高考物理最新力学知识点之功和能分类汇编(3)

高考物理最新力学知识点之功和能分类汇编(3)
一、选择题
1．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 ．小球竖直向下抛出的初速度大小为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
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 +
0kv 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，长为l 的轻杆一端固定一质量为m 的小球，另一端有固定转轴O ，杆可在竖直平面内绕轴O 无摩擦转动．已知小球通过最低点Q 时，速度大小为
，则小球
的运动情况为（ ）
A ．小球不可能到达圆周轨道的最高点P
B ．小球能到达圆周轨道的最高点P ，但在P 点不受轻杆对它的作用力
C ．小球能到达圆周轨道的最高点P ，且在P 点受到轻杆对它向上的弹力
D ．小球能到达圆周轨道的最高点P ，且在P 点受到轻杆对它向下的弹力
4．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22mv
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 5．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
6．如图所示，AB 为14
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 ．12μmgR
B ．12
mgR C ．mgR D ．()1mgR μ-
7．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/s 2)( )
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
8．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 ．v 1＞v 2
B ．v 1=v 2
C ．v 1＜v 2
D ．条件不足，无法判定
9．如图所示，小车A 放在一个倾角为30°的足够长的固定的光滑斜面上，A 、B 两物体由绕过轻质定滑轮的细线相连，已知重力加速度为g ，滑轮质量及细线与滑轮之间的摩擦不计，小车A 的质量为3m ，小球B 的质量为m ，小车从静止释放后，在小球B 竖直上升h 的过程中，小车受绳的拉力大小F T 和小车获得的动能E k 分别为（ ）
A ．F T =mg ，E k =3mgh/8
B ．F T =mg ，E k =3mgh/2
C ．F T =9mg/8，E k =3mgh/2
D ．F T =9mg/8，
E k =3mgh/8
10．一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 =<
11．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/s 2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为（ ）
A ．300W
B ．400W
C ．500W
D ．700W
12．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/s 2。

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
13．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
14．质量为m 的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位持有完全相同步枪和子弹的射击手．首先左侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d 1,然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d 2，如图所示．设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块之间的作用大小均相同．当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是( )
A ．木块静止,d 1=d 2
B ．木块静止,d 1<d 2
C ．木块向右运动,d 1<d 2
D．木块向左运动,d1=d2
15．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
16．关于功率的概念，下列说法中正确的是( )
A．功率是描述力对物体做功多少的物理量
B．由P=W/t可知，功率与时间成反比
C．由P=Fv可知只要F不为零，v也不为零，那么功率P就一定不为零
D．某个力对物体做功越快，它的功率就一定大
17．一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．
18．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
19．恒力F作用于原来静止的物体上，使其分别沿粗糙水平面和光滑水平面移动一段相同距离s，则水平恒力F做的功和功率W1、P l和W2、P2相比较，正确的是( )
A．W l>W2，P1>P2B．W l=W2，P I<P2
C ．W l =W 2，P l >P 2
D ．W l >W 2，P I <P 2 20．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
21．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
22．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
22cos k mv E θ
= B ．222tan k mv E θ= C ．212k E mv = D ．221sin 2
k E mv θ= 23．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
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．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
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一、选择题
1．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 gR =gR B 正确；
C ．由抛出到最低点，由动能定理
22111222
mgR mv mv =- 在最低点，根据牛顿第二定律
21v 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 。

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0kv 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．C
解析：C
【解析】
【详解】 由能量守恒定律得：，解得：，所以小球能到达圆周轨道的最高点P ，且在P 点受到轻杆对它向上的弹力，故ABD 错误，C 正确．
故选：C 4．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 212
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
212
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 12
E mv mgh =- 故B 错误，D 正确。

故选D 。

5．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 。

6．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．
7．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．
8．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 ．
9．D
解析：D
【解析】
小车A 与小球B 构成的系统做加速运动，隔离分析小车，据牛顿第二定律得：3mgsin 30°
-F T =3ma ，隔离分析小球B ，据牛顿第二定律得：F T -mgsin 30°=ma ，联立可得小车受绳的拉力大小为98
T mg F =，当小球B 上升h 高度时，根据动能定理有：()2133032mghsin mgh m m v ︒-=+，联立解得：12v gh =，小车的最大动能为：
133248
K gh mgh E m =⨯⨯=，故ABC 错误，D 正确． 10．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：W 1=0.5J ，W 2=1.5J ，W 3=2J ．故本题中ACD 错，B 正确． 故选B ．
11．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
12．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 。

13．B
解析：B
【解析】
【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．
14．B
解析：B
【解析】
左侧射手开枪后,子弹射入木块与木块一起向右运动,设共同速度为v 1,由动量守恒有mv 0=(M+m)v 1,由能量守恒有F f d 1=22011()22
mv M m v -+.右侧射手开枪后,射出的子弹与木块及左侧射手射出的第一颗子弹共同运动的速度设为v 2,由动量守恒有(M+m)v 1-mv 0=(M+2m)v 2,由能量守恒有F f d 2=222012111()(2)222
mv M m v M m v ++-+,解之可得v 2=0,d 1=20,2()f Mmv F M m +d 2=20(2),2()
f M m mv F M m ++故B 正确. 15．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。

16．D
解析：D
【解析】
【详解】
AD ．功率是描述做功快慢的物理量，某个力对物体做功越快，它的功率就一定大，A 错误D 正确；
B ．功率是表示做功的快慢，与时间的长短无关，时间长做的功也不一定多，B 错误；
C ．当F 与v 垂直时，尽管F 与v 不为零，但力F 不做功，P 为零，C 错误．
17．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．
18．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． 19．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
两次水平恒力相等，位移相等，根据W=Fs 知，恒力F 所做的功相等．在光滑水平面上运动的加速度大，根据位移时间公式知，在光滑水平面上的运动时间短，根据P=W/t 知，P 1<P 2．故A 、C 、D 错误，B 正确．
20．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00tan 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
21．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
22．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
22211()22cos 2cos k A v mv E mv m θθ
=== 故A 正确。

故选A 。

23．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.
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】
【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°=2×0.4×12W=0.4W ．故B 正确，ACD 错误。