三年高考(2017-2019)物理真题分项版解析——专题07 功和能(解析版)

专题07 功和能

1．（2019·新课标全国Ⅱ卷）从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E 总等于动能E k 与重力势能E p 之和。取地面为重力势能零点，该物体的E 总和E p 随它离开地面的高度h 的变化如图所示。重力加速度取10 m/s 2。由图中数据可得

A ．物体的质量为2 kg

B ．h =0时，物体的速率为20 m/s

C ．h =2 m 时，物体的动能E k =40 J

D ．从地面至h =4 m ，物体的动能减少100 J 【答案】AD

【解析】A ．E p –h 图像知其斜率为G ，故G =80J

4m

=20 N ，解得m =2 kg ，故A 正确B ．h =0时，E p =0，E k =E 机–E p =100 J –0=100 J ，故

2

12

mv =100 J ，解得：v =10 m/s ，故B 错误；C ．h =2 m 时，E p =40 J ，E k =E 机

–E p =85 J –40 J=45 J ，故C 错误；D ．h =0时，E k =E 机–E p =100 J –0=100 J ，h =4 m 时，E k ′=E 机–E p =80 J –80

J=0 J ，故E k –E k ′=100 J ，故D 正确。

2．（2019·新课标全国Ⅲ卷）从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h 在3 m 以内时，物体上升、下落过程中动能E k 随h 的变化如图所示。重力加速度取10 m/s 2。该物体的质量为

A ．2 kg

B ．1.5 kg

C ．1 kg

D ．0.5 kg

【答案】C

【解析】对上升过程，由动能定理，0()k k F mg h E E -+=-，得0()k k E E F mg h =-+，即F +mg =12 N ；下落过程，()(6)k mg F h E --=，即8mg F k '-==N ，联立两公式，得到m =1 kg 、F =2 N 。 3．（2019·

江苏卷）如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态．小物块的质量为m ，从A 点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A 点恰好静止．物块向左运动的最大距离为s ，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g ，弹簧未超出弹性限度．在上述过程中

A ．弹簧的最大弹力为μmg

B ．物块克服摩擦力做的功为2μmgs

C ．弹簧的最大弹性势能为μmgs

D ．物块在A 点的初速度为

2gs

μ

【答案】BC

【解析】小物块压缩弹簧最短时有F mg 弹μ>，故A 错误；全过程小物块的路程为2s ，所以全过程中克服摩擦力做的功为：2mg s μ⋅，故B 正确；小物块从弹簧压缩最短处到A 点由能量守恒得：

max P E mgs μ=，故C 正确；小物块从A 点返回A 点由动能定理得：201202

mg s mv μ-⋅=-，解得：

02v gs μ=，故D 错误。

4．（2019·浙江选考）奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是

A ．加速助跑过程中，运动员的动能增加

B ．起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加

C ．起跳上升过程中，运动员的重力势能增加

D ．越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加 【答案】B

【解析】加速助跑过程中速度增大，动能增加，A 正确；撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，杆的弹性势能不是一直增加，B 错误；起跳上升过程中，运动员的高度在不断增大，所以运动员的重力势能增加，C 正确；当运动员越过横杆下落的过程中，他的高度降低、速度增大，重力势能被转化为动能，即重力势能减少，动能增加，D 正确。

5．（2019·浙江选考）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21 m 的水平轨道，倾斜直轨道BC 固定在竖直放置的半径为R =10 m 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=10 m/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 ．5 s

B ．4.8 s

C ．4.4 s

D ．3 s

【答案】A

【解析】设小车的质量为m ，小车在AB 段所匀减速直线运动，加速度210.20.22m/s f mg

a g m m

====，在AB 段，根据动能定理可得2201122AB B fx mv mv -=-，解得4m/s B v =，故1104

s 3s 2

t -==；小车在

BC 段，根据机械能守恒可得

2

12

B CD mv mgh =，

解得0.8m CD h =，过圆形支架的圆心O 点作BC 的垂线，根据几何知识可得1

2BC

BC CD x R x h =，解得4m

BC x =，1sin 5CD BC h x θ==，故小车在BC 上运动的加速度为2

2sin 2m/s a g θ==，故小车在BC 段的运动时间为224

s 2s 2

B v t a =

==，所以小车运动的总时间为

125s t t t =+=，A 正确。

6．（2018·江苏卷）从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能E k 与时间t 的关系图象是

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】A

【解析】本题考查动能的概念和E k –t 图象，意在考查考生的推理能力和分析能力。小球做竖直上抛运动时，速度v =v 0–gt ，根据动能212k E mv =

得()2

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k E m v gt =-，故图象A 正确。 7．（2018·新课标全国II 卷）高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms ，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为 A ．10 N B ．102 N C ．103 N D ．104 N

【答案】C

【解析】设鸡蛋落地瞬间的速度为v ，每层楼的高度大约是3 m ，由动能定理可知：2

12

mgh mv =

，解