广东省江门市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-02功和能、动量、机械振动与机械波
一、单选题
1．（2021·广东江门·统考模拟预测）如图所示是一幅关于高空抛物的漫画。2021年3月，刑法修正案（十一）正式实施，高空抛物罪成为独立罪名。若一个0.2kg的苹果从一高为20m的居民楼由静止坠下，与地面的撞击时间约为0.1s，且苹果无反弹。忽略风和空气阻力的影响，g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．苹果落地瞬间速度的大小为14.14m/s
B．苹果下落过程中重力做功的平均功率为20W
C．苹果撞击地面时对地面的作用力为40N
D．苹果落地瞬间动量的大小为20kg m/s
2．（2021·广东江门·统考一模）如图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像下列判断正确的是（ ）
A．时材料离地面的距离最大
B．前重力的冲量为零
C．在钢索最容易发生断裂
D．材料处于失重状态
3．（2022·广东江门·模拟预测）如图，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐于观光球舱中的某游客的哪个物理量是不变的（ ）
A．向心加速度
B．机械能
C．动能
D．动量
4．（2022·广东江门·模拟预测）如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若质量为的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间前进的距离为，且速度达到最大值，设这一过程中电动机的功率恒为，小车所受阻力恒为，那么这段时间内（ ）
A．小车做匀加速运动
B．小车受到的合外力所做的功为
C．小车受到的牵引力逐渐减小
D．小车受到的牵引力做的功为
5．（2022·广东江门·统考一模）某人在竖直方向上高度不同的M、N两点先后水平抛出质量相同的两个小石块，两个小石块均经过地面上方的O点，运动轨迹如图所示，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．在M点抛出的小石块飞行过程中加速度更大
B．在N点抛出小石块时对小石块做的功较大
C．在M点抛出的小石块飞行的时间更长
D．在N点抛出的小石块着地时所受重力的瞬时功率较大
二、多选题
6．（2021·广东江门·统考一模）如图a所示，安检机通过传送带将被检物品从安检机一端传送到另一端，其过程可简化为如图b所示。设传送带速度恒为，质量为m的被检物品与传送带的动摩擦因数为，被检物品无初速度放到传送带A端。若被检物品可视为质点，其速度为v、加速度为a、摩擦力的功率为、与传送带的位移差的大小为，重力加速度为g，则下列图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．（2021·广东江门·统考一模）如图所示，A、B两个物体质量分别为，它们相隔一段距离，静止于光滑水平面上。将大小相等，方向相反的两个水平推力分别作用在A、B上，之后撤去推力，此时两物体还没发生接触。又过一段时间两物体发生碰撞并粘在一起不再分开，这时两个物体的运动情况将是（ ）
A．若作用相同的时间，一定沿的方向运动
B．若作用相同的时间，一定停止运动
C．若作用下A、B发生相同大小的位移，一定沿的方向运动
D．若作用下A、B发生相同大小的位移，一定沿的方向运动
8．（2022·广东江门·统考一模）如图所示，在光滑绝缘的水平面上，虚线右侧有磁感应强度T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，质量、电荷量的小球C静置于其中，虚线左侧一个质量为kg、不带电的绝缘小球A以速度m/s进入磁场与C球发生正碰（电荷不转移），碰后C小球对水平面的压力刚好为零，取向右为正方向，，下列说法正确的是（ ）
A．碰后C球速度为20m/s B．碰后C球速度为15m/s
C．C对A的冲量大小为 D．C对A的冲量大小为
9．（2022·广东江门·模拟预测）长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡销的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的有（ ）
A．甲在空中的运动时间比乙的长
B．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等
C．从投出到落地，每颗手榴弹的机械能不守恒
D．从投出到落地，每颗手榴弹的动能增加量是
三、填空题
10．（2021·广东江门·统考模拟预测）取一条较长的软绳，用手握住一端（O点）连续上下抖动，在绳上形成一列简谐横波。已知O点完成一次全振动所用的时间为T，某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两点均处于平衡位置，则a、b两点振动方向_________（填“相同”“相反”或“无法确定”），再经________时间（填写一个周期内的时间），b质点将运动到波峰位置。
11．（2021·广东江门·统考一模）一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为，位移y的单位为m，时间t的单位为s。在时，振子的运动速度为____，该振子在固有频率为的周期性驱动力的作用下做受迫振动时振幅最大，则为______。
12．（2022·广东江门·统考一模）一列简谐横波在时的波形图如图所示，介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，这列简谐波的周期为______s，简谐波的波速为______m/s
四、解答题
13．（2021·广东江门·统考模拟预测）如图所示，水平地面光滑，四分之一表面光滑的圆弧形轨道P固定在地面上，半径为R，紧挨着轨道p的右端是表面粗糙的长木板Q，二者水平部分等高，Q的质量为2m。开始时木板Q通过一装置锁定在地面上，质量为2m的小滑块B静止于距Q的左端3R处。现有质量为m的小滑块A从P顶端静止释放，已知A、B与Q之间的动摩擦因数均为，A、B可看成质点，重力加速度为g。
（1）求小滑块A滑到圆弧形轨道的最低点C时轨道所受的压力多大？
（2）A、B相碰为完全非弹性碰撞，A与B碰撞瞬间木板Q解除锁定，要使物块不滑离长木板，求长木板Q的长度至少多大？
14．（2021·广东江门·统考一模）如图所示，在足够长的光滑水平台面右侧一定距离处固定一半径为的光滑圆弧轨道，C点与圆心O点的连线与竖直方向的夹角，该圆弧轨道在D点通过光滑小圆弧与一足够长的粗糙斜面相接，该斜面的倾角可在范围内调节（调好后保持不变）。A、B、C、D、E均在同一竖直平面内。质量为的物块N静止在水平台面上，其左侧有质量为的物块M。让物块M以速度的速度向右运动，与物块N发生弹性碰撞，物块N与物块M分离后离开水平台面，并恰好从C点无碰撞的进入圆弧轨道，然后滑上斜面，物块N与斜面之间的动摩擦因数，，物块M、N均可视为质点，求：
（1）碰撞后物块N、M的速度各是多大；
（2）物块N到达D点时对轨道的压力多大；
（3）若物块N第一次经过C点后，在C点安装一弹性挡板，挡板平面与该点圆弧轨道的切线垂直，物块N与挡板碰撞前后速度大小不变。求取不同值时，物块N在运动的全过程中因摩擦而产生的热量Q与的关系式。
15．（2022·广东江门·统考一模）“再生制动”是一些汽电混动车辆的常用制动方式。所谓“再生制动”就是车辆靠惯性滑行时带动发电机发电，将部分动能转化为电能储存在电池中。假设一辆汽电混动汽车的质量为m，该汽车设定为前阶段在速度大于时选择再生制动，后阶段速度小于等于时选择机械制动。当它以速度在平直路面上做匀速行驶时，某一时刻开始刹车，前阶段阻力的大小与速度的大小成正比，即，后阶段阻力恒为车重的倍，汽车做匀减速运动，重力加速度为g。求：
（1）如果此次刹车的过程中汽电混动汽车动能减小量的倍被转化为电能，那么此次刹车储存多少电能；
（2）汽电混动汽车从刹车到停止的位移多大；
（3）在一次性能检测中，检测机构让汽电混动汽车在平直的路面上匀速行驶（速度小于）一段距离后关闭发动机，测绘了汽车只开启“机械制动”和“机械制动”“再生制动”同时开启两种设定下汽车的动能与位移关系的图线①和②，如图密所示。若检测时忽略测试路面的阻力差异和空气阻力，求“机械制动”“再生制动”同时开启测试中汽车被回收的动能是多少？
参考答案：
1．B
【详解】A．根据机械能守恒
解得
故A错误；
B．根据
可得
重力做功的平均功率
故B正确；
C．由动量定理得
解得
故C错误；
D．苹果落地瞬间动量的大小为
故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．时材料离地面的距离最大，后材料开始向下运动，所以A错误；
B．前合外力的冲量为零，重力的冲量为mgt，所以B错误；
C．在过程，材料做匀减速运动，此时钢索的拉力小于材料的重力，所以钢索不容易发生断裂，则C错误；
D．材料向下做匀加速运动，加速度向下，则材料处于失重状态，所以D正确；
故选D。
3．C
【详解】A．向心加速度是矢量，其方向时刻在变，故A错误；
BC．匀速圆周运动，速度大小不变，则其动能不变；因为轨道倾斜，则高度在发生变化，重力势能发生变化，所以其机械能变化，故B错误，C正确；
D．匀速圆周运动虽然速度大小不变，但方向时刻在变，所以动量时刻变化，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】C．这一过程中电动机的功率恒为，根据
可知随着小车速度的增加，小车受到的牵引力逐渐减小，C正确；
A．根据牛顿第二定律可得
可知随着牵引力逐渐减小，小车的加速度也逐渐减小，A错误；
BD．根据动能定理可得小车受到的合外力所做的功为
可得小车受到的牵引力做的功为
BD错误；
故选C。
5．D
【详解】A．不计空气阻力，在竖直方向上高度不同的M、N两点先后水平抛出质量相同的两个小石块，飞行过程中，只受重力，根据牛顿第二定律可知
解得
故小石块飞行过程中加速度相等，故A错误；
B．根据题意有
，
整理得
由图可知，从N点抛出得小石块的初速度较小，根据动能定理有
可知，在N点抛出小石块时对小石块做的功较小，故B错误；
C．根据题意有
则
由图可知，在M点抛出的小石块飞行的时间更短，故C错误；
D．根据题意有
则由图可知，在N点抛出小石块时落地的竖直分速度较大，根据
可知，在N点抛出的小石块着地时所受重力的瞬时功率较大，故D正确。
故选D。
6．AD
【详解】A．被检物品无初速度放到传送带A端，物品的加速度为
物品做匀加速运动有
解得
所以在0-时间内，物品做匀加速直线运动，达到传送带速度 后一起做匀速运动，则A正确；
B．物品先做匀加速运动，再做匀速运动，所以B错误；
C．摩擦力的功率为
则摩擦力的功率随时间是线性变化的，所以C错误；
D．物品加速过程的位移为
传送带的位移为
物品与传送带的位移差的大小为
当达到共速时位移差的大小为
共速后，物品与传送带的位移差保持不变为，所以D正确；
故选AD。
7．BC
【详解】AB．将两个大小均为F的恒力，同时分别作用在A、B两个物体上，经相同的时间后，撤去两个力，故两个力的冲量的矢量和为零，系统动量守恒；根据动量守恒定律可知，两个物体的动量等值、反向，故碰撞均静止，A错误B正确；
CD．力F大小相等，，由牛顿第二定律可知，两物体的加速度有
由运动学公式得
两物体通过的距离相等，则
根据
得
由动量定理可知
碰前系统总动量向右，碰撞过程动量守恒，碰后总动量向右，即沿的方向运动，D错误C正确。
故选BC。
8．AD
【详解】AB．由于碰后C小球对水平面的压力刚好为零，根据左手定则可知C小球速度方向向右，则有
解得，碰后C球速度为
故A正确，B错误；
CD．两球发生正碰过程中，根据动量守恒定律可得
解得
根据动量定理可知，C对A的冲量
即大小为，方向水平向左。
故选AD。
9．BD
【详解】A．由平抛运动规律可知，做平抛运动的时间
因为两手榴弹运动的高度差相同，所以在空中运动时间相等，故A错误；
B．做平抛运动的物体落地前瞬间重力的功率
因为两手榴弹运动的高度差相同，质量相同，所以落地前瞬间，两手榴弹重力功率相同，故B正确；
C．从投出到落地，手榴弹做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，故C错误；
D．从投出到落地，手榴弹下降的高度为h，只有重力做功，由动能定理有
即每颗手榴弹的动能增加量是，故D正确；
故选BD。
10． 相反
【详解】[1]根据波的传播规律，利用带动法，可知，a点在向下运动，b点在向上运动，a、b两点振动方向相反；
[2]由图可知b点在向上运动，再经，b质点将运动到波峰位置。
11． 0 1.25
【详解】[1]由弹簧振子的振动方程可知，该振子的周期为
当
时，振子从平衡位置开始，振动了四分之一周期，即此时振子在最大位移处，所以振子的运动速度为0；
[2]振子的固有频率为
12． 0.4 10
【详解】[1]由简谐运动的表达式得
所以这列简谐波的周期为
[2]由波形图知
故波速为
13．（1）；（2）
【详解】（1）对A，从P顶端滑至C点时速度为，由机械能守恒定律有
得
在C点由牛顿第二定律有
得
由牛顿第三定律得
（2）当A与B发生碰撞前速度为，由动能定理有
得
当A、B发生碰撞时，由动量守恒定律得
解得
设系统共速时速度为，由动量守恒定律有
得
设相对位移为，由能量守恒定律有
解得
长木板Q的长度至少为
14．（1）1m/s，3m/s；（2）；（3）（），（）
【详解】（1）物块M与N发生弹性碰撞有
解得
碰撞后物块N、M的速度各是1m/s，3m/s。
（2）物块N到达C点时速度为
物块N从C到达D点时有
物块N到达D点时有
解得
，
由牛顿第三定律有
（3）斜面倾角较小时物块N停在斜面上，有
解得
斜面倾角较小时物块N停在斜面上，有
解得
则有
斜面倾角较大时物块N不能停在斜面上，最后将停在D点，则有
15．（1）；（2）；（3）J
【详解】（1）设汽电混动汽车在刹车的过程中储存的电能为E，依题意
得
（2）设汽电混动汽车再生制动阶段运动的位移为，由动量定理得
又
即
所以在再生制动阶段有
解得
在机械制动阶段，汽电混动汽车做匀减速运动，由牛顿第二定律可得
又
解得
设匀减速运动的位移为，由运动学得
解得
所以汽电混动汽车从刹车到停止的位移为
（3）对于减速过程，因斜线率的绝对值表示阻力的大小，由图线①得
代入得
由图线②，设汽车的位移为，回收的动能为
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
