cm。估算他
跳绳时克服重力做功的平均功率最接近( )
5
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A.10W
B.50W
C.100W
D.200W
12.(2025·江苏常州·二模)高空坠物事件频发,危害巨大。现有一重物在无风的情况下从高空被斜向下
抛出,如图所示。已知重物所受空气阻力的大小与坠落速率成正比,则该重物在下落过程中重力的瞬时功
率P 随时间t 变化的图像可能是( )
A.
B.
C.
D.
13.(2025·黑龙江哈尔滨·二模)福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,电磁弹射系统
是福建舰的核心装备之一,在测试电磁弹射系统时,配重小车自甲板前端水平射出,落至海面上。简化模
型如图所示,两辆质量相同的配重小车1 和小车2 先后进行弹射测试,轨迹分别为曲线1 和曲线2,A、B
为两次弹射的落水点。忽略空气阻力,配重小车可视为质点。则关于配重小车1 和小车2 说法正确的是(
)
A.落水瞬间速度大小
6
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B.在空中运动过程中速度变化量
C.落水瞬间重力的瞬时功率
D.在空中运动过程中重力的平均功率
05 机车启动问题
14.(2025·安徽·模拟预测)目前我国在高铁领域建成了全球发展速度最快、系统技术最完备、集成能力
最强的高铁系统,纯正中国“智造”的复兴号动车组是中国高铁“金名片”。如图所示为复兴号动车组列
车在水平长直轨道上的运行图,8 节质量均为
的车厢编组运行,其中第2、4、5、7 节车厢为动力车厢。
列车由静止开始以额定功率
(总功率)运行,每节动力车厢提供的功率均相同,经过一段时间达到最
大速度
。列车向前运动过程中,只有第1 节车厢会受到前方空气的阻力,并且阻力大小与速度的平方成
正比,不计其他阻力,
,
,
均为已知量,则( )
A.列车以额定功率
运行过程做匀加速直线运动
B.列车速度从0 变化到
过程,动车组动力做功
C.在
时刻,列车的速度小于
D.当列车速度
时,第4 节车厢对第5 节车厢的作用力大小为
15.(2025·广西北海·模拟预测)(多选)若火箭竖直向上发射的初级阶段做如下假设:重力加速g 不变,
空气阻力忽略不计,火箭的质量m 保持不变,加速度a 与速度倒数
的关系图像如图所示。已知图像的横
7
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轴截距为b,斜率为k,下列说法正确的是( )
A.火箭的加速度恒定
B.火箭的最大速度为
C.火箭以恒定的功率mk 启动
D.图像的纵轴截距为-2g
06 动能定理的理解
16.(2025·山西晋城·三模)实验小组利用风洞研究抛体运动,在风洞内无风时,将一小球从距水平面高h
处的O 点以某一速度水平抛出后,小球落到水平面上时的动能为
,水平位移
,现让风洞内存在
如图所示方向的风,使小球受到恒定的风力,小球仍以相同的速度从O 点水平抛出,则小球落到水平面上
时的动能( )
A.一定大于
B.一定小于
C.等于
D.不大于
17.(2025·安徽·模拟预测)如图所示,在某次篮球比赛时,运动员将质量为
的篮球从低于篮筐处以速
度
投出的情景,篮球恰好以速度
落入篮筐。设重力加速度为
,则篮球从出手到落人篮筐的过程中,
克服空气阻力做的功为( )
8
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A.
B.
C.
D.
18.(2025·河南·模拟预测)如图所示,一名质量为
的游客从高处跳下落到沙滩上。已知该游客起跳处
脚底与沙滩表面之间的高度差为
,落到沙滩上时屈膝缓冲,重心下降的高度为,该过程沙子对游客的
作用力视为不变,重力加速度为
,不计空气阻力,则该游客从接触沙子到重心停止下降过程中受到沙子
竖直向上的冲力为( )
A.
B.
C.
D.
07 动能定理的基本应用
19.(2025·河南·三模)如图所示,半径为R、内壁光滑的细圆管轨道竖直放置,一质量为m 的小球在细
圆管内可以做完整的圆周运动。已知细圆管内径远小于轨道半径,小球直径略小于细圆管内径,重力加速
度为g,下列说法正确的是( )
9
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A.小球经过最低点时,可能处于失重状态
B.小球经过最高点时,可能处于超重状态
C.若小球经过最高点的速度增大,则小球在最高点时对管壁的弹力减小
D.若小球经过最高点的速度大于
,则小球经过最高点和最低点时对轨道的弹力差为6mg
20.(2025·湖北·模拟预测)如图所示,为了研究过山车的原理,某兴趣小组设计过山车轨道路线的模型
图,凹圆弧
和凸圆弧
的半径均为
,圆心角均为
,
点与地面相切,A、
、
三点处于同一
高度,且各段之间平滑连接。设想过山车从距地面高度为
的
点由静止开始运动,安全行驶(过山车对
轨道一直有压力)至
点,运动过程中摩擦力及空气阻力忽略不计,则下列圆心角取值一定不合理的是(
)
A.
B.
C.
D.
08 动能定理与图像的“数形结合”
21.质量为m 的小球以初动能
自空中的O 点沿某一方向抛出,该小球抛出后运动过程中的动能
与水
平方向运动的位移x 的关系图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是
( )
A.小球做倾角为53°的斜上抛运动
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B.小球动能最小时所在位置距抛出点O 的竖直高度为
C.小球动能最小时所在位置距抛出点O 的水平位移为
D.小球从抛出到动能最小时经历的时间为
22.(2025·山东泰安·模拟预测)滑草是一项使用滑草车沿倾斜草地滑行的运动,深受青年人喜爱。甲图
为滑草运动场地实景图,该运动场地由倾斜滑道
和水平滑道
两部分组成,
点处平滑连接,
长
,与水平面夹角为
,
段动摩擦因数是
段的2 倍,如图乙所示。某游客乘坐滑草车从A 点
由静止开始沿滑道下滑,恰好停在
点。取
所处的水平面为重力势能的零势能面,游客与滑草车在
上运动的机械能、重力势能随着位移
的变化情况如图丙所示。
,则
长为( )
A.
B.
C.
D.
23.(2025·湖南长沙·模拟预测)现在市面上出现了一种新型的游乐设施——“反向蹦极”,示意图如图
甲,游戏者与固定在地面上的扣环连接,
为弹性绳上端悬点,打开扣环,游戏者从A 点由静止释放,像
火箭一样竖直发射。游戏者上升到
位置时绳子恰好处于松弛状态,
为游戏者上升的最高点,
点为速
度最大位置(未画出),弹性绳的弹力遵从胡克定律,游戏者视为质点,弹性绳的形变在弹性限度内,不
计空气阻力,若以A 点为坐标原点,选向上为正方向,作出游戏者上升过程中加速度与位移的关系如图乙,
图像中
、
、
和
为已知量,
为未知量,则人上升过程中( )
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A.
值可能会小于
B.游戏者最大速度为
C.
D.人从
点到
点重力的冲量小于从
点到
点重力的冲量
24.(2025·江苏南京·二模)如图甲所示,倾角为
、长为2l 的斜面AC,AB 段光滑,BC 段粗糙,且
AB=BC=l。质量为m 的小物体由A 处静止释放,到C 点恰好停下,BC 段动摩擦因数自上而下逐渐增大,
具体变化如图乙所示,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.动摩擦因数最大值μm=2tan
B.小物块的最大速度为
C.重力在AB、BC 两段路面上做功不相等
D.重力在AB 段中间时刻瞬时功率等于在BC 段中间时刻瞬时功率
25.(2025·江苏扬州·模拟预测)如图甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AB 和光滑半圆轨道BC 组
成,斜面底端通过一小段圆弧(图中未画出,长度可不计)与轨道相切于B 点。斜面的倾角为37°,半圆
轨道半径为1m,B 是圆轨道的最低点,C 为最高点。将一小物块置于轨道AB 上离地面高为H 处由静止下
滑,用力传感器测出其经过B 点时对轨道的压力F,改变H 的大小,可测出相应的F 的大小,F 随H 的变
12
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化规律如图乙所示。物块在某次运动时,由H=8.4m 处释放,通过C 后,又落回到斜面上D 点。(已知sin
37°=0.6,cos37°=0.8,g 取10 m/s2)
(1)若物块由H=3m 处释放,求物块到达B 点时的速度;
(2)物块与斜面间的动摩擦因数;
(3)物块落到D 点时的速度大小。
09 运用动能定理解决多过程问题
26.(2025·河南·模拟预测)2025 年2 月27 日至3 月10 日,第十二届残运会高山滑雪比赛在新疆乌鲁木
齐丝绸之路国际滑雪场举行。如图所示为一简化后的滑雪的雪道模型示意图,竖直平面内半径
的光
滑四分之一圆弧轨道与水平雪道相切于
点。质量
的运动员由
点静止下滑,最后静止于水平雪
道上的
点。已知运动员与地面
间的动摩擦因数
0.25。运动员可视为质点,忽略空气阻力,重力加
速度大小为
,则运动员在
点时所受圆弧轨道的支持力大小
和
、
两点间的距离
分别为
( )
A.
;
B.
;
C.
;
D.
;
27.(2025·山东淄博·三模)(多选)如图所示,倾角为
的斜面固定在水平地面上,以斜面上的O 点为
坐标原点,沿斜面向下建立x 轴,从O 点由静止释放一质量为
的小物块,物块与斜面的动摩擦因数
,k 为常数。物块在
点(图中未标出)达到最大速度并最终停在
点,重力加速度大小为g。下列
13
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说法正确的是( )
A.OA 之间的距离为
B.物块下滑过程中的最大速度为
C.OB 之间的距离为
D.物块在OA 与AB 之间运动所用的时间相等
28.(2025·河南·二模)如图所示,质量
的滑块P 从水平轨道末端A 点以
的速度滑出时,
恰能沿竖直面内的光滑轨道AB 运动,且全程对轨道无压力,到达B 点时的速度大小
、方向沿半
径
的光滑圆形轨道BC 的切线方向,轨道BC 与长
的粗糙水平轨道CD 平滑连接,C 为圆
形轨道的最低点,CD 平滑连接一倾角
、足够长的粗糙斜面。质量也为
的物块Q 静止在水
平轨道CD 上,物块P、Q 与水平轨道CD 及与斜面间的动摩擦因数均为
,P 与Q 相碰会粘在一起,
滑块P、Q 均可视为质点。现将滑块P 从A 点无初速度释放,
,
,重力加速度g 取
,求:
(1)轨道AB 的高度差;
(2)滑块P 滑到圆轨道上的C 点时,对轨道的压力大小;
(3)滑块P、Q 最后所停位置到D 点的距离s 与初始时Q 到C 点的距离x 的关系。
29.如图所示,一游戏装置由倾斜角为
的光滑轨道
、水平传送带
、半径为
的光滑竖直
圆形轨道
、倾角为
斜面
组成,
为圆弧轨道的圆心,
、
四点在同一水平面上。游
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戏时,小滑块从倾斜轨道不同高度处静止释放,经过传送带后沿圆形轨道运动,最后由
点平抛后落在不
同的区间获不同的奖次。已知小滑块与传送带的动摩擦因数
长为
是圆轨道上与圆
心等高的点,
距水平地面
的高度
,小滑块经
处时速度大小不变,小滑块可视为质点,其余
阻力均不计,
取
,传送带开始处于静止状态,求:
(1)若小滑块质量为
,释放的高度
,求小滑块通过
点时对轨道的压力;
(2)为了使小滑块进入圆轨道且不脱离圆轨道DEF,求小滑块释放高度的范围;
(3)若小滑块释放的高度
,同时调节传送带以不同速度顺时针转动,为了保证小滑块不脱离圆轨
道又能从
点水平飞出,试写出小滑块第1 次落点(不反弹)与
点的水平距离
与传送带速度的关系。
10 动能定理在往复运动问题中的应用
30.(2025·四川雅安·二模)(多选)如图所示,粗糙程度可改变的斜面DE 与光滑圆弧轨道BCD 相切于
D 点,C 为最低点,B 与圆心O 等高,圆弧轨道半径R=1m,圆心角∠BOD=127°,调整斜面动摩擦因数
时,将一可视为质点、质量m=1kg 的物块,从B 点正上方的A 点自由释放,物块恰好到达斜面顶
端E 处。已知AB=1m,DE=1.8m,重力加速度g 取
,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则( )
A.物块第一次通过C 点时受到支持力大小为50N
B.调整μ=0.4,物块在斜面上运动的路程为5.625m
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C.调整μ=0.6,物块在斜面上运动的路程为3.75m
D.调整μ=0.8,物块在斜面上运动的路程为1m
31.(2025·安徽合肥·二模)竖直平面内有一半径为1m、圆心角为127°的光滑圆弧形轨道ABC,O 为圆心,
半径OA 水平,B 为轨道的最低点。倾角为37°的长直轨道CD 与圆弧轨道在C 点平滑对接。质量为0.1kg
的小滑块从A 点由静止释放,沿圆轨道滑至C 点,再经0.6s 运动到直轨道上E 点。已知小滑块与CD 间的
动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,
,
。求:
(1)滑块到达B 点时对轨道的压力大小;
(2)E 与C 之间的距离;
(3)滑块在整个运动过程中通过CD 段的总路程。
1.(2025·河北·模拟预测)用电钻给固定的物体钻孔,钻头所受的阻力与运动时间的关系图像如图甲所
示,钻头所受的阻力与运动位移的关系图像如图乙所示,已知两图像的斜率分别为
、
,下列说法正确
的是( )
A.由图像分析可得,电钻做匀速运动
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B.前一段时间
内,阻力的冲量的大小为
C.前一段位移
内,摩擦生热为
D.前一段时间
内,电钻的平均速度无法算出
2.(2025·安徽·模拟预测)如图甲所示,倾角为
的固定斜面上有一物块处于静止状态,物块的质量
为1kg,现用沿斜面向下的恒力推物块,过一段时间撤去推力,物块沿斜面向下运动的
图像如图乙所
示,已知物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,斜面足够长,重力加速度
。则下列判断正确的是( )
A.物块静止时,斜面对物块的作用力大小为8N
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C.推力
对物块做的功为36J
D.若推力增大为原来的2 倍,则物块下滑的加速度大小为
3.我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为
的某新能源汽车在水平路
面上以恒定加速度启动,其
图像如图所示,其中
段和
段为直线。已知汽车动力系统的额定功率
为
,汽车所受阻力大小恒为
,图中
均为已知量,下列说法正确的是( )
A.汽车
段运动过程阻力做的功
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B.
时刻汽车的功率达到额定功率
C.汽车速度为
时的功率为
D.汽车
段前进的路程
汽车
段运动过程阻力做的功
汽车速度为
时
4.(2025·安徽·模拟预测)如图所示,一条长
的细线,上端固定在转轴的
点,下端拴一个可
视为质点、质量
的小球,小球在水平面内随转轴做圆周运动,绳子与竖直方向成
角。若保
持悬点和绳长不变,增大转轴的转速,小球再次稳定后,绳子跟竖直方向成
角,忽略空气阻力,重力
加速度
,
。则绳子对小球做的功约为( )
A.
B.
C.
D.
5.(2025·安徽·一模)安徽黄山是世界文化与自然双遗产、世界地质公园,以奇松、怪石、云海、温泉、
冬雪著称于世。2013 年7 月开通的西海大峡谷地面观光缆车如图(1)所示,最近因沿线的奇幻美景和视
觉上的冲击力突然在社交平台上走红。地面观光缆车的内部结构及该乘客乘车情形如图(2)所示,缆车
内部地板水平。则下列说法中正确的是( )
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A.当观光缆车上行时,该乘客所受的合力一定为零
B.当观光缆车加速上行时,缆车对该乘客的作用力方向与轨道平行
C.当观光缆车下行时,缆车对该乘客的摩擦力一定不为零
D.当观光缆车减速下行时,缆车对该乘客做负功
6.(2025·安徽·模拟预测)(多选)如图所示,玩具水枪对着竖直墙壁稳定连续喷水,喷口始终位于a 点,
水流喷出方向始终沿a、b 连线方向。第一次喷水时水流击中墙壁c 点,第二次喷水时速度变为原来的一半,
水流击中墙壁d 点。a、b、c、d 位于同一竖直平面,喷出的水可视为做斜抛运动。下列说法正确的是(
)
A.图中的距离关系满足
B.水流在c、d 点速度的反向延长线交于ab 中点
C.第二次空中的水量大于第一次空中的水量
D.第二次水枪喷水的功率是第一次的
7.(2025·安徽黄山·一模)一款能垂直起降的遥控无人机质量m = 200 kg,发动机的功率最大值Pm =
24000 W,最大竖直升力Fm = 3000 N,执行侦察任务时悬停在离地高度h1 = 189.6 m 的高空。执行任务后
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需要尽快竖直上升到离地高度超过h2 = 240 m 的安全区域。忽略空气阻力,g 取10 m/s2。求:
(1)该过程的最大上升速度大小与最大上升加速度大小;
(2)执行任务后,无人机立即以最大竖直升力上升,到最大功率时所用的时间及该过程位移的大小;
(3)执行任务后,为尽快到达安全区域,无人机至少需要运动的时间(到达安全区域之前已经达到最大速
度)。
8.(2025·安徽·二模)如图所示,质量为M、半径为R、内壁光滑的圆形轨道竖直放置在水平地面上,轨
道圆心为O,P、Q 是轨道上与圆心O 等高的两点。一质量为m 的小球沿轨道做圆周运动且刚好能通过轨
道最高点,运动过程中轨道始终在地面保持静止状态。已知重力加速度为g,求:
(1)小球经过轨道最低点时的速度大小;
(2)小球经过P 点时,地面对轨道的摩擦力;
(3)轨道对地面的最小压力的大小。
1.(2024·安徽·高考真题)某同学参加户外拓展活动,遵照安全规范,坐在滑板上,从高为h 的粗糙斜
坡顶端由静止下滑,至底端时速度为v.已知人与滑板的总质量为m,可视为质点.重力加速度大小为g,
不计空气阻力.则此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为( )
A.
B.
C.
D.
2.(2025·四川·高考真题)如图所示,倾角为
的光滑斜面固定在水平地面上,安装在其顶端的电动机
通过不可伸长轻绳与小车相连,小车上静置一物块。小车与物块质量均为m,两者之间动摩擦因数为
。
电动机以恒定功率P 拉动小车由静止开始沿斜面向上运动。经过一段时间,小车与物块的速度刚好相同,
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大小为
。运动过程中轻绳与斜面始终平行,小车和斜面均足够长,重力加速度大小为g,忽略其他摩擦。
则这段时间内( )
A.物块的位移大小为
B.物块机械能增量为
C.小车的位移大小为
D.小车机械能增量为
3.(2024·安徽·高考真题)在某地区的干旱季节,人们常用水泵从深水井中抽水灌溉农田,简化模型如图
所示。水井中的水面距离水平地面的高度为H。出水口距水平地面的高度为h,与落地点的水平距离约为
l。假设抽水过程中H 保持不变,水泵输出能量的
倍转化为水被抽到出水口处增加的机械能。已知水的密
度为
,水管内径的横截面积为S,重力加速度大小为g,不计空气阻力。则水泵的输出功率约为( )
A.
B.
C.
D.
4.(2025·广东·高考真题)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
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变化关系为
,其中
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
且近似不变,瓶子始终静止在桌面上。(提
示:可用
图线下的“面积”表示f 所做的功)求:
(1)木塞离开瓶口的瞬间,齿轮的角速度
。
(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。
5.(2025·福建·高考真题)如图甲,水平地面上有A、B 两个物块,两物块质量均为0.2kg,A 与地面动摩
擦因数为
,B 与地面无摩擦,两物块在外力F 的作用下向右前进,F 与位移x 的图如图乙所示,P
为圆弧最低点,M 为最高点,水平地面长度大于4m,重力加速度
。
(1)求
,F 做的功;
(2)
时,A 与B 之间的弹力;
(3)要保证B 能到达M 点,圆弧半径满足的条件。
6.(2025·湖北·高考真题)如图所示,一足够长的平直木板放置在水平地面上,木板上有3n(n 是大于1
的正整数)个质量均为m 的相同小滑块,从左向右依次编号为1、2、…、3n,木板的质量为nm。相邻滑
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块间的距离均为L,木板与地面之间的动摩擦因数为
,滑块与木板间的动摩擦因数为
。初始时木板和
所有滑块均处于静止状态。现给第1 个滑块一个水平向右的初速度,大小为
(
为足够大常数,g
为重力加速度大小)。滑块间的每次碰撞时间极短,碰后滑块均会粘在一起继续运动。最大静摩擦力等于
滑动摩擦力。
(1)求第1 个滑块与第2 个滑块碰撞前瞬间,第1 个滑块的速度大小
(2)记木板滑动前第j 个滑块开始滑动时的速度为
,第
个滑块开始滑动时的速度为
。用已知量和
表示
。
(3)若木板开始滑动后,滑块间恰好不再相碰,求
的值。(参考公式:
)
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