江苏省近年高中物理学业水平测试复习专题三功和能综合应用(一)冲A集训(2021年整理)

江苏省2019版高中物理学业水平测试复习专题三功和能综合应用（一）冲A集训
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功和能综合应用(一）
1．(2018·宿迁学测模拟)如图1所示，把质量m＝0.5 kg的石块从h＝10 m高处以θ＝30°角斜向上方抛出，初速度是v0＝5 m/s，从抛出到落地过程中，石块克服空气阻力做功14 J，重力加速度g＝10 m/s2。

求：
图1
（1)石块的水平分初速度的大小v x；
(2)石块从抛出到落地过程中,重力势能的减少量ΔE p；
(3)石块落地时速度的大小v.
2．（2018·无锡学测模拟)如图2所示,摩托车做特技表演时，以v0＝10 m/s的速度从地面冲上高台,t＝5 s后以同样大小的速度从高台水平飞出．人和车的总质量m＝1.8×102 kg，台高h ＝5。

0 m．摩托车冲上高台过程中功率恒定为P＝2 kW，不计空气阻力，取g＝10 m/s2.求：
图2
（1)人和摩托车从高台飞出时的动能E k；
（2)摩托车落地点到高台的水平距离s；
（3)摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功W f.
3．(2018·镇江学测模拟）2016年11月1日广东珠海开幕的第十一届中国国际航空航天博览会上，空军“八一”飞行表演队的6架歼－10战斗机为现场数千名观众带来了一场震撼表演．如图3所示，某次飞行表演中,飞行员驾驶飞机在竖直面内做半径为R的圆周运动，在最高点时飞行员头朝下，已知飞行员质量为m，飞行员在最低点能承受的最大竖直加速度为5g，g为重力加速度．
图3
（1）若飞机在最高点时,座椅对飞行员的弹力大小和飞机在地面上起飞前一样．求飞机在最高点时的速度v1；
(2）求飞机在最低点的最大飞行速度v2;
(3）为保证飞行员安全，在飞机以（1)中的速度v1从最高点加速飞到最低点的过程中，求飞机对飞行员所做功的最大值W m.
4．（2018·苏州学测模拟）如图4甲所示，位于竖直平面内的轨道,由一段倾斜的直轨道AB和光滑半圆形轨道BC平滑连接而成，AB的倾角为30°,半圆形轨道的半径R＝0。

1 m,直径BC 竖直．质量m＝1 kg的小物块（可视为质点)从倾斜轨道上距半圆形轨道底部高为h处由静止开始下滑，经B点滑上半圆形轨道．已知物块与倾斜轨道间的动摩擦因数为错误!，g取10 m/s2，不计小物块在B点处能量的损失．
图4
（1)若h＝1 m，求物块运动到圆轨道最低点B时对轨道的压力；
(2）若物块能到达圆轨道的最高点C，求h的最小值；
(3）求物块经最高点C时对轨道压力F随高度h的变化关系,并在图乙坐标系中作出F－h图象．
答案精析
1．（1）错误! m/s （2）50 J (3）13 m/s
解析（1)v x＝v0cos θ＝错误! m/s
(2)ΔE p＝mgh＝50 J
(3）由动能定理得W G＋W f＝错误!mv2－错误!mv02
解得v＝13 m/s.
2．（1）9×103 J (2）10 m （3)1×103 J
解析（1)E k＝错误!mv02＝错误!×1.8×102×102 J＝9×103 J （2）摩托车飞出高台后做平抛运动,由h＝错误!gt′2
可得t′＝错误!＝1 s
s＝v
t′＝10 m
（3)由动能定理可得，在冲上高台过程中，
Pt－mgh－W
f
＝ΔE k＝0
代入数据可得W f＝1×103 J。

3．见解析
解析（1）在最高点座椅对飞行员弹力F N＝mg
由重力和弹力的合力提供向心力得F N＋mg＝m错误!
联立得v1＝错误!
（2)最低点向心加速度最大时速度也最大，a n＝错误!＝5g
得v2＝错误!
（3)由最高点到最低点过程运用动能定理得
2mgR＋W m＝错误!－错误!，得W m＝－错误!mgR。

4．(1）110 N，方向竖直向下（2)0。

5 m (3)见解析
解析（1）由静止滑到B点，根据动能定理有
mgh－μmg cos 30°错误!＝错误!mv2－0
在B点，根据牛顿第二定律有F N－mg＝m v2 R
解得F N＝110 N
根据牛顿第三定律,物块对轨道的压力大小为110 N，方向竖直向下．
（2）设物块恰好能到达圆轨道的最高点C，此时对应的高度为h min，在C点的速度为v0。

根据动能定理有
mgh
－μmg cos 30°错误!－2mgR＝错误!mv02－0
min
经最高点C时,有mg＝m错误!
解得h min＝0.5 m
(3）同理可得
mgh－μmg cos 30°错误!－2mgR＝错误!mv2－0
在最高点，F N＋mg＝m错误!
解得F N＝（100h－50） N(h≥0。

5 m)
则物块对轨道的压力F＝F N＝（100h－50） N(h≥0。

5 m),作出F－h图象如图所示．。