專題07 功和能-三年(2017-2019)高考真題物理分項匯編(解析版)

1、 07專題 功和能1（2019新課標(biāo)全國卷）從地面豎直向上拋出一物體，其機械能e 等于動能 e 與重力勢能 e 之和。總kp取地面為重力勢能零點，該物體的和 隨它離開地面的高度 的變化如圖所示。重力加速度取 10eehp總m/s 。由圖中數(shù)據(jù)可得2a物體的質(zhì)量為 2 kgbh=0 時，物體的速率為 20 m/sch=2 m 時，物體的動能 e =40 jkd從地面至 h=4 m，物體的動能減少 100 j【答案】ad80 j4 m【解析】a 圖像知其斜率為 ，故g=20 n，解得 m=2 kg，故 a 正確 bh=0 時，e hpg1e =0，e =e e =100 j0=100 j，故 mv

2、2=100 j，解得： =10 m/s，故 b 錯誤；c =2 m 時，vhpkp2機e =40 j e e e機， = =85 j40 j=45 j，故 c 錯誤；d =0 時， = =100 j0=100 j， =4 mhe e ek機hpkpp時， = =80 j80 j=0 j，故 =100 j，故d 正確。e e e e ekkpk機2（2019新課標(biāo)全國卷）從地面豎直向上拋出一物體，物體在運動過程中除受到重力外，還受到一大小不變、方向始終與運動方向相反的外力作用。距地面高度 在3 m以內(nèi)時，物體上升、下落過程中動能ekh隨 的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。該物體的質(zhì)量為

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】對上升過程，由動能定理，得kk 0kk 0下落過程，(mg - f)(6 - h) = e- = = 8，即 mg f kn，聯(lián)立兩公式，得到 =1 kg、 =2 n。mfk3（2019江蘇卷）如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)小物塊的質(zhì)量為 ，從m點向左沿水平地面運動，壓縮彈簧后被彈回，運動到 點恰好靜止物塊向左運動的最大a a距離為 ，與地面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為 ，彈簧未超出彈性限度在上述過程sg中a

4、彈簧的最大彈力為mgb物塊克服摩擦力做的功為2mgsc彈簧的最大彈性勢能為mgsd物塊在a點的初速度為2mgs【答案】bcf m mg2s，故 a 錯誤；全過程小物塊的路程為 ，所以全過程中【解析】小物塊壓縮彈簧最短時有彈2sm mg克服摩擦力做的功為：= m mgs，故 b 正確；小物塊從彈簧壓縮最短處到點由能量守恒得：a1- mg 2s = 0 - mve，故 c 正確；小物塊從 點返回 點由動能定理得：m2 ，解得：aa2pmax0v = 2 m gs ，故 d 錯誤。04（2019浙江選考）奧運會比賽項目撐桿跳高如圖所示，下列說法不正確的是a加速助跑過程中，運動員的動能增加2 b起跳上

5、升過程中，桿的彈性勢能一直增加c起跳上升過程中，運動員的重力勢能增加d越過橫桿后下落過程中，運動員的重力勢能減少動能增加【答案】b【解析】加速助跑過程中速度增大，動能增加，a 正確；撐桿從開始形變到撐桿恢復(fù)形變時，先是運動員部分動能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢能，后彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的動能與重力勢能，桿的彈性勢能不是一直增加，b 錯誤；起跳上升過程中，運動員的高度在不斷增大，所以運動員的重力勢能增加，c 正確；當(dāng)運動員越過橫桿下落的過程中，他的高度降低、速度增大，重力勢能被轉(zhuǎn)化為動能，即重力勢能減少，動能增加，d 正確。5（2019浙江選考）如圖所示為某一游戲的局部簡化示意圖。 為彈射裝置，ab 是長為

6、 21 m 的水平軌d道，傾斜直軌道固定在豎直放置的半徑為 =10 m 的圓形支架上， 為圓形的最低點，軌道 與ab bcbcrb平滑連接，且在同一豎直平面內(nèi)。某次游戲中，無動力小車在彈射裝置 的作用下，以 =10 m/s 的速dv0度滑上軌道 ab，并恰好能沖到軌道的最高點。已知小車在軌道上受到的摩擦力為其重量的 0.2abbc倍，軌道光滑，則小車從 到 的運動時間是cbcaa5 sb4.8 sd3 sc4.4 s【答案】a【 解 析 】 設(shè) 小 車 的 質(zhì) 量 為， 小 車 在段 所 勻 減 速 直 線 運 動 ， 加 速 度abmf 0.2mg11a = = 0.2g = 2m/s ，在

7、 ab 段，根據(jù)動能定理可得 - fx = mv - mv ，解得2220221mmabb10 - 412v = 4 m/sb，故 =s = 3 s；小車在段，根據(jù)機械能守恒可得=mv mgh，解得，解得tbcbc221bcdbc1x= 0.8 m，過圓形支架的圓心點作o的垂線，根據(jù)幾何知識可得 r 2hcd=xhbccd15hcdxsin =x = 4 m ， qbc=，故小車在上運動的加速度為 = sin = 2 m/s ，故小車在a gbcqbc22bc3 v 4段的運動時間為 = =s = 2 s，所以小車運動的總時間為 = + = 5 s， 正確。t t tatb22a2126（20

8、18江蘇卷）從地面豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后落回地面。忽略空氣阻力，該過程中小球的動能 與時間 的關(guān)系圖象是etkabdc【答案】a【解析】本題考查動能的概念和 圖象，意在考查考生的推理能力和分析能力。小球做豎直上拋運動e tk11( )2= mv e = m v - gt，故圖象 a 正確。時，速度 = ，根據(jù)動能 ev v gt2 得022kk07（2018新課標(biāo)全國 ii 卷）高空墜物極易對行人造成傷害。若一個50 g 的雞蛋從一居民樓的 25 層墜下，與地面的撞擊時間約為 2 ms，則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為a10 nb10 n2c10 nd10 n34【答案】c1=

9、 mv2【解析】設(shè)雞蛋落地瞬間的速度為 ，每層樓的高度大約是 3 m，由動能定理可知：mgh，解v24 得： v= 2gh = 210325 =10 15 m/s，落地時受到自身的重力和地面的支持力，規(guī)定向上為() ( )n - mg t = 0- -mvn 1000 n，根據(jù)牛頓第三定律可知雞蛋對正，由動量定理可知：，解得：3地面產(chǎn)生的沖擊力約為 10 n，故 c 正確。8（2018新課標(biāo)全國 ii 卷）如圖，某同學(xué)用繩子拉動木箱，使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度，木箱獲得的動能一定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，找到能影響動能變化的是那幾個物理量，然后觀測這幾個物理量的變化即可。木箱受力如圖所示：木箱在移動的過程中有兩個力做功，拉力做正功，摩擦力做負(fù)功，根據(jù)動能定理可1-w = mv - 0知即：w，所以動能小于拉力做的功，故 a 正確；無法比較動能與摩擦力做功的大22ff小，cd 錯誤。9（2018天津卷）滑雪運動深受人民群眾的喜愛，某滑雪運動員（可視為質(zhì)點）由坡道進入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道 ，從滑道的 點滑行到最低點 的過程中，由于摩擦力的存在，運動員的速率不變，則運abab動員沿下滑過程中ab5 a所受合外力始終為零b所受摩擦力大小不變c合外力做功一定為零d機械能始終保持不變【答案

11、】c【解析】根據(jù)曲線運動的特點分析物體受力情況，根據(jù)牛頓第二定律求解出運動員與曲面間的正壓力變化情況，從而分析運動員所受摩擦力變化；根據(jù)運動員的動能變化情況，結(jié)合動能定理分析合外力做功；根據(jù)運動過程中，是否只有重力做功來判斷運動員的機械能是否守恒；因為運動員做曲線運動，所以合力一定不為零，a 錯誤；運動員受力如圖所示，重力垂直曲面的分力與曲面對運動員的支持力的合力充v2v2- mgcos = m f = m + mgqcosq，運動過程中速率恒定，且 q 在減小，當(dāng)向心力，故有 frrnnf = m f所以曲面對運動員的支持力越來越大，根據(jù)可知摩擦力越來越大，b 錯誤；運動員運動過程中n速率不

12、變，質(zhì)量不變，即動能不變，動能變化量為零，根據(jù)動能定理可知合力做功為零，c 正確；因為克服摩擦力做功，機械能不守恒，d 錯誤。v10（2018新課標(biāo)全國 iii 卷）在一斜面頂端，將甲乙兩個小球分別以 v 和 的速度沿同一方向水平拋出，2兩球都落在該斜面上。甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時速率的a2 倍b4 倍d8 倍c6 倍【答案】a12【解析】設(shè)甲球落至斜面時的速率為 ，乙落至斜面時的速率為 ，由平拋運動規(guī)律， = ， =x vt ygt2，vv12設(shè) 斜 面傾 角為 ， 由幾 何 關(guān)系 ， tan= / ，小 球 由拋 出到 落至 斜面 ， 由機 械能 守恒 定律 ，y x121mv

13、2+mgy= mv 2，聯(lián)立解得： = 1+ tan2 ，即落至斜面時的速率與拋出時的速率成正比。同理vq v2116 可得， = 1+ tan2 /2，所以甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時的速率的2 倍，選項 a 正確。q vv211（2018新課標(biāo)全國 i 卷）如圖，abc 是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab 水平，長度為 2r；bc 是半徑為 r的四分之一的圓弧，與 相切于 點。一質(zhì)量為 的小球。始終受到與重力大小相等的水平外力的作abbm用，自 點處從靜止開始向右運動，重力加速度大小為 。小球從 點開始運動到其他軌跡最高點，機aag械能的增量為a2mgrc5mgr【答案】cb4mgrd

14、6mgr【解析】設(shè)小球運動到點的速度大小為vc，則對小球由到的過程，由動能定理得：cca1f3rmgr= mv 2，又 = ，解得： 2=4 ，小球離開 點后，在水平方向做初速度為零的勻加速直f mg grvc2cc線運動，豎直方向在重力作用力下做勻減速直線運動，由牛頓第二定律可知，小球離開 點后水平方c向和豎直方向的加速度大小均為 ，則由豎直方向的運動可知，小球從離開 c 點到其軌跡最高點所需的g1x= at rg時間為：= / =2t v g，小球在水平方向的加速度 = ，在水平方向的位移為a g2=2 。由以上分析c2r可知，小球從 點開始運動到其軌跡最高點的過程中，水平方向的位移大小為

15、5 ，則小球機械能的增ar加量 = 5r=5mgr，選項 c 正確 abd 錯誤。e f12（2018新課標(biāo)全國 i 卷）高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的均加速直線運動，在啟動階段列車的動能a與它所經(jīng)歷的時間成正比b與它的位移成正比c與它的速度成正比d與它的動量成正比【答案】b【解析】根據(jù)初速度為零勻變速直線運動規(guī)律可知，在啟動階段，列車的速度與時間成正比，即 = ，v at1由動能公式 =mv2，可知列車動能與速度的二次方成正比，與時間的二次方成正比，選項ac 錯誤；ek27 12p2由 2=2 ，可知列車動能與位移 成正比，選項b 正確；由動量公式 = ，可知列車動能 =mv2=

16、，v ax x p mvek2m即與列車的動量二次方成正比，選項 d 錯誤。13（2018江蘇卷）如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端連接一小物塊，o 點為彈簧在原長時物塊的位置。物塊由 點靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運動，最遠(yuǎn)到達(dá) 點。在從 到 的過程中，abab物塊a加速度先減小后增大b經(jīng)過 o 點時的速度最大c所受彈簧彈力始終做正功d所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功【答案】ad【解析】物體從 點到 點過程，彈力逐漸減為零，剛開始彈簧彈力大于摩擦力，故可分為彈力大于oa摩擦力過程和彈力小于摩擦力過程：彈力大于摩擦力過程，合力向右，加速度也向右，由于彈力減小，摩擦力不變，小球所受

17、合力減小加速度減小，彈力等于摩擦力時速度最大，此位置在 點與 點之間；oa彈力小于摩擦力過程，合力方向與運動方向相反，彈力減小，摩擦力大小不變，物體所受合力增大，物體的加速度隨彈簧形變量的減小而增加，物體作減速運動；從 點到 點的過程彈力增大，合力向bo左，加速度繼續(xù)增大，選項a 正確、選項b 錯誤；從 點到 點過程，彈簧由壓縮恢復(fù)原長彈力做正ao功，從 點到 點的過程，彈簧伸長，彈力做負(fù)功，故選項c 錯誤；從 到 的過程中根據(jù)動能定理obab彈簧彈力做的功等于物體克服摩擦力做的功，故選項d 正確。14（2018新課標(biāo)全國 iii 卷）地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機通過豎井運送至地面。某豎

18、井中礦車提升的速度大小 隨時間 的變化關(guān)系如圖所示，其中圖線分別描述兩次不同的提升過程，它們變vt速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第次和第次提升過程8 a礦車上升所用的時間之比為 4:5b電機的最大牽引力之比為 2:1c電機輸出的最大功率之比為 2:1d電機所做的功之比為 4:5【答案】ac【解析】設(shè)第次所用時間為 t，根據(jù)速度圖象的面積等于位移（此題中為提升的高度）可知，12112t v = （t+3t 2） v ，解得：t=5t /2，所以第次和第次提升過程所用時間之比為 2t 0020/20005t /2=45，選 項 a 正確

19、；由于兩次提升變速階段的加速度大小相同，在勻加速階段，由牛頓第二定律，0fmg=ma，可得提升的最大牽引力之比為11，選項 b 錯誤；由功率公式， = ，電機輸出的最大功p fvv率之比等于最大速度之比，為 21，選項 c 正確；加速上升過程的加速度 = 0 ，加速上升過程的牽a1t0vv引 力=+ = ( 0 + ) ， 減 速 上 升 過 程 的 加 速 度f ma mg m= 0 ， 減 速 上 升 過 程 的 牽 引 力ga211tt00vtf =ma +mg=m(g0 ) ， 勻 速 運 動 過 程 的 牽 引 力=。 第 次 提 升 過 程 做 功f mg22301212w =f

20、t v +f t v =mgv t； 第 次 提 升 過 程 做 功11002000 01 1 111 1 1w =f t v +f v 3t /2+f t v =mgv t；兩次做功相同，選項 d 錯誤。212 2020320022 20200 015（2017新課標(biāo)全國卷）如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用力a一直不做功b一直做正功9 c始終指向大圓環(huán)圓心【答案】ad始終背離大圓環(huán)圓心【解析】大圓環(huán)光滑，則大圓環(huán)對小環(huán)的作用力總是沿半徑方向，與速度方向垂直，故大圓環(huán)對小環(huán)的作用

21、力一直不做功，選項a 正確，b 錯誤；開始時大圓環(huán)對小環(huán)的作用力背離圓心，最后指向圓心，故選項 cd 錯誤；故選 a?！久麕燑c睛】此題關(guān)鍵是知道小圓環(huán)在大圓環(huán)上的運動過程中，小圓環(huán)受到的彈力方向始終沿大圓環(huán)的半徑方向，先是沿半徑向外，后沿半徑向里。16（2017江蘇卷）一小物塊沿斜面向上滑動，然后滑回到原處物塊初動能為 e ，與斜面間的動摩擦k0e因數(shù)不變，則該過程中，物塊的動能 與位移 的關(guān)系圖線是xk【答案】c【解析】向上滑動的過程中，根據(jù)動能定理：0 -= -(+) ，同理，下滑過程中，由動能定理mg f xek0f可得：，故 正確；abd 錯誤。ce-0 = (f - mg)xk0f【

22、名師點睛】本題考查動能定理及學(xué)生的識圖能力，根據(jù)動能定理寫出 圖象的函數(shù)關(guān)系，從而得e xk出圖象斜率描述的物理意義。17（2017新課標(biāo)全國卷）如圖，一質(zhì)量為m，長度為l 的均勻柔軟細(xì)繩 pq 豎直懸掛。用外力將繩的下1端 緩慢地豎直向上拉起至 點， 點與繩的上端 相距 l 。重力加速度大小為 。在此過程中，qmmpg3外力做的功為1a mgl91b mgl1c mgl1d mgl263【答案】a10 【解析】將繩的下端 緩慢地豎直向上拉起至 點，pm段繩的機械能不變，mq 段繩的機械能的增qm21211de = mg(- l) - mg(- l) = mgl加量為，由功能關(guān)系可知，在此過程

23、中，外力做的功363391w = mgl ，故選 a。9【名師點睛】重點理解機械能變化與外力做功的關(guān)系，本題的難點是過程中重心高度的變化情況。18（2017天津卷）“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo)之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。下列敘述正確的是a摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機械能保持不變b在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力c摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客重力的沖量為零d摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客重力的瞬時功率保持不變【答案】b【解析】機械能等于動能和重力勢能之和，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，動能不變，重力勢能時刻發(fā)生變化，則機械能在變

24、化，故 a 錯誤；在最高點對乘客受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有：v2v2mg - n = m ，座椅對他的支持力n = mg - m mg ，故 b 正確；乘客隨座艙轉(zhuǎn)動一周的過程rr= mg t 0中，動量不變，是所受合力的沖量為零，重力的沖量i，故 c 錯誤；乘客重力的瞬時功率p = mgv cosq，其中 為線速度和豎直方向的夾角，摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的重力和線速度的大小不變，但 在變化，所以乘客重力的瞬時功率在不斷變化，故d 錯誤?！久麕燑c睛】本題的難點在于對動量定理的理解，是“物體所受合力的沖量等于動量的變化”，而學(xué)生經(jīng)常記為“力的沖量等于物體動量的變化”。19（2017新課標(biāo)全國卷）如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度v 從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑11 有關(guān)，此距離最大時。對應(yīng)的軌道半徑為（重力加速度大小為g）v2v2v2v2a b c d 16g8g4g2g【答案】b12124rgmv2mgrmvt【解析】物塊由最低點到最高點有：22 ；