2023年高考物理二轮复习试题04 能量观点和动量观点在力学中的应用 Word版含解析

专题04 能量观点和动量观点在力学中的应用

一、单选题

1．（2022·浙江·高考真题）单位为J/m的物理量是（ ）

A．力 B．功 C．动能 D．电场强度

【答案】A

【详解】根据功的定义式WFx可知

JNm

则有

JNm==Nmm

因N是力的单位，故单位为J/m的物理量是力。

故选A。

2．（2022·浙江·高考真题）小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过25m/s的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取210m/s，则提升重物的最短时间为（ ）

A．13.2s B．14.2s C．15.5s D．17.0s

【答案】C

【详解】为了以最短时间提升重物，一开始先以最大拉力拉重物做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度刚好为零，重物在第一阶段做匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得

22m13002010m/s5m/s20Tmgam

当功率达到额定功率时，设重物的速度为1v，则有

1m1200m/s4m/s300PvT额

此过程所用时间和上升高度分别为

1114s0.8s5vta

221114m1.6m225vha

重物以最大速度匀速时，有 m1200m/s6m/s200PPvTmg额额

重物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上升高度分别为

m3m6s1.2s5vta

22m3m6m3.6m225vha

设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为2t，该过程根据动能定理可得

2222m11122Ptmghmvmv额

又

285.2m1.6m3.6m80mh

联立解得

213.5st

故提升重物的最短时间为

min1230.8s13.5s1.2s15.5stttt

C正确，ABD错误；

故选C。

3．（2022·江苏·高考真题）某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能kE与水平位移x的关系图像正确的是（ ）

A． B． C． D．

【答案】A

【详解】设斜面倾角为θ，不计摩擦力和空气阻力，由题意可知运动员在沿斜面下滑过程中根据动能定理有

tankEmgx

即

tankEmgx

下滑过程中开始阶段倾角θ不变，Ek-x图像为一条直线；经过圆弧轨道过程中θ先减小后增大，即图像斜率先减小后增大。

故选A。

4．（2022·浙江·高考真题）神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（ ）

A．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大

B．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力

C．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行

D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒

【答案】C

【详解】AC．根据

22MmvGmrr

可得

GMvr

可知圆轨道距地面高度越高，环绕速度越小；而只要环绕速度相同，返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行，与返回舱和天和核心舱的质量无关，故A错误，C正确；

B．返回舱中的宇航员处于失重状态，仍然受到地球引力作用，地球的引力提供宇航员绕地球运动的向心力，故B错误；

D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，有阻力做功产生热量，机械能减小，故D错误。

故选C。 5．（2022·全国·高考真题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（ ）

A．1hk B．hk C．2hk D．21hk

【答案】D

【详解】运动员从a到c根据动能定理有

212cmghmv

在c点有

2NcccvFmgmR

FNc ≤ kmg

联立有

21chRk

故选D。

6．（2022·北京·高考真题）“雪如意”是我国首座国际标准跳台滑雪场地。跳台滑雪运动中，裁判员主要根据运动员在空中的飞行距离和动作姿态评分。运动员在进行跳台滑雪时大致经过四个阶段：①助滑阶段，运动员两腿尽量深蹲，顺着助滑道的倾斜面下滑；②起跳阶段，当进入起跳区时，运动员两腿猛蹬滑道快速伸直，同时上体向前伸展；③飞行阶段，在空中运动员保持身体与雪板基本平行、两臂伸直贴放于身体两侧的姿态；④着陆阶段，运动员落地时两腿屈膝，两臂左右平伸。下列说法正确的是（ ）

A．助滑阶段，运动员深蹲是为了减小与滑道之间的摩擦力

B．起跳阶段，运动员猛蹬滑道主要是为了增加向上的速度

C．飞行阶段，运动员所采取的姿态是为了增加水平方向速度

D．着陆阶段，运动员两腿屈膝是为了减少与地面的作用时间

【答案】B

【详解】A．助滑阶段，运动员深蹲是为了减小与空气之间的摩擦力，A错误；

B．起跳阶段，运动员猛蹬滑道主要是通过增大滑道对人的作用力，根据动量定理可知，在相同时间内，为了增加向上的速度，B正确；

C．飞行阶段，运动员所采取的姿态是为了减小水平方向的阻力，从而减小水平方向的加速度，C错误；

D．着陆阶段，运动员两腿屈膝下蹲可以延长落地时间，根据动量定理可知，可以减少身体受到的平均冲击力，D错误。

故选B。

7．（2022·湖北·高考真题）一质点做曲线运动，在前一段时间内速度大小由v增大到2v，在随后的一段时间内速度大小由2v增大到5v。前后两段时间内，合外力对质点做功分别为W1和W2，合外力的冲量大小分别为I1和I2。下列关系式一定成立的是（ ）

A． 213WW，213II B． 213WW，21II

C．217WW，213II D．217WW，21II

【答案】D

【详解】根据动能定理可知

2221113(2)222Wmvmvmv

22221121(5)(2)222Wmvmvmv

可得

217WW

由于速度是矢量，具有方向，当初、末速度方向相同时，动量变化量最小，方向相反时，动量变化量最大，因此冲量的大小范围是

13mvImv

237mvImv

比较可得

21II

一定成立。 故选D。

8．（2022·河北·模拟预测）法国物理学家贝克勒尔发现自然界中有一些物质具有天然放射现象，能够发生衰变反应。一个静止的23892U原子核衰变成一个新核23490Th，同时放出一个带电粒子，该粒子的动能大小为E，动量大小为p。下列说法正确的是（ ）

A．放出的带电粒子为电子

B．23490Th的结合能比23892U的结合能大

C．23490Th的动量大小为2117p

D．23490Th的动能大小为2117E

【答案】D

【详解】A．该核反应方程为

238234990422UThHe

即放出的粒子为α粒子，不是电子，A错误；

B．α衰变过程释放能量，所以23892U的结合能比23490Th的大，B错误；

C．核反应前后动量守恒，由于原来23892U静止，可知23490Th的动量与α粒子的动量大小相等、反向相反，故23490Th的动量大小为p，C错误；

D．23490Th的动能为

22k1122234ppEm

α粒子的动能为

22k22224ppEEm

联立解得

2k1122117pEEm

D正确。

故选D。

二、多选题

9．（2022·湖南·高考真题）神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆。某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况，将其运动简化为竖直方向的直线运动，其vt图像如图所示。设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是（ ）

A．在10~t时间内，返回舱重力的功率随时间减小

B．在10~t时间内，返回舱的加速度不变

C．在21~tt时间内，返回舱的动量随时间减小

D．在23~tt时间内，返回舱的机械能不变

【答案】AC

【详解】A．重力的功率为

Pmgv

由图可知在0~t1时间内，返回舱的速度随时间减小，故重力的功率随时间减小，故A正确；

B．根据v-t图像的斜率表示加速度可知在0~t1时间内返回舱的加速度减小，故B错误；

C．在t1~t2时间内由图像可知返回舱的速度减小，故可知动量随时间减小。故C正确；

D．在t2~t3时间内，由图像可知返回舱的速度不变，则动能不变，但由于返回舱高度下降，重力势能减小，故机械能减小，故D错误。

故选AC。

10．（2022·全国·高考真题）质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取210m/sg。则（ ）

A．4s时物块的动能为零

B．6s时物块回到初始位置

C．3s时物块的动量为12kgm/s

D．0~6s时间内F对物块所做的功为40J 【答案】AD

【详解】物块与地面间的摩擦力为

2Nfmg

AC．对物块从03内由动量定理可知

13()Fftmv

即

3(42)31v

得

36m/sv

3s时物块的动量为

36kgm/spmv

设3s后经过时间t物块的速度减为0，由动量定理可得

3()0Fftmv

即

(42)016t

解得

1st

所以物块在4s时速度减为0，则此时物块的动能也为0，故A正确，C错误；

B．03物块发生的位移为x1，由动能定理可得

2131()2Ffxmv

即

211(42)162x

得

19mx

3s4s过程中，对物块由动能定理可得

2231()02Ffxmv

即

221(42)0162x

得

23mx