专题07 功和能-三年(2017-2019)高考真题物理分项汇编(解析版)VIP

1、 07专题 功和能1（2019新课标全国卷）从地面竖直向上抛出一物体，其机械能e 等于动能 e 与重力势能 e 之和。总kp取地面为重力势能零点，该物体的和 随它离开地面的高度 的变化如图所示。重力加速度取 10eehp总m/s 。由图中数据可得2a物体的质量为 2 kgbh=0 时，物体的速率为 20 m/sch=2 m 时，物体的动能 e =40 jkd从地面至 h=4 m，物体的动能减少 100 j【答案】ad80 j4 m【解析】a 图像知其斜率为 ，故g=20 n，解得 m=2 kg，故 a 正确 bh=0 时，e hpg1e =0，e =e e =100 j0=100 j，故 mv

2、2=100 j，解得： =10 m/s，故 b 错误；c =2 m 时，vhpkp2机e =40 j e e e机， = =85 j40 j=45 j，故 c 错误；d =0 时， = =100 j0=100 j， =4 mhe e ek机hpkpp时， = =80 j80 j=0 j，故 =100 j，故d 正确。e e e e ekkpk机2（2019新课标全国卷）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 在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能ekh随 的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为

3、ha2 kgb1.5 kgc1 kgd0.5 kg1 【答案】c-(f + mg)h = e - ee = e - (f + mg)h，即 + =12 n；f mg【解析】对上升过程，由动能定理，得kk 0kk 0下落过程，(mg - f)(6 - h) = e- = = 8，即 mg f kn，联立两公式，得到 =1 kg、 =2 n。mfk3（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 ，从m点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到 点恰好静止物块向左运动的最大a a距离为 ，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为 ，弹簧未超出弹性限度在上述过程sg中a

4、弹簧的最大弹力为mgb物块克服摩擦力做的功为2mgsc弹簧的最大弹性势能为mgsd物块在a点的初速度为2mgs【答案】bcf m mg2s，故 a 错误；全过程小物块的路程为 ，所以全过程中【解析】小物块压缩弹簧最短时有弹2sm mg克服摩擦力做的功为：= m mgs，故 b 正确；小物块从弹簧压缩最短处到点由能量守恒得：a1- mg 2s = 0 - mve，故 c 正确；小物块从 点返回 点由动能定理得：m2 ，解得：aa2pmax0v = 2 m gs ，故 d 错误。04（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2 b起跳上

5、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。 为弹射装置，ab 是长为

6、 21 m 的水平轨d道，倾斜直轨道固定在竖直放置的半径为 =10 m 的圆形支架上， 为圆形的最低点，轨道 与ab bcbcrb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 的作用下，以 =10 m/s 的速dv0度滑上轨道 ab，并恰好能冲到轨道的最高点。已知小车在轨道上受到的摩擦力为其重量的 0.2abbc倍，轨道光滑，则小车从 到 的运动时间是cbcaa5 sb4.8 sd3 sc4.4 s【答案】a【 解 析 】 设 小 车 的 质 量 为， 小 车 在段 所 匀 减 速 直 线 运 动 ， 加 速 度abmf 0.2mg11a = = 0.2g = 2m/s ，在

7、 ab 段，根据动能定理可得 - fx = mv - mv ，解得2220221mmabb10 - 412v = 4 m/sb，故 =s = 3 s；小车在段，根据机械能守恒可得=mv mgh，解得，解得tbcbc221bcdbc1x= 0.8 m，过圆形支架的圆心点作o的垂线，根据几何知识可得 r 2hcd=xhbccd15hcdxsin =x = 4 m ， qbc=，故小车在上运动的加速度为 = sin = 2 m/s ，故小车在a gbcqbc22bc3 v 4段的运动时间为 = =s = 2 s，所以小车运动的总时间为 = + = 5 s， 正确。t t tatb22a2126（20

8、18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 与时间 的关系图象是etkabdc【答案】a【解析】本题考查动能的概念和 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e tk11( )2= mv e = m v - gt，故图象 a 正确。时，速度 = ，根据动能 ev v gt2 得022kk07（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a10 nb10 n2c10 nd10 n34【答案】c1=

9、 mv2【解析】设鸡蛋落地瞬间的速度为 ，每层楼的高度大约是 3 m，由动能定理可知：mgh，解v24 得： v= 2gh = 210325 =10 15 m/s，落地时受到自身的重力和地面的支持力，规定向上为() ( )n - mg t = 0- -mvn 1000 n，根据牛顿第三定律可知鸡蛋对正，由动量定理可知：，解得：3地面产生的冲击力约为 10 n，故 c 正确。8（2018新课标全国 ii 卷）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定a小于拉力所做的功b等于拉力所做的功c等于克服摩擦力所做的功d大于克服摩擦力所做的功【答案】a【

10、解析】受力分析，找到能影响动能变化的是那几个物理量，然后观测这几个物理量的变化即可。木箱受力如图所示：木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可1-w = mv - 0知即：w，所以动能小于拉力做的功，故 a 正确；无法比较动能与摩擦力做功的大22ff小，cd 错误。9（2018天津卷）滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道 ，从滑道的 点滑行到最低点 的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运abab动员沿下滑过程中ab5 a所受合外力始终为零b所受摩擦力大小不变c合外力做功一定为零d机械能始终保持不变【答案

11、】c【解析】根据曲线运动的特点分析物体受力情况，根据牛顿第二定律求解出运动员与曲面间的正压力变化情况，从而分析运动员所受摩擦力变化；根据运动员的动能变化情况，结合动能定理分析合外力做功；根据运动过程中，是否只有重力做功来判断运动员的机械能是否守恒；因为运动员做曲线运动，所以合力一定不为零，a 错误；运动员受力如图所示，重力垂直曲面的分力与曲面对运动员的支持力的合力充v2v2- mgcos = m f = m + mgqcosq，运动过程中速率恒定，且 q 在减小，当向心力，故有 frrnnf = m f所以曲面对运动员的支持力越来越大，根据可知摩擦力越来越大，b 错误；运动员运动过程中n速率不

12、变，质量不变，即动能不变，动能变化量为零，根据动能定理可知合力做功为零，c 正确；因为克服摩擦力做功，机械能不守恒，d 错误。v10（2018新课标全国 iii 卷）在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以 v 和 的速度沿同一方向水平抛出，2两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的a2 倍b4 倍d8 倍c6 倍【答案】a12【解析】设甲球落至斜面时的速率为 ，乙落至斜面时的速率为 ，由平抛运动规律， = ， =x vt ygt2，vv12设 斜 面倾 角为 ， 由几 何 关系 ， tan= / ，小 球 由抛 出到 落至 斜面 ， 由机 械能 守恒 定律 ，y x121mv

13、2+mgy= mv 2，联立解得： = 1+ tan2 ，即落至斜面时的速率与抛出时的速率成正比。同理vq v2116 可得， = 1+ tan2 /2，所以甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时的速率的2 倍，选项 a 正确。q vv211（2018新课标全国 i 卷）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 相切于 点。一质量为 的小球。始终受到与重力大小相等的水平外力的作abbm用，自 点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为 。小球从 点开始运动到其他轨迹最高点，机aag械能的增量为a2mgrc5mgr【答案】cb4mgrd

14、6mgr【解析】设小球运动到点的速度大小为vc，则对小球由到的过程，由动能定理得：cca1f3rmgr= mv 2，又 = ，解得： 2=4 ，小球离开 点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直f mg grvc2cc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 点后水平方c向和竖直方向的加速度大小均为 ，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g1x= at rg时间为：= / =2t v g，小球在水平方向的加速度 = ，在水平方向的位移为a g2=2 。由以上分析c2r可知，小球从 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

15、5 ，则小球机械能的增ar加量 = 5r=5mgr，选项 c 正确 abd 错误。e f12（2018新课标全国 i 卷）高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动，在启动阶段列车的动能a与它所经历的时间成正比b与它的位移成正比c与它的速度成正比d与它的动量成正比【答案】b【解析】根据初速度为零匀变速直线运动规律可知，在启动阶段，列车的速度与时间成正比，即 = ，v at1由动能公式 =mv2，可知列车动能与速度的二次方成正比，与时间的二次方成正比，选项ac 错误；ek27 12p2由 2=2 ，可知列车动能与位移 成正比，选项b 正确；由动量公式 = ，可知列车动能 =mv2=

16、，v ax x p mvek2m即与列车的动量二次方成正比，选项 d 错误。13（2018江苏卷）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，o 点为弹簧在原长时物块的位置。物块由 点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达 点。在从 到 的过程中，abab物块a加速度先减小后增大b经过 o 点时的速度最大c所受弹簧弹力始终做正功d所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功【答案】ad【解析】物体从 点到 点过程，弹力逐渐减为零，刚开始弹簧弹力大于摩擦力，故可分为弹力大于oa摩擦力过程和弹力小于摩擦力过程：弹力大于摩擦力过程，合力向右，加速度也向右，由于弹力减小，摩擦力不变，小球所受

17、合力减小加速度减小，弹力等于摩擦力时速度最大，此位置在 点与 点之间；oa弹力小于摩擦力过程，合力方向与运动方向相反，弹力减小，摩擦力大小不变，物体所受合力增大，物体的加速度随弹簧形变量的减小而增加，物体作减速运动；从 点到 点的过程弹力增大，合力向bo左，加速度继续增大，选项a 正确、选项b 错误；从 点到 点过程，弹簧由压缩恢复原长弹力做正ao功，从 点到 点的过程，弹簧伸长，弹力做负功，故选项c 错误；从 到 的过程中根据动能定理obab弹簧弹力做的功等于物体克服摩擦力做的功，故选项d 正确。14（2018新课标全国 iii 卷）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖

18、井中矿车提升的速度大小 随时间 的变化关系如图所示，其中图线分别描述两次不同的提升过程，它们变vt速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程8 a矿车上升所用的时间之比为 4:5b电机的最大牵引力之比为 2:1c电机输出的最大功率之比为 2:1d电机所做的功之比为 4:5【答案】ac【解析】设第次所用时间为 t，根据速度图象的面积等于位移（此题中为提升的高度）可知，12112t v = （t+3t 2） v ，解得：t=5t /2，所以第次和第次提升过程所用时间之比为 2t 0020/20005t /2=45，选 项 a 正确

19、；由于两次提升变速阶段的加速度大小相同，在匀加速阶段，由牛顿第二定律，0fmg=ma，可得提升的最大牵引力之比为11，选项 b 错误；由功率公式， = ，电机输出的最大功p fvv率之比等于最大速度之比，为 21，选项 c 正确；加速上升过程的加速度 = 0 ，加速上升过程的牵a1t0vv引 力=+ = ( 0 + ) ， 减 速 上 升 过 程 的 加 速 度f ma mg m= 0 ， 减 速 上 升 过 程 的 牵 引 力ga211tt00vtf =ma +mg=m(g0 ) ， 匀 速 运 动 过 程 的 牵 引 力=。 第 次 提 升 过 程 做 功f mg22301212w =f

20、t v +f t v =mgv t； 第 次 提 升 过 程 做 功11002000 01 1 111 1 1w =f t v +f v 3t /2+f t v =mgv t；两次做功相同，选项 d 错误。212 2020320022 20200 015（2017新课标全国卷）如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力a一直不做功b一直做正功9 c始终指向大圆环圆心【答案】ad始终背离大圆环圆心【解析】大圆环光滑，则大圆环对小环的作用力总是沿半径方向，与速度方向垂直，故大圆环对小环的作用

21、力一直不做功，选项a 正确，b 错误；开始时大圆环对小环的作用力背离圆心，最后指向圆心，故选项 cd 错误；故选 a。【名师点睛】此题关键是知道小圆环在大圆环上的运动过程中，小圆环受到的弹力方向始终沿大圆环的半径方向，先是沿半径向外，后沿半径向里。16（2017江苏卷）一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处物块初动能为 e ，与斜面间的动摩擦k0e因数不变，则该过程中，物块的动能 与位移 的关系图线是xk【答案】c【解析】向上滑动的过程中，根据动能定理：0 -= -(+) ，同理，下滑过程中，由动能定理mg f xek0f可得：，故 正确；abd 错误。ce-0 = (f - mg)xk0f【

22、名师点睛】本题考查动能定理及学生的识图能力，根据动能定理写出 图象的函数关系，从而得e xk出图象斜率描述的物理意义。17（2017新课标全国卷）如图，一质量为m，长度为l 的均匀柔软细绳 pq 竖直悬挂。用外力将绳的下1端 缓慢地竖直向上拉起至 点， 点与绳的上端 相距 l 。重力加速度大小为 。在此过程中，qmmpg3外力做的功为1a mgl91b mgl1c mgl1d mgl263【答案】a10 【解析】将绳的下端 缓慢地竖直向上拉起至 点，pm段绳的机械能不变，mq 段绳的机械能的增qm21211de = mg(- l) - mg(- l) = mgl加量为，由功能关系可知，在此过程

23、中，外力做的功363391w = mgl ，故选 a。9【名师点睛】重点理解机械能变化与外力做功的关系，本题的难点是过程中重心高度的变化情况。18（2017天津卷）“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是a摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变b在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力c摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零d摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】b【解析】机械能等于动能和重力势能之和，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能时刻发生变化，则机械能在变

24、化，故 a 错误；在最高点对乘客受力分析，根据牛顿第二定律有：v2v2mg - n = m ，座椅对他的支持力n = mg - m mg ，故 b 正确；乘客随座舱转动一周的过程rr= mg t 0中，动量不变，是所受合力的冲量为零，重力的冲量i，故 c 错误；乘客重力的瞬时功率p = mgv cosq，其中 为线速度和竖直方向的夹角，摩天轮转动过程中，乘客的重力和线速度的大小不变，但 在变化，所以乘客重力的瞬时功率在不断变化，故d 错误。【名师点睛】本题的难点在于对动量定理的理解，是“物体所受合力的冲量等于动量的变化”，而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化”。19（2017新课标全国卷）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11 有关，此距离最大时。对应的轨道半径为（重力加速度大小为g）v2v2v2v2a b c d 16g8g4g2g【答案】b12124rgmv2mgrmvt【解析】物块由最低点到最高点有：22 ；