高考物理新力学知识点之功和能图文解析

高考物理新力学知识点之功和能图文解析
一、选择题
1．如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定：()
A．等于拉力所做的功；
B．小于拉力所做的功；
C．等于克服摩擦力所做的功；
D．大于克服摩擦力所做的功；
2．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．
3．按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。

如图所示，使笔的尾部朝下，将笔向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起至一定的高度。

忽略摩擦和空气阻力。

笔从最低点运动至最高点的过程中
A．笔的动能一直增大
B．笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小
C．弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量
D．弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量
4．2019年2月16日，世界游泳锦标赛跳水项目选拔赛（第一站）在京举行，重庆选手施延懋在女子3米跳板决赛中，以386.60分的成绩获得第一名，当运动员压板使跳板弯曲到最低点时，如图所示，下列说法正确的是（）
A ．跳板发生形变是因为运动员的重力大于板对她支持力
B ．弯曲的跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
C ．在最低点时运动员处于超重状态
D ．跳板由最低点向上恢复的过程中，运动员的机械能守恒
5．如图所示，小明将质量为m 的足球以速度v 从地面上的A 点踢起，当足球到达B 点时离地面的高度为h ．不计空气阻力，取地面为零势能面，则足球在B 点时的机械能为（足球视为质点）
A ．212
mv B ．mgh C ．2
12
mv +mgh D ．
2
12
mv －mgh 6．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
7．如图所示，质量为m 的物体，以水平速度v 0离开桌面，若以桌面为零势能面，不计空气阻力，则当它经过离地高度为h 的A 点时，所具有的机械能是( )
A ．mv 02＋mg h
B ．mv 02-mg h
C ．
mv 02＋mg (H-h)
D ．
mv 02
8．如图所示，AB 为
1
4
圆弧轨道，BC 为水平直轨道，圆弧的半径为R ，BC 的长度也是R ，一质量为m 的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，当它由轨道顶端A 从静止下滑时，恰好运动到C 处停止，那么物体在AB 段克服摩擦力做功为（ ）
A ．
1
2
μmgR B ．
1
2
mgR C ．mgR
D ．()1mgR μ-
9．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 -
10．如图所示，一个内侧光滑、半径为R 的四分之三圆弧竖直固定放置，A 为最高点，一小球（可视为质点）与A 点水平等高，当小球以某一初速度竖直向下抛出，刚好从B 点内侧进入圆弧并恰好能过A 点。

重力加速度为g ，空气阻力不计，则（ ）
A ．小球刚进入圆弧时，不受弹力作用
B gR
C ．小球在最低点所受弹力的大小等于重力的5倍
D ．小球不会飞出圆弧外
11．在地面上方某点将一小球以一定的初速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，则小球在随后的运动中
A ．速度和加速度的方向都在不断变化
B ．速度与加速度方向之间的夹角一直减小
C ．在相等的时间间隔内，速率的改变量相等
D ．在相等的时间间隔内，动能的改变量相等
12．我国的传统文化和科技是中华民族的宝贵精神财富，四大发明促进了科学的发展和技术的进步，对现代仍具有重大影响，下列说法正确的是（ ） A ．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒
B．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力
C．装在炮弹中的火药燃烧爆炸时，化学能全部转化为弹片的动能
D．指南针的发明促进了航海和航空，静止时指南针的N极指向北方
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
14．一物体在粗糙的水平面上受到水平拉力作用，在一段时间内的速度随时间变化情况如题5图所示．关于拉力的功率随时间变化的图象是下图中的可能正确的是
A．
B．
C．
D．
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
2πμmgR 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
17．一位质量为m 的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt 时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v ，重心上升高度为h 。

在此过程中( )
A ．地面对他的冲量为mv ＋mg Δt ，地面对他做的功为12
mv 2 B ．地面对他的冲量为mv ＋mg Δt ，地面对他做的功为零
C ．地面对他的冲量为mv ，地面对他做的功为
12
mv 2 D ．地面对他的冲量为mv －mg Δt ，地面对他做的功为零
18．如图所示，小球以初速v 0从A 点沿不光滑的轨道运动到高为h 的B 点后自动返回，其返回途中仍经过A 点，则经过A 点的速度大小为（ ）
A 2
04v gh -B 2
04gh v -C 202v gh -D 202gh v -19．关于功率说法正确的是( )
A ．由P ＝
W
t
可知，只要知道W 和t 就可求出任意时刻的功率 B ．由P ＝Fv 只能求某一时刻的瞬时功率
C ．由P ＝Fv 知，汽车的功率和它的速度成正比
D ．从P ＝Fv 知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
20．如图所示，有一直角三角形粗糙斜面体ABC ，已知AB 边长为h ，BC 边长为2h ，当地重力加速度为g 。

第一次将BC 边固定在水平地面上，小物体从顶端沿斜面恰能匀速下滑；
第二次将AB边固定于水平地面上，让该小物体从顶端C静止开始下滑，那么（）
A．小物体两次从顶端滑到底端的过程中，克服摩擦力做功相等
B．无法比较小物体这两次从顶端滑到底端的过程中，小滑块克服摩擦力做功的大小C．第二次小物体滑到底端A点时的速度大小2gh
D．第二次小物体滑到底端A点时的速度大小3gh
21．水平传送带在外力F驱动下以恒定速度运动，将一块砖放置在传送带上，若砖块所受摩擦力为 f，传送带所受摩擦力为f'，砖块无初速放到传送带上至砖块达到与传送带相同速度的过程中以下正确的是（）
A．f′所做的功等于 f 所做的功的负值
B．F所做的功与f'所做的功之和等于砖块所获得的动能
C．F所做的功与f'所做的功之和等于零
D．F 所做的功等于砖块所获得的动能
22．质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从最低点P 缓慢地移到Q点，如图所示，重力加速度为g，则在此过程中（）
A．小球受到的合力做功为mgl（1﹣cosθ）
B．拉力F的功为Fl cosθ
C．重力势能的变化大于mgl（1﹣cosθ）
D．水平力F做功使小球与地球组成的系统机械能变化了mgl（1﹣cosθ）
23．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
24．质量为m 的汽车，其发动机额定功率为P ．当它开上一个倾角为θ的斜坡时，受到的阻力为车重力的k 倍，则车的最大速度为（ ） A ．sin P
mg θ
B ．cos (sin )P mg k θ
θ+
C ．
cos P mg
θ
D ．sin )
P
mg k θ+（
25．起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其v －t 图象如图所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是下列选项图中的哪一个（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．B 解析：B 【解析】 【分析】
受力分析，找到能影响动能变化的是那几个物理量，然后观测这几个物理量的变化即可． 【详解】
木箱受力如图所示：
木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功，
根据动能定理可知即：2
102
F f W W mv -=
- ，所以动能小于拉力做的功，故B 正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，ACD 错误． 故选B 【点睛】
正确受力分析，知道木箱在运动过程中有那几个力做功且分别做什么功，然后利用动能定理求解末动能的大小．
2．A
解析：A 【解析】 【详解】
篮球机械能守恒，有，解得
，A 正
确．
3．D
解析：D 【解析】 【详解】
开始时弹力大于笔的重力，则笔向上做加速运动；当弹力等于重力时加速度为零，速度最大；然后弹力小于重力，笔向上做减速运动，当笔离开桌面时将做竖直上抛运动，直到速度减为零到达最高点；
A ．笔的动能先增大后减小，选项A 错误；
B ．因只有弹力和重力做功，则笔的重力势能、动能和弹簧的弹性势能守恒；因动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加，选项B 错误； CD ．因整个过程中动能不变，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能的增加量，选项
C 错误，
D 正确； 故选D.
4．C
解析：C 【解析】 【详解】
A. 跳板发生形变是因为运动员对跳板施加了力的作用，选项A 错误；
B.运动员对跳板有压力是由运动员的脚发生形变而产生的，故B 错误；
C.运动员在最低点具有向上的加速度，所以是处于超重状态，支持力大于重力，故C 正确；
D.跳板由最低点向上恢复的过程中，支持力对运动员做功，机械能不守恒，故D 错误。

5．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
由题意可知，足球被踢出去后，只有重力对其做功，故机械能守恒，即足球在B 点时的机械能等于在A 点时的机械能，在A 点的机械能为2
12
mv 。

A 正确，BCD 错误； 故选A 。

6．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 。

7．D
解析：D 【解析】
试题分析：物体在运动的过程中，机械能守恒，则A 点的机械能等于抛出点的机械能，抛出点的机械能E=
mv 02+0=
mv 02．故D 正确，ABC 错误．故选D ．
考点：机械能守恒定律
8．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
试题分析：BC 段摩擦力可以求出，由做功公式求得BC 段摩擦力对物体所做的功； 对全程由动能定理可求得AB 段克服摩擦力所做的功．
BC 段物体受摩擦力f mg μ=，位移为R ，故BC 段摩擦力对物体做功
W fR mgR μ=-=-； 对全程由动能定理可知，10mgR W W ++=，解得
1W mgR mgR μ=-，故AB 段克服摩擦力做功为()1W mgR mgR mgR μμ=-=-克，D
正确．
9．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。

10．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．小球刚进入圆弧时，速度不为零，则向心力不为零，此时弹力提供向心力，弹力不为零，故A 错误；
B ．恰好能过A 点说明在A 点的速度为
v =
B 正确；
C ．由抛出到最低点，由动能定理
22111
222
mgR mv mv =-
在最低点，根据牛顿第二定律
2
1v F mg m R
-=
解得小球在最低点所受弹力的大小
6F mg =
故C 错误；
D ．小球从A 点飞出做平抛运动，当竖直方向的位移为R 时，根据
212
R gt =
x vt =
解得此时的水平位移
x R =>
小球会飞出圆弧外，故D 错误。

故选B 。

11．B
解析：B 【解析】 【详解】
A ．由于物体只受重力作用，做平抛运动，故加速度不变，速度大小和方向时刻在变化，选项A 错误；
B ．设某时刻速度与竖直方向夹角为θ，则00
tan y v v v gt
θ==，随着时间t 变大，tan θ变小，θ变小，故选项B 正确； C ．根据加速度定义式v
a g t
∆==∆，则Δv=gΔt ，即在相等的时间间隔内，速度的改变量相等，故选项C 错误；
D ．根据动能定理，在相等的时间间隔内，动能的改变量等于重力做的功，即W G =mgh ，对于平抛运动，由于在竖直方向上，在相等时间间隔内的位移不相等，故选项D 错误。

【点睛】
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合加速度公式和动能定理公式灵活求解即可。

【考点】
平抛运动、动能定理
12．D
解析：D 【解析】
鞭炮炸响的瞬间，因内力远大于外力，故系统动量守恒，同时在爆炸过程中，总能量是守恒的，A 错误；现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力和气体对火箭的作用力为作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小相等，方向相反，B 错误；装在炮弹中的火药燃烧爆炸时，化学能转化为弹片的动能和周围物体的内能，C 错误；指南针的发明促进了航海和航空，因地磁场南极处在地理北极处，故指南针静止时指南针的N 极指向北方，D 正确．
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．D
解析：D 【解析】
试题分析：由图知：在00t -时间内，物体做初速度为零的匀加速运动，v at =，由牛顿第
二定律得：F f ma -=，则拉力的功率为P Fv f ma v f ma at ==
+=+（）（）；在0t 时刻以后，物体做匀速运动，v 不变，则F f =，P Fv fv ==，P 不变，故D 正确． 考点：功率、平均功率和瞬时功率
【名师点睛】根据物理规律得到解析式，再选择图象是常用的方法．本题根据牛顿第二定律和运动学公式结合得到P 的表达式是关键．
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
2
102
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】
根据牛顿第二定律得，加速度2
1
26020.1/10
Fcos 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°=2×0.4×1
2
W=0.4W ．故B 正确，ACD 错误。

17．B
解析：B 【解析】 【详解】
设地面对运动员的冲量为I ，则由动量定理得：
I －mg Δt ＝mv －0 I ＝mv ＋mg Δt 。

运动员从下蹲状态到身体伸直并刚好离开地面，地面对运动员作用力的作用点的位移为零，地面对他不做功；
A ．地面对他的冲量为mv ＋mg Δt ，地面对他做的功为12
mv 2
，与结论不相符，选项A 错误；
B ．地面对他的冲量为mv ＋mg Δt ，地面对他做的功为零，与结论相符，选项B 正确；
C ．地面对他的冲量为mv ，地面对他做的功为
12
mv 2
，与结论不相符，选项C 错误； D ．地面对他的冲量为mv －mg Δt ，地面对他做的功为零，与结论不相符，选项D 错误； 故选B 。

18．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
设小球在由A 到B 的过程中阻力做功为W ，由A 到B 的过程中由动能定理
201
2
mgh W mv -+=-
当小球由B 返回到A 的过程中，阻力做的功依旧为W ，再由动能定理得
21
2
A mgh W mv +=
以上两式联立可得
A v =A 、C 、D 错误，
B 正确。

故选B 。

解析：D 【解析】 【详解】 A ．P ＝
W
t
计算的是时间t 内的平均功率，不能用来计算瞬时功率；故A 错误； B ．P ＝Fv 可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度，故B 错误；
C ．由P ＝Fv 知，当F 不变的时候，汽车的功率和它的速度成正比，当F 变化时就就不是正比关系了，故C 错误；
D ．从P ＝Fv 知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比；故D 正确。

20．D
解析：D 【解析】 【详解】
AB ．根据做功公式知，第一次滑到底端的过程中克服摩擦力做功为：
W 1＝μmg cos ∠C ，
第二次滑到底端的过程中克服摩擦力做功为：
W 2＝μmg cos ∠A h ，
因为∠C ＜∠A ，所以W 1＞W 2，故AB 错误； CD ．因为第一次小物体在斜面上匀速下滑，所以有
mg sin ∠C =μmg cos ∠C
解得
122
h tan C h μ∠＝＝
＝； 第二次下滑过程中，根据动能定理得：
mg •2h −μmg cos ∠A ＝
12
mv 2
， 且有
cos ∠A ＝
， 解得第二次小物块滑到底端的速度为
v
故C 错误，D 正确。

21．C
解析：C 【解析】 【详解】
A.因为砖块由静止被传送带带动并达到与传送带相同速度的过程中发生相对滑动，砖块的位移与传送带的位移不等，则f'所做的功不等于f所做的功的负值。

故A错误。

BC.对传送带研究，动能不变，根据动能定理知，F所做的功与f'所做的功之和等于零。

故B错误，C正确。

D.根据能量守恒得，F所做的功等于砖块动能的增加量与摩擦产生的内能之和。

故D错误。

22．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.小球缓慢移动，动能不变，动能的变化量为零，根据动能定理得知，小球受到的合力做功为零，故A错误；
B.设绳与竖直方向的夹角为α，根据平衡条件可知F＝mg tanα，所以可知F为变力，根据动能定理
W F﹣mgl（1﹣cosθ）＝0
则得拉力F的功为W F＝mgl（1﹣cosθ），故B错误；
C.根据重力做功与重力势能变化的关系可得：重力势能的增加
E p＝mgh＝mgl（1﹣cosθ）
故C错误；
D.由上知，小球的动能不变，重力势能增加mgl（1﹣cosθ），而重力势能是小球与地球共有的，又根据除了重力以外的力做功等于系统机械能的变化，可知水平力F做功使小球与地球组成的系统机械能变化了mgl（1﹣cosθ），故D正确．
23．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。

24．D
解析：D
【解析】 【详解】
当牵引力等于阻力时，汽车达到最大速度，汽车匀速运动时，受力平衡，由于汽车是沿倾斜的路面向上行驶的，对汽车受力分析可知，汽车的牵引力F ＝f +mg sin θ＝kmg +mg sin θ＝mg （k +sin θ），由功率P ＝Fv ，所以上坡时的速度：(sin )
P P v F mg k θ==+，故A 、B 、C 错误，D 正确.
25．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
由v －t 图象可知在10~t 时间内物向上做匀加速直线运动，设加速度大小为1a ，根据牛顿第二定律得
1F mg ma -=
则
1F mg ma =+
此时拉力的功率
()111P Fv mg ma a t ==+⋅
可知此时间段内功率与时间成正比； 在21
~t t 时间内重物向上做匀速直线运动，拉力
F mg =
则拉力的功率
2P Fv mgv ==
可知此时间段内拉力功率不变，根据拉力的大小得，此时的功率小于t 1时刻拉力的功率； 在23~t t 时间内重物向上做匀减速直线运动，设加速度大小为2a ，根据牛顿第二定律得
2mg F ma -=
则
2F mg ma =-
此时间段内拉力的功率
()()3202P Fv mg ma v a t ==--
则可知3P 与t 是线性关系，随着t 增加，3P 减小。

2t 时刻拉力突然减小，功率突然减小。

综上所述，故B 正确，ACD 错误。

故选B 。