高考物理最新力学知识点之功和能经典测试题及答案解析(1)

高考物理最新力学知识点之功和能经典测试题及答案解析(1)
一、选择题
1．如图所示，长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为( )
A．B．
C．D．
2．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
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
4．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
5．从空中某一高度同时以大小相等的速度竖直上抛和水平抛出两个质量均为m的小球，忽略空气阻力．在小球从抛出到落至水平地面的过程中
A．动能变化量不同，动量变化量相同
B．动能变化量和动量变化量均相同
C．动能变化量相同,动量变化量不同
D．动能变化量和动量变化量均不同
6．如图所示，三个固定的斜面底边长度都相等，斜面倾角分别为 30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样．完全相同的物体（可视为质点）A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中
A．物体A克服摩擦力做的功最多
B．物体B克服摩擦力做的功最多
C．物体C克服摩擦力做的功最多
D．三物体克服摩擦力做的功一样多
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．人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当人以速度v竖直向下匀速拉绳使质量为m的物体A到达如图所示位置时，此时绳与竖直杆的夹角为θ，则物体A的动
能为（ ）
A ．2
2
2cos k mv E θ
= B ．2
2
2tan k mv E θ
= C ．212k E mv =
D ．221sin 2
k E mv θ=
9．把一物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度为h ，若物体的质量为m ，所受空气阻力大小恒为f ，重力加速度为g ．则在从物体抛出到落回抛出点的全过程中，下列说法正确的是：（ ） A ．重力做的功为m g h B ．重力做的功为2m g h C ．空气阻力做的功为零
D ．空气阻力做的功为-2fh
10．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
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v 0=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．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
14．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ） A ．重力势能的大小只由物体本身决定 B ．重力势能恒大于零
C ．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D ．重力势能是物体和地球所共有的
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 16．一位质量为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
17．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 ．2
02v gh - D ．2
02gh v -
18．一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
19．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
20．下列说法不正确的是（ ） A ．10J -的功大于5J +的功
B ．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功
C ．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动
D ．功是矢量，正、负表示方向
21．物体受到两个互相垂直的作用力而运动，已知力F 1做功6J ，物体克服力F 2做功8J ，则力F 1、F 2的合力对物体做功（ ） A ．14J
B ．10J
C ．2J
D ．-2J
22．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
23．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
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．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v 1；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v 2，比较v 1和v 2的大小，有（ ）
A．v1＞v2B．v1=v2
C．v1＜v2D．条件不足，无法判定
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【分析】
链条在重力作用而向下滑动，只有重力做功，其机械能守恒；可设桌面为零势能面，列出机械能守恒方程可得出链条的速度。

【详解】
设桌面为零势能面，链条的总质量为m
开始时链条的机械能为：E1=
当链条刚脱离桌面时的机械能：E2=
由机械能守恒可得：E1=E2
即：
解得：。

故应选：C。

【点睛】
零势能面的选取是任意的，本题也可以选链条滑至刚刚离开桌边时链条的中心为零势能面，结果是一样的，要注意重力势能的正负；抓住机械能守恒时，链条动能的变化取决于重力势能的变化量。

2．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．
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－μm g 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＝0－2
1
2
mv；沿DCA，有W G＋W f＝0－2
1
2
mv。

解得v＝v0，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．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.
5．C
解析：C
【解析】
小球从抛出到落地过程中，只有重力做功，下落的高度相同，根据动能定理可得，两种情况下动能变化量相同；根据题意竖直上抛运动时间必平抛运动的时间长，根据p mgt ∆=可知动量变化量不同，C 正确．
6．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
设斜面底边长度为s ，倾角为θ，那么的斜边长为cos s
l θ
= ，对物体受力分析，那么物体受到的滑动摩擦力为
cos f N mg μμθ==
那么物体克服摩擦力做的功为
W fl mgs μ==
即物体克服摩擦力做的功与倾角无关．所以三物体克服摩擦力做的功一样多，故ABC 错；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．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
由图示可知，物体A 的速度
cos A v v θ
=
则物体A 的动能
2
222
11()22cos 2cos k A v mv E mv m θθ
=== 故A 正确。

9．D
解析：D
【解析】
【详解】
A、物体被抛出到落回抛出点的全过程中，初末位置相同，高度差为零，所以重力做功为零；故A， B均错误.
C、在上升的过程中，空气阻力做功为-fh，在下降的过程中，空气阻力做功为-fh，则整个过程中空气阻力做功为-2fh；故C错误，D正确.
故选D.
【点睛】
解决本题的关键知道重力做功与路径无关，由初末位置的高度差决定．阻力做功与路径有关．
10．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。

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．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212
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 =，
1sin 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22422B 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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
由机械能守恒得
212
mgh mv = 物体的速度为
v
则重力的功率为
sin P mgv θθ==
故选D ．
14．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
重力势能取决于物体的重力和高度；故A 错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关，若物体在零势能面下方，则重力势能为负值；故B 错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关；若选取地面以上为零势能面，则地面上的物体重力势能为负；若选地面以下，则为正；故C 错误；重力势能是由物体和地球共有的；故D 正确；故选D ．
【点睛】
本题考查重力势能的决定因素，重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能就越大；明确重力势能是由地球和物体共有的；其大小与零势能面的选取有关．
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】
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
12mv 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 。

17．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
2012
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
212
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 。

18．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．
19．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.
20．D
解析：D
【解析】
【详解】
功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作用（即力对物体做功）还是力对物体起阻力作用（即物体克服外力做功）；
A. -10J 的功大于+5J 的功，选项A 不符合题意；
B. 功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功，选项B 不符合题意；
C. 一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动，选项C 不符合题意；
D. 功是标量，正、负不表示方向，选项D 符合题意；
21．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
ABCD ．合力对物体做功等于个分力对物体做功的代数和，即F 1、F 2的合力对物体做功
()12682F F W W W =+=+-=-Ｊ
ABC 错误，D 正确；
故选D ．
22．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；23．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.
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．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v1＞v2．故选A．。