高考物理新力学知识点之功和能单元汇编及答案(1)

高考物理新力学知识点之功和能单元汇编及答案(1)
一、选择题
1．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 ．
2．将一个皮球从地面以初速度v 0竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，即f =kv ，重力加速度为g ，下列说法中正确的是（ ） A ．从抛出到落四地面的过程中，最高点加速度最大，大小为g
B ．刚抛出时加速度最大，大小为g +
kv m
C ．皮球上升所用时间比下降所用时间长
D ．皮球落回地面时速度大于v 0
3．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v 0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v0
B ．等于v0
C ．小于v0
D ．决定于斜面的倾角
4．一质量为m 的木块静止在光滑的水平面上，从0t =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10~t 内力F 的平均功率是（ ）
A ．212F m t ⋅
B ．2212F m t ⋅
C ．21F m t ⋅
D ．221F m
t ⋅
5．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
6．关于力对物体做功,下列说法正确的是
A．滑动摩擦力对物体一定做负功
B．静摩擦力对物体可能做正功
C．作用力与反作用力的功代数和一定为零
D．合外力对物体不做功,则物体速度一定不变
7．下述实例中，机械能守恒的是（）
A．物体做平抛运动
B．物体沿固定斜面匀速下滑
C．物体在竖直面内做匀速圆周运动
D．物体从高处以0.9g(g为重力加速度的大小)的加速度竖直下落
8．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
9．如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R：bc是半径为R的四分之一的圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球．始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g．小球从a点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为
A．2mgR
B．4mgR
C．5mgR
D．6mgR
10．如图所示，一表面光滑的木板可绕固定的水平轴O转动，木板从水平位置OA转到OB 位置的过程中，木板上重为5 N的物块从靠近转轴的位置由静止开始滑到图中虚线所示位置，在这一过程中，物块的重力势能减少了4 J。

则以下说法正确的是(取g＝10 m/s2)()
A．物块的竖直高度降低了0.8 m
B．由于木板转动，物块下降的竖直高度必大于0.8 m
C．物块获得的动能为4 J
D．由于木板转动，物块的机械能必定增加
11．连接A、B两点的在竖直面内的弧形轨道ACB和ADB形状相同、材料相同，如图所示．一个小物体从A点以一定初速度v开始沿轨道ACB运动，到达B点的速度为v1；若以相同大小的初速度v沿轨道ADB运动，物体到达B点的速度为v2，比较v1和v2的大小，有（）
A．v1＞v2B．v1=v2
C．v1＜v2D．条件不足，无法判定
12．如图所示为某一游戏的局部简化示意图．D为弹射装置，AB是长为21m的水平轨道，倾斜直轨道BC固定在竖直放置的半径为R=10m的圆形支架上，B为圆形的最低点，轨道AB与BC平滑连接，且在同一竖直平面内．某次游戏中，无动力小车在弹射装置D 的作用下，以v0=10m/s的速度滑上轨道AB，并恰好能冲到轨道BC的最高点．已知小车在轨道AB上受到的摩擦力为其重量的0.2倍，轨道BC光滑，则小车从A到C的运动时间是（）
A．5s
B．4.8s
C．4.4s
D．3s
13．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
14．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
15．升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为( )
A．mgh B．mgh＋mah
C．mah D．mgh－mah
16．起重机以加速度a竖直向上加速吊起质量为m的重物，若物体上升的高度为h，重力加速度为g，则起重机对货物所做的功是
A．B．C．D．
17．如图所示，质量为0.1 kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飞离桌面，最终落在水平地面上，已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5，桌面高0.45 m，若不计空气阻力，取g=10 m/s2，则()
A．小物块的初速度是5 m/s
B．小物块的水平射程为1.2 m
C．小物块在桌面上克服摩擦力做8 J的功
D．小物块落地时的动能为0.9 J
18．如图所示，小球以初速v0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 ．2
02v gh - D ．2
02gh v -
19．一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
20．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
21．关于功、功率以下说法正确的是（） A ．滑动摩擦力对物体只能做负功 B ．静摩擦力不可能对物体做功
C ．作用力和反作用力可能对物体都不做功
D ．功率反映的是力对物体做功的快慢，功率大，做功一定多
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．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+（
24．如图所示，质量分别为m 1和m 2的两个物体，m 1<m 2，在大小相等的两个力F 1和F 2的作用下沿水平方向移动了相同的距离.若F 1做的功为W 1，F 2做的功为W 2，则( ).
A ．W 1>W 2
B ．W 1<W 2
C ．W 1=W 2
D ．条件不足，无法确定
25．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t =0时其速度为1 m/s ．从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F ，力F 和滑块的速度v 随时间的变化规律分别如图a 和图b 所示．设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F 对滑块做的功分别为123W W W 、、，则以下关系正确的是( )
A ．123W W W ==
B ．123W W W <<
C ．132W W W <<
D ．123W W W =<
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一、选择题 1．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 。

2．B
解析：B 【解析】 【分析】
【详解】
AB ．上升过程，阻力向下，根据牛顿第二定律有
1mg kv ma +=
下降过程，阻力向上，根据牛顿第二定律有
2mg kv ma '+=
因此有
12a g a >>
其中
1kv a g m
=+
可以知道向上的速度越大，皮球的加速度越大，则刚抛出时的加速度最大，大小为
kv g m
+
，故A 错误，B 正确； C ．若加速度不变，根据 212
h at =
可知
12t t <
故C 错误；
D ．因为运动的整个过程，重力做功为零；上升过程，阻力向下，做负功；下降过程，阻力向上，做负功。

可知落地时的动能一定小于开始时的动能，则落地速度一定小于开始时的速度，故D 错误。

故选B 。

3．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．
4．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 。

5．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。

6．D
解析：D 【解析】
试题分析：恒力做功的表达式cos w fs α=，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故A 错误；静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，故B 正确；作用力作用在一个物体上，反作用力必然是在另外一个物体上，作用力和反作用力等大反向，两个物体的位移没有必然的联系，所以两个功也就不一定相等且一正一负，故C 错；合外力对物体不做功，物体动能一定不变，但不一定平衡，如匀速圆周运动，故D 错误． 考点：摩擦力、作用力与反作用力、功的计算，
7．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
A ．物体做平抛运动，只有重力对物体做功，则物体的机械能守恒，选项A 正确；
B ．物体沿固定斜面匀速下滑，重力势能减小，而动能不变，则机械能减小，选项B 错
误；
C．物体在竖直面内做匀速圆周运动，则动能不变，重力势能不断变化，则机械能不断变化，选项C错误；
D．物体从高处以0.9g(g为重力加速度的大小)的加速度竖直下落，则肯定受到阻力作用，则机械能减小，选项D错误。

故选A。

8．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。

9．C
解析：C
【解析】
本题考查了运动的合成与分解、动能定理等知识，意在考查考生综合力学规律解决问题的能力．
设小球运动到c点的速度大小为v C，则对小球由a到c的过程，由动能定理得：F·3R-
mg R=1
2
mv c2，又F=mg，解得：v c2=4gR，小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀
加速直线运动，竖直方向在重力作用力下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从
离开c点到其轨迹最高点所需的时间为:t=v C/g=2g
R
，小球在水平方向的加速度a=g，在
水平方向的位移为x=1
2
at2=2R．由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的
过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量△E=F·5R=5mgR，选项C正确ABD错误．
【点睛】此题将运动的合成与分解、动能定理有机融合，难度较大，能力要求较高．10．A
解析：A
【解析】
【详解】
已知，由△E p=mg△h得物块降低的高度，故A正确，B错误。

木板转动过程中，物块的重力势能减少了4J，则重力对物块做功为4J，木板的支持力对物
块做负功，所以外力对物块做的总功小于4J ，由动能定理知，物块获得的动能小于4 J ，故C 错误。

木板的支持力对物块做负功，所以物块的机械能必定减少，故D 错误。

故选A 。

【点睛】
解决本题时要注意木板的支持力对物块不是不做功，而做负功，要掌握功与能的关系，并能灵活运用．
11．A
解析：A 【解析】 【分析】
滑块从A 到B 过程中，只有阻力做功，但ACB 轨道上运动时失重，ADB 轨道上运动时超重，故ABD 轨道上运动时阻力大，根据动能定理判断末速度大小． 【详解】
由于AB 轨道等高，故滑块从A 到B 过程中，只有阻力做功，根据动能定理，克服阻力做功等于动能的减小量；
但ACB 轨道上运动时加速度向下，是失重；ADB 轨道上运动时加速度向上，是超重；故ABD 轨道上运动时阻力大，克服阻力做功多，动能减小多，故v 1＞v 2．故选A ．
12．A
解析：A 【解析】 【分析】
分两个阶段求解时间，水平阶段和斜面阶段，根据动能定理求出B 点的速度，然后根据运动学规律求解AB 段上的运动时间；在斜面阶段需要根据几何知识求解斜面的倾斜角，然后根据牛顿第二定律求解在斜面上的运动加速度，从而求解在斜面上的运动时间． 【详解】
设小车的质量为m ，小车在AB 段所匀减速直线运动，加速度
210.20.22/f mg a g m s m m
=
===，在AB 段，根据动能定理可得2201122
AB B fx mv mv -=-，解得4/B v m s =，故110432t s s -==；
小车在BC 段，根据机械能守恒可得
2
12
B CD mv mgh =，解得0.8CD h m =，过圆形支架的圆心O 点作B
C 的垂线，根据几何知识可得12BC
BC CD
x R x h =，解得4BC x m =，
1
sin 5
CD BC h x θ=
=，故小车在BC 上运动的加速度为22sin 2/a g m s θ==，故小车在BC 段的运动时间为224
22
B v t s s a =
==，所以小车运动的总时间为125t t t s +==，A 正确．
【点睛】
本题的难点在于求解斜面上运动的加速度，本题再次一次提现了数物相结合的原则，在分析物理时涉及几何问题，一定要动手画画图像．
13．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
14．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 ．
15．A
解析：A 【解析】
重力势能的增加量等于物体克服重力做的功，A 对，B 、C 、D 错．
16．D
解析：D 【解析】 【分析】
对货物进行受力分析，根据牛顿第二定律求出起重机对货物拉力，根据做功公式即可求得起重机对货物所做的功. 【详解】
对货物进行受力分析，货物受重力和起重机对货物拉力F ．根据牛顿第二定律得：F-mg=ma
F=m （a+g ）；上升h 高度，起重机对货物拉力做功w=Fh=m （a+g ）h ；故选D 。

【点睛】
求某个力做功的方法很多，常见的有两种：1、运用功的定义式求解（力为恒力）2、运用动能定理求解．本题是恒力做功，故可以直接根据公式求解.
17．D
解析：D 【解析】
由题意可以，小物块到达B 时的速度B v =3m/s ，如下图所示 小物块从A 运动到B 的过程中，由动能定理可得：2201122
AB B mgS mv mv μ-=- 解得：07m/s v =，故A 选项错误；
（或根据牛顿第二定律mg ma μ-=，根据运动学公式22
02B AB v v aS -=，求解B v ）
小物块从B 点离开桌面后，做平抛运动 所以2
12
h gt =
，解得0.3s t = 因此，水平射程B x v t ==0.9m ，选项B 错误；
小物块在桌面上克服摩擦力做的功f AB W mgS μ==2J ，选项C 错误；
从B 到C ，利用动能定理得：2
12
KC B mgh E mv =-
，解得0.9J KC E =，D 正确． （或利用平抛运动运动学公式，先求落地速度，然后再根据动能得定义，求落地动能）
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 。

19．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．
20．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.
21．C
解析：C 【解析】
轻放在水平传送带上的物体，受到传送带给的滑动摩擦力，摩擦力方向和运动方向相同，对物体做正功，A 错误；放在倾斜传送带上的物体，随传送带相对静止的向上端移动过程中，静摩擦力做正功，B 错误；静止在桌面上的书，书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力，但在力的方向上没有位移，所以都不做功，C 正确；功率大小表示对物体做功快慢的物理量，功率大，做功块，但做功不一定多，D 错误．
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．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.
24．C
解析：C 【解析】
试题分析：由题意可得1F和2F大小和方向相同，并且物体移动的位移也相同，所以由功的公式W=FL可知，它们对物体做的功是相同的，所以C正确．
故选C．
考点：功的计算．
点评：恒力做功，根据功的公式直接计算即可，比较简单．
25．B
解析：B
【解析】
试题分析：根据功的公式W=FL可知，知道F的大小，再求得各自时间段内物体的位移即可求得力F做功的多少．
解：由速度图象可知，第1s、2s、3s内的位移分别为0.5m、0.5m、1m，由F﹣t图象及功的公式w=Fscosθ可求知：W1=0.5J，W2=1.5J，W3=2J．故本题中ACD错，B正确．
故选B．。