高考物理台州力学知识点之功和能真题汇编附答案

高考物理台州力学知识点之功和能真题汇编附答案
一、选择题
1．汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程的v -—t图像不可能是选项图中的
A．B．
C．D．
2．某人造地球卫星发射时，先进入椭圆轨道Ⅰ，在远地点A加速变轨进入圆轨道Ⅱ。

已知轨道Ⅰ的近地点B到地心的距离近似等于地球半径R，远地点A到地心的距离为3R，则下列说法正确的是（）
A．卫星在B点的加速度是在A点加速度的3倍
B．卫星在轨道Ⅱ上A点的机械能大于在轨道Ⅰ上B点的机械能
C．卫星在轨道Ⅰ上A点的机械能大于B点的机械能
D．卫星在轨道Ⅱ上A点的动能大于在轨道Ⅰ上B点的动能
3．某人用手将1kg的物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s（g取10m/s2），则下列说法正确的是（）
A．物体克服重力做功2J B．合外力做功2J
C．合外力做功12J D．手的拉力对物体做功10J
4．美国的NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众。

经常能看到这样的场面：在终场前0.1s的时候，运动员把球投出且准确命中，获得比赛的最后胜利。

已知球的质量为m，运动员将篮球投出，球出手时的高度为h1、动能为E k、篮筐距地面高度为h2。

不计空气阻力。

则篮球进筐时的动能为
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零，运动中无碰撞能量损失。

DO是水平面，AB是斜面，初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零。

如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点时速度也刚好为零，则此时物体具有的初速度v（）
A．大于v0B．等于v0
C．小于v0D．决定于斜面的倾角
6．假设某次罚点球直接射门时，球恰好从横梁下边缘踢进，此时的速度为v.横梁下边缘离地面的高度为h，足球质量为m，运动员对足球做的功为W1，足球运动过程中克服空气阻力做的功为W2，选地面为零势能面，下列说法正确的是()
A．运动员对足球做的功为W1＝mgh＋mv2
B．足球机械能的变化量为W1－W2
C．足球克服空气阻力做的功为W2＝mgh＋mv2－W1
D．运动员刚踢完球的瞬间，足球的动能为mgh＋mv2
7．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从0
t=开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，作用时间为1t，在1
0~t内力F的平均功率是（）
A．
2
1
2
F
m
t⋅B．
2
2
1
2
F
m
t⋅C．
2
1
F
m
t⋅D．
2
2
1
F
m
t⋅
8．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力()
A．等于零，对人不做功
B．水平向左，对人做负功
C．水平向右，对人做正功
D．沿斜面向上，对人做正功
9．物体仅在拉力、重力作用下竖直向上做匀变速直线运动，重力做功-2J，拉力做功3J，则下列说法正确的是
A．物体的重力势能减少2J
B．物体的动能增加3J
C．物体的动能增加1J
D．物体的机械能增加1J
10．如图所示，用同种材料制成的一个轨道ABC，AB段为四分之一圆弧，半径为R，水
平放置的BC段长为R。

一个物块质量为m，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A 从静止开始下滑，恰好运动到C端停止，物块在AB段克服摩擦力做功为（）
A．mgR
μB．mgR
C．1
2
mgR
πμD．()
1-mgR
μ
11．如图所示，斜面体放在光滑的水平面上，小物块A与斜面体间接触面光滑。

在小物块沿斜面体下滑的过程中，斜面体对小物块的作用力（）
A．垂直于斜面，做功为零
B．垂直于斜面，做功不为零
C．不垂直于斜面，做功为零
D．不垂直于斜面，做功不为零
12．如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直,一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度为g)( )
A．
2
16
v
g
B．
2
8
v
g
C．
2
4
v
g
D．
2
2
v
g
13．研究“蹦极”运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量运动员在不同时刻下落的高度及速度。

如图甲所示，运动员及所携带的全部设备的总质量为50kg，弹性绳有一定长度。

运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度－位移(v －x)图像。

不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。

下列判断正确的是（）
A．运动员下落运动轨迹为一条抛物线
B．弹性绳的原长为16m
C．从x=16m到x=30m过程中运动员的加速度逐渐变大
D．运动员下落到最低点时弹性势能为18000J
14．从空中以40m/s的初速度水平抛出一重为10N的物体．物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为（）
A．300W B．400W C．500W D．700W
15．如图所示，用同种材料制成的一个轨道，AB段为1
4
圆弧，半径为R，水平放置的BC
段长度为R．一小物块质量为m，与轨道间的动摩擦因数为μ，当它从轨道顶端A由静止下滑时，恰好运动到C点静止，那么物块在AB段克服的摩擦力做的功为（）
A．μmgR B．mgR（1－μ）
C．1
2
πμmgR D．
1
2
mgR
16．如图所示，在光滑水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平方向成60°角，F=2N，木箱从静止开始运动，4s末拉力的瞬时功率为（）
A．0.2W B．0.4W C．0.8W D．1.6W
17．一物体从某一高度自由落下落在竖立于地面的轻弹簧上，如图所示，在Ａ点物体开始与轻弹簧接触，到Ｂ点时，物体速度为零，然后被弹簧弹回，下列说法正确的是( )
A．物体从Ａ下降到Ｂ的过程中动能不断变小
B．物体从Ｂ上升到Ａ的过程中动能不断变大
C．物体从Ａ下降到Ｂ以及从Ｂ上升到Ａ的过程中速率都是先增大后减小
D．物体在Ｂ点时所受合力为零
18．如图所示，某人以力F将物体沿斜面向下拉，拉力大小等于摩擦力，则下列说法正确的是()
A．物体做匀速运动
B．合力对物体做功等于零
C．物体的机械能保持不变
D．物体机械能减小
19．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是( )
A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功
C．从A到B重力做功mg(H＋h)
D．从A到B重力做功mgH
20．假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率．如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）
A．4倍B．2倍C．倍D．倍
21．如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球。

当整个装置沿水平面向左匀速运动的过程中，下列说法中正确的是（）
A．重力做负功
B．斜面对球的弹力和挡板对球的弹力的合力做正功
C．斜面对球的弹力做正功
D．挡板对球的弹力做正功
22．如图所示，小球从高处落到竖直放置的轻弹簧上，则小球从开始接触弹簧到将弹簧压缩至最短的整个过程中（）
A ．小球的动能不断减少
B ．小球的机械能在不断减少
C ．弹簧的弹性势能先增大后减小
D ．小球到达最低点时所受弹簧的弹力等于重力
23．如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是…（ ）
A ．重力势能减小，弹性势能增大
B ．重力势能增大，弹性势能减小
C ．重力势能减小，弹性势能减小
D ．重力势能不变，弹性势能增大
24．有一质量为m 的木块，从半径为r 的圆弧曲面上的a 点滑向b 点，如图所示．如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是（ ）
A ．木块所受的合外力为零
B ．因木块所受的力都不对其做功，所以合外力做的功为零
C ．重力和摩擦力的合力做的功为零
D ．重力和摩擦力的合力为零
25．质量为m 的小球从桌面上竖直抛出，桌面离地高度为1h ，小球能达到的最大离地高度为2h ．若以桌面作为重力势能等于零的参考平面，不计空气阻力，那么小球落地时的机械能为（ ）． A ．2mgh
B ．1mgh
C ．21()mg h h +
D ．21()mg h h -
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．A 解析：A
【详解】
汽车冲上斜坡，受重力mg 、支持力N 、牵引力F 和阻力f ，设斜面的坡角为θ，根据牛顿第二定律，有F mgsin f ma θ--=，其中P Fv =，故
P
mgsin f ma v
θ--=； AC 、若0a >，则物体加速运动，加速度会减小，当加速度减为零时，速度达到最大，故选项C 正确，A 错误；
B 、若0a =，则物体速度不变，做匀速运动，故选项B 正确；
D 、若0a <，即加速度沿斜面向下，物体减速，故加速度会减小，当加速度减为零时，速度达到最小，故选项D 正确； 故不可能是选选项A ．
2．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．根据牛顿第二定律得
2
GMm
ma r
= 解得
2GM a r
=
B 点与地心的距离为A 点与地心距离的
1
3
，则卫星在B 点的加速度是A 点加速度的9倍，故A 错误；
BC ．在轨道Ⅰ上，卫星运行时，只有万有引力做功，所以机械能守恒，即卫星在轨道Ⅰ上
A 点的机械能等于在轨道Ⅰ上
B 点的机械能；从椭圆轨道Ⅰ到圆轨道Ⅱ，卫星在A 点做逐
渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，所以卫星在轨道Ⅱ上A 点的机械能大于在轨道Ⅰ上A 点的机械能，即有卫星在轨道Ⅱ上A 点的机械能大于在轨道Ⅰ上B 点的机械能，故B 正确，C 错误； D ．根据万有引力提供向心力可得
2
2GMm mv r r
=
解得动能为
2122k GMm E mv r
=
= 所以卫星在轨道Ⅱ上A 点的动能小于在轨道Ⅰ上B 点的动能，故D 错误； 故选B 。

3．B
【解析】 【分析】 【详解】
A ．克服重力做的功
10J W mgh ==
A 错误； BC ．根据动能定理
2
102
W Fh mgh mv =-=
-合 因此合外力做功为2J ，B 正确，C 错误； D ．手的拉力对物体做功，由上式可知
21
12J 2
Fh mgh mv =+=
D 错误。

故选B 。

4．A
解析：A 【解析】 【详解】
篮球机械能守恒，有，解得
，A 正
确．
5．B
解析：B 【解析】
设斜面的倾角为θ，则滑动摩擦力对物体所做的功为W f ＝－μmg ·
BD －μmg cos θ·AB ＝－μmg ·BD －μmg ·OB ＝－μmg ·OD 。

可见，W f 与θ无关，也就是说，物体从D 点出发沿DBA 或DCA 滑动到A 点，滑动摩擦力对物体所做的功相同。

根据动能定理，沿DBA ，有W G ＋W f ＝0－
2012mv ；沿DCA ，有W G ＋W f ＝0－21
2
mv 。

解得v ＝v 0，故选B. 点睛：该题考查斜面上的摩擦力做功的特点，解答本题关键的根据动能定理列式，对列得的方程进行讨论得出结论．
6．B
解析：B
【解析】A 、对运动员踢球到球恰好从横梁下边缘踢进这一过程，由动能定理：
，即
，故A 错误；
B 、足球机械能的变化量等于重力以外的其他力做的功，即
，故B 正确；
C 、由，可得
，故C 错误；
D 、设刚踢完球瞬间足球的动能为
E k ，由动能定理：
，
，故D 错误；
故选B 。

【点睛】动能的变化量等于合外力做的功；机械能的变化量等于除重力以外的力做功之和；重力势能的增量等于克服重力所做的功；运动员踢球过程中只有运动员对球做功，由动能定理得出踢完瞬间足球的动能。

7．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
对物体受力分析可知，物体只受力F 的作用，由牛顿第二定律可得F
a m
=，t 1时刻的速度为
1F v at t m
==
则在t 1时间内的平均速度为
1122v F v t m
=
=⋅ 所以在t 1时间内力F 的平均功率
2
11122F F P Fv F t t m m
==⋅⋅=
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

8．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
人的加速度斜向右上方，即加速度有水平向右的分量，可知人的脚所受的静摩擦力水平向右，摩擦力的方向与位移方向成锐角，则静摩擦力做正功。

故选Ｃ。

9．C
解析：C 【解析】
【详解】
A. 物体的重力做功-2J，则重力势能增加2J，选项A错误；
B. 合力功为3J+(-2J)=1J，则物体的动能增加1J，选项B正确；
C. 由B的分析可知，选项C错误；
D. 拉力做功为3J，则物体的机械能增加3J，选项D错误.
10．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
BC段物体受摩擦力f=μmg，位移为R，故BC段摩擦力对物体做功W=-fR=-μmgR；即物体克服摩擦力做功为μmgR；对全程由动能定理可知
mgR+W1+W=0
解得W1=μmgR-mgR；故AB段克服摩擦力做功为mgR-μmgR。

故选D。

11．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
当斜面固定不动时斜面体对小物块的作用力垂直斜面，支持力对小物块不做功，本题是把斜面体放在光滑的水平面上，小物块沿斜面体下滑的过程中，支持力和速度方向夹角为钝角，说明支持力对小物块做负功，故D正确，ABC错误。

故选D。

12．B
解析：B
【解析】
【分析】
根据动能定理得出物块到达最高点的速度，结合高度求出平抛运动的时间，从而得出水平位移的表达式，结合表达式，运用二次函数求极值的方法得出距离最大时对应的轨道半径．
【详解】
设半圆的半径为R，根据动能定理得：−mg•2R＝1
2
mv′2−
1
2
mv2，离开最高点做平抛运
动，有：2R=1
2
gt2，x=
v′t，联立解得：
x==
，可知当R=
2
8
v
g
时，水平位移最大，故B
正确，ACD 错误．故选B ．
【点睛】
本题考查了动能定理与圆周运动和平抛运动的综合运用，得出水平位移的表达式是解决本题的关键，本题对数学能力的要求较高，需加强这方面的训练．
13．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．v －t 图像不是运动员的运动轨迹。

运动员自由下落时做直线运动，运动轨迹为一条直线，故A 错误；
B ．由图可知x =16m 时运动员速度最大，即重力与弹力大小相等，所以弹性绳的原长小于16cm ，故B 错误；
C ．x =16m 时，重力与弹力大小相等，从x =16m 到x =30m 过程中，弹力大于重力，且弹力越来越大，加速度越来越大，故C 正确；
D ．从x =0到x =30m 的过程中，运动员的重力势能减少量为
4p 501030J 1.510J E mgh ∆==⨯⨯=⨯
根据运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒可知弹性绳的最大势能为
4p 1.510J p E E =∆=⨯绳
故D 错误。

故选C 。

14．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
重物在竖直方向的分速度为v y =gt =30m/s ；重力的功率P =mgv y =300W ．故A 正确，BCD 错误．
【点睛】
本题难度较小，公式P =Fv 中的v 是在F 方向上的分速度
15．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
设在AB 段物块克服摩擦力做的功为W ，则物块由A 到B 运用动能定理可得
212
B mgR W mv -=
物块由B 到C 运用动能定理可得
2102
B mgR mv μ-=- 联立解得W =mgR （1－μ），故B 正确，ACD 错误。

故应选B 。

16．B
解析：B
【解析】
【详解】 根据牛顿第二定律得，加速度2
1
26020.1/10Fcos a m s m ⨯
︒=＝＝；则4s 末的速度v=at =0.1×4m/s=0.4m/s ，则拉力的功率P =Fv cos60°=2×0.4×12
W=0.4W ．故B 正确，ACD 错误。

17．C
解析：C
【解析】
物体从A 点下降到B 的过程中，开始重力大于弹簧的弹力，加速度方向向下，物体做加速运动，由于弹力在增大，则加速度在减小，当重力等于弹力时，速度达到最大，然后在运动的过程中，弹力大于重力，根据牛顿第二定律知，加速度方向向上，加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动，运动的过程中弹力增大，加速度增大，到达最低点，速度为零．故速度先增大后减小，则动能先增大，后减小；同理，在从B 上升到A 的过程中，开始时弹簧的弹力大于重力，加速度向上，物体向上运动，由于弹力减小，则加速度减小，但速度继续增大；弹力与重力相等时速度达最大，此后由于弹力小于重力，物体的速度开始减小，故速率先增大后减小，动能先增大，后减小，故C 正确．
点睛：解决本题的关键知道加速度方向与合力方向相同，当加速度方向与速度方向相同，物体做加速运动，当加速度方向与速度方向相反时，物体做减速运动．
18．C
解析：C
【解析】
【详解】
A 、对物体受力分析，受重力、拉力、摩擦力和支持力，拉力和摩擦力平衡，故物体加速下滑；故A 错误.
B 、合力沿着斜面向下大小等于重力的分力，合力做正功；故B 错误.
C 、
D 、拉力和摩擦力平衡，做的功之和为零，支持力不做功，故总功等于重力的功，故机械能总量保持不变；故C 正确，D 错误.
故选C.
【点睛】
本题关键明确机械能守恒的条件，然后受力分析并结合功能关系判断.
19．D
解析：D
【解析】
试题分析：重力做功与路径无关，根据两点间的高度差即可求得重力所做的功；因AB两点间的高度差为H；则重力做功W=mgH；故选D．
考点：重力功
【名师点睛】本题考查重力做功的特点，重力做功与路径无关，只与初末状态的高度差有关；要注意正确理解重力做功与路径无关的含义，并能正确应用．
20．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
设阻力为f，由题知：f=kv；
速度最大时，牵引力等于阻力，则有 P=Fv=fv=kv2．
所以摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的倍．故选D．
21．C
解析：C
【解析】
【分析】
根据“整个装置匀速运动”可知，本题考查功的判断问题，根据判断力是否做功，要看力的方向与位移方向是否垂直，若垂直则不做功，若不垂直，则做功.
【详解】
A、根据功的公式可知，重力与运动方向相互垂直，故重力不做功，故A错误；
B、C、斜面对球的弹力与运动方向夹角为锐角，故斜面对球的弹力F N做正功，故B错误，C正确；
D、挡板对球的弹力向右，与运动方向相反，挡板对球的弹力做负功，故D错误.
故选C.
【点睛】
小球做匀速直线运动，受力平衡，根据平衡条件求解出各个力；然后根据力和运动位移之间的夹角分析各力做功情况.
22．B
解析：B
【解析】
【分析】
对小球进行受力分析，应用牛顿运动定律、机械能守恒定律以及做功与能量之间的转化关系解题。

【详解】
A ．小球刚接触弹簧时，弹簧的弹力小于重力，合力仍向下，小球继续向下做加速运动，动能仍增大，A 错误；
B ．接触弹簧后，弹簧的弹力对小球做负功，因此小球的机械能减少，B 正确；
C ．向下运动的过程中，小球始终对弹簧做正功，因此弹性势能一直增大，C 错误；
D ．小球向下运动的过程中，先加速后减速，在减速运动时，弹簧的弹力大于重力，因此在最低点时弹力大于重力，D 错误。

故选B 。

23．A
解析：A
【解析】
【分析】
重力势能的变化可根据重力做功判断；弹性势能的变化可根据弹簧的形变量的变化判断．
【详解】
在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小朋友的重力势能减少．弹簧的形变量增大，其弹性势能增加，故A 正确，BCD 错误．
故选A ．
24．C
解析：C
【解析】
木块做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零，故合外力不为零，A 错；速率不变，动能不变，由动能定理知，合外力做的功为零，而支持力始终不做功，重力做正功，所以重力的功与摩擦力做的功的代数和为零，但重力和摩擦力的合力不为零，C 对，B 、D 错． 25．D
解析：D
【解析】
【分析】
小球运动过程中，只受重力作用，机械能守恒，根据机械能守恒定律列式求解即可。

【详解】
小球运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，有小球落地时的机械能
2121-E E mg h h ==（）
故选D 。

【点睛】
本题关键根据机械能守恒定律，小球的机械能总量不变，小球任意位置的机械能都等于初位置和最高点的机械能。