一质量为 1kg 的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水…——2023 高考物理第 7 题答案解析

2023_新课标卷 (2023·物理)

2023 全国 第 7 题 多选题 区分题
2023_新课标卷 (2023·物理)

7.一质量为 1kg 的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水平地面上沿 $x$ 轴运动,出发点为 $x$ 轴零点,拉力做的功 $W$ 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$10 \mathrm{~m} / \mathrm{s}^{2}$ 。下列说法正确的是

A. 在 $x=1 \mathrm{~m}$ 时,拉力的功率为6W
B. 在 $x=4 \mathrm{~m}$ 时,物体的动能为2J
C. 从 $x=0$ 运动到 $x=2 \mathrm{~m}$ ,物体克服摩擦力做的功为8J
D. 从 $x=0$ 运动到 $x=4$ 的过程中,物体的动量最大为2kg.m/s
参考答案

BC

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这道题真正考什么?

核心知识
动能与动能定理
核心考法
受力分析图像法运动过程分析
关键能力
应用多选题
最容易错
多过程衔接错误临界条件遗漏
难度
区分题

完整解析 · 逐步详解

【答案】BC
【解析】
【详解】由于拉力在水平方向,则拉力做的功为

$$ W=F x $$

可看出 $W-x$ 图像的斜率代表拉力 $F$ 。
AB.在物体运动的过程中根据动能定理有

$$ W-\mu m g x=\frac{1}{2} m v^{2} $$

则 $x=1 \mathrm{~m}$ 时物体的速度为

$$ v_{1}=2 \mathrm{~m} / \mathrm{s} $$

$x=1 \mathrm{~m}$ 时,拉力为

$$ F=\frac{\Delta W}{\Delta x}=6 \mathrm{~N} $$

则此时拉力的功率

$$ P=F v_{1}=12 \mathrm{~W} $$

$x=4 \mathrm{~m}$ 时物体的动能为

$$ E_{\mathrm{k}}=2 \mathrm{~J} $$

A 错误、B 正确;

C. 从 $x=0$ 运动到 $x=2 \mathrm{~m}$ ,物体克服摩擦力做的功为
$$ W_{\mathrm{f}}=\mu m g x=8 \mathrm{~J} $$
C 正确;
D. 根据 $W-x$ 图像可知在 $0-2 \mathrm{~m}$ 的过程中 $F_{1}=6 \mathrm{~N}, 2-4 \mathrm{~m}$ 的过程中 $F_{2}=3 \mathrm{~N}$ ,由于物体受到的摩擦力恒为$f=4 \mathrm{~N}$ ,则物体在 $x=2 \mathrm{~m}$ 处速度最大,且根据选项 AB 分析可知此时的速度
$$ v_{2}=\sqrt{8} \mathrm{~m} / \mathrm{s} $$

则从 $x=0$ 运动到 $x=4$ 的过程中,物体的动量最大为

$$ p=m v=2 \sqrt{2} \mathrm{~kg} \cdot \mathrm{~m} / \mathrm{s} $$

D 错误。
故选 BC。

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