高考物理新力学知识点之功和能基础测试题附答案(2)

高考物理新力学知识点之功和能基础测试题附答案(2)
一、选择题
1．图所示，质量为m 的木块沿着倾角为θ的光滑斜面从静止开始下滑，当下降的高度为
h 时，重力的瞬时功率为
A ．2mg gh
B ．cos 2mg gh θ
C ．sin /2mg gh θ
D ．sin 2mg gh θ
2．如图所示，质量分别为m 和3m 的两个小球a 和b 用一长为2L 的轻杆连接，杆可绕中点O 在竖直平面内无摩擦转动．现将杆处于水平位置后无初速度释放，重力加速度为g ，则下列说法正确的是
A ．在转动过程中，a 球的机械能守恒
B ．b 球转动到最低点时处于失重状态
C ．a 球到达最高点时速度大小为gL
D ．运动过程中，b 球的高度可能大于a 球的高度
3．把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A 位置，如图甲所示．迅速松手后，球升高至最高位置C （图丙），途中经过位置B 时弹簧正处于原长（图乙）．忽略弹簧的质量和空气阻力．则小球从A 运动到C 的过程中，下列说法正确的是
A ．经过位置
B 时小球的加速度为0 B ．经过位置B 时小球的速度最大
C ．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒
D．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小
4．如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动．已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g，则N1–N2的值为
A．3mg B．4mg C．5mg D．6mg
5．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
6．小明和小强在操场上一起踢足球，若足球质量为m，小明将足球以速度v从地面上的A 点踢起。

当足球到达离地面高度为h的B点位置时，如图所示，不计空气阻力，取B处为零势能参考面，则下列说法中正确的是（）
A．小明对足球做的功等于mgh
B．足球在A点处的机械能为
2 2 mv
C．小明对足球做的功等于
2
2
mv
+mgh
D．足球在B点处的动能为
2
2
mv
-mgh
7．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
8．如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态．现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L ,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中( )
A ．圆环的机械能守恒
B ．弹簧弹性势能变化了3mgL
C ．圆环下滑到最大距离时,所受合力为零
D ．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 9．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
10．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 11．我国“北斗二代”计划在2020年前发射35颗卫星，形成全球性的定位导航系统，比美国GPS 多5颗．多出的这5颗是相对地面静止的高轨道卫星(以下简称“静卫”)，其他的有27颗中轨道卫星(以下简称“中卫”)的轨道高度为“静卫”轨道高度的.下列说法正确的是( )
A ．“中卫”的线速度介于7.9km/s 和11.2km/s 之间
B ．“静卫”的轨道必须是在赤道上空
C ．如果质量相同，“静卫”与“中卫”的动能之比为3∶5
D ．“静卫”的运行周期小于“中卫”的运行周期
12．质量为m 的滑块沿高为h ，长为L 的粗糙斜面匀速下滑，在滑块从斜面顶端滑至底端的过程中
A．滑块的机械能保持不变B．滑块克服摩擦所做的功为mgL
C．重力对滑块所做的功为mgh D．滑块的机械能增加了mgh
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．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．
16．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
17．如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC 和BC 的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数都相同，物体滑到斜面底部C 点时的动能分别为E k1和E k2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W 1和W 2，则（ ）
A ．E k1＞E k2 W 1＜W 2
B ．E k1＞E k2 W 1＝W 2
C ．E k1＝E k2 W 1＞W 2
D ．
E k1＜E k2 W 1＞W 2
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，一辆汽车以v 1＝6 m/s 的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行l 1＝3.6 m ，如果改以v 2＝8 m/s 的速度行驶，同样的情况下急刹车后滑行的距离l 2为( )
A ．6.4 m
B ．5.6 m
C ．7.2 m
D ．10.8 m
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．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
23．如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A 由静止开始沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B 自由下落，最后到达同一水平面，则下列说法不正确．．．
的是( )
A ．到达底端时重力的瞬时功率A
B P P < B ．重力对两物体做的功相同
C ．整个过程中，两物体机械能的改变量不同
D ．到达底端时两物体的动能相同，速度大小相等
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．如图所示，一质量为1kg 的木块静止在光滑水平面上，在t =0时，用一大小为F =2N 、方向与水平面成θ=30°的斜向右上方的力作用在该木块上，则在t =3s 时力F 的功率为
A ．5 W
B ．6 W
C ．9 W
D ．3
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．D 解析：D 【解析】 【分析】 【详解】 由机械能守恒得
2
12
mgh mv =
物体的速度为
2v gh
则重力的功率为
sin 2P mgv gh θθ==
故选D ．
2．C
解析：C 【解析】
过程中杆对两球做功，故单独的以其中一个球为研究对象，这个球的机械能不守恒，但以两个球组成的系统机械能守恒，A 错误；b 球运动到最低点，合力指向圆心，即合力竖直向上，加速度竖直向上，处于超重状态，B 错误；两个球组成的系统机械能守恒，故
()21
332
mgL mgL m m v -+=
+，解得v gL =C 正确；若b 球能上升到最高点，则
()21
332
mgL mgL m m v -+=
+，方程无解，故b 球不能上升到最高点，即b 球的高度不可能大于a 球的高度，D 错误． 3．C
解析：C 【解析】
试题分析：经位置B 时，小球只受重力，加速度为重力加速度g ，A 错误；在运动到B 位置之前，弹簧的弹力等于重力时，小球的加速度为零，那时速度最大，B 错误；由于在运动过程中，只有重力，弹簧的弹力做功，只有动能，重力势能和弹性势能之间相互转化，因此小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒，C 正确，D 错误． 考点：牛顿第二定律，机械能守恒定律
4．D
解析：D 【解析】
试题分析：在最高点，根据牛顿第二定律可得2
22v N mg m r +=，在最低点，根据牛顿第
二定律可得2
11v N mg m r -=，从最高点到最低点过程中，机械能守恒，故有
22
1211222
mg r mv mv ⋅=
-，联立三式可得126N N mg -= 考点：考查机械能守恒定律以及向心力公式 【名师点睛】根据机械能守恒定律可明确最低点和最高点的速度关系；再根据向心力公式可求得小球在最高点和最低点时的压力大小，则可求得压力的差值．要注意明确小球在圆环内部运动可视为绳模型；最高点时压力只能竖直向下．
5．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。

6．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
AC ．小明对足球做的功等于足球动能的增量，即
212
W mv =
足球在B 点处的动能不为零，则
2
12
mv mgh ≠ 故AC 错误；
BD ．以B 处为零势能面，故足球在A 点处的机械能为
2
12
mv mgh - 足球运动过程中机械能守恒，在B 点处的机械能等于在B 点处的动能，即
2kB 1
2
E mv mgh =-
故B 错误，D 正确。

故选D 。

7．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。

8．B
解析：B 【解析】
圆环在下滑过程中，弹簧对其做负功，故圆环机械能减小 ，选项A 错误； 圆环下滑到最大的距离时，由几何关系可知，圆环下滑的距离为
，圆环的速度为零，由能量守恒定律
可知，弹簧的弹性势能增加量等于圆环重力势能的减小量，为
，故选项B 正确；
圆环下滑过程中，所受合力为零时，加速度为零，速度最大，而下滑至最大距离时，物体速度为零，加速度不为零，所以选项C 错误； 在下滑过程中，圆环的机械能与弹簧弹性势能之和保持不变，即系统机械能守恒，所以选项D 错误； 考点：系统机械能守恒
9．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 。

10．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 。

11．B
解析：B 【解析】
试题分析：7．9 km/s 是地球卫星的最大速度，所以“中卫”的线速度小于7．9 km/s ，故A 错误；同步轨道卫星轨道只能在赤道上空，则“静卫”的轨道必须是在赤道上空，故B 正
确；根据万有引力提供向心力得：2
2Mm v G m r r
＝，解得：21 22GMm mv r ＝，如果质量相
同，动能之比等于半径的倒数比，“中卫”轨道高度为静止轨道高度的3
5
，地球半径相同，所以“中卫”轨道半径不是静止轨道半径的
3
5
，则“静卫”与“中卫”的动能之比不是3：5，故
C 错误；根据2224Mm r G m r T π＝得：T “静卫”的运
行周期大于“中卫”的运行周期，故D 错误．故选B ． 考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】此题是万有引力定律的应用问题；要知道同步卫星的轨道与地球赤道共面，
7 ．9 km/s 是地球卫星的最大速度；万有引力提供圆周运动的向心力，掌握圆周运动向心力和万有引力的公式是正确解题的关键；
12．C
解析：C 【解析】 【详解】
A. 滑块匀速下滑，动能不变，重力势能减小，则机械能减小．故A 错误；
B. 由题，滑块匀速下滑，动能的变化量为零，根据动能定理得，mgh −W f =0，则滑块克服阻力所做的功W f =mgh.故B 错误；
C. 重力对滑块所做的功W=mgsinθ⋅L=mgh.故C 正确；
D. 滑块减小的机械能等于克服摩擦力做的功mgh ，故D 错误． 故选C
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．
15．A
解析：A 【解析】 【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 ．
16．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）
17．B
解析：B
【详解】
设斜面的倾角为θ，斜面长为s ，滑动摩擦力大小为μmg cos θ，则物体克服摩擦力所做的功为μmgs cos θ；s cos θ相同，所以克服摩擦力做功相等，即W 1＝W 2．
根据动能定理得，mgh ﹣μmgs cos θ＝E K ﹣0，在AC 斜面上滑动时重力做功多，摩擦力做功相等，则在AC 面上滑到底端的动能大于在BC 面上滑到底端的动能，即E k1＞E k2． A ．E k1＞E k2 W 1＜W 2，与分析结果不符，故A 项错误． B ．E k1＞E k2 W 1＝W 2，与分析结果相符，故B 项正确． C ．E k1＝E k2 W 1＞W 2，与分析结果不符，故C 项错误． D ．E k1＜E k2 W 1＞W 2，与分析结果不符，故D 项错误．
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．D
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．A
解析：A
【分析】
【详解】
汽车在同样的路面上急刹车，所受的阻力大小相同，设为F，汽车的末速度都为零，根据动能定理有
-Fs1=0-1
2
mv12-Fs2=0-
1
2
mv22
所以，
2
22
2
11
s v
s v
=
s2=(2
1
v
v
)2×s1=(
8
6
)2×3.6 m=6.4 m
故选Ａ。

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】
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．
23．C
解析：C
【解析】
【详解】
AD．由于质量相等，高度变化相同，所以到达底端时两物体的动能相同，速度大小相同，但速度方向不同，到达底端时两物体的速率相同，重力也相同，但A物体重力方向与速度有夹角，所以到达底端时重力的瞬时功率不相同，有P A＜P B，故AD正确.
C．A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，整个过程物体机械能都守恒，所以整
个过程机械能的改变量相同，故C 错误；
B ．两物体质量相m 同，初末位置的高度差h 相同，重力做的功W =mgh 相同，故B 正确；
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．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
对木块根据牛顿第二定律可知，木块的加速度为：2cos F a m
θ
==，则t =3s 时的瞬
时速度为：v at ==，则力F 的瞬时功率为：
cos 29W P Fv θ==⨯=. A ．5W 与计算结果不相符；故A 项错误. B ．6W 与计算结果不相符；故B 项错误. C ．9W 与计算结果相符；故C 项正确.
D ．与计算结果不相符；故D 项错误.。