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1、专题06 功和能-学易金卷：三年（2021-2023）高考物理真题分项汇编（全国通用）专题06 功和能目录考点01 功和功率1考点02 动能定理及其应用5考点03 机械能守恒及其应用10考点04 功能关系及能量守恒定律14考点01 功和功率一、单选题1（2023全国统考高考真题）小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（）ABCD2（2023北京统考高考真题）如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为
2、x的过程中（）A摩擦力做功大小与F方向无关B合力做功大小与F方向有关CF为水平方向时，F做功为DF做功的最小值为3（2023山东统考高考真题）天工开物中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（）ABCDnmgRH4（2022福建高考真题）福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高
3、度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约的圆形廊道连接。若将质量为的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取，则（）A该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为B该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为C从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为D从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为5（2022北京高考真题）我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。无论在“天宫”还是在地面做此实验（）A
4、小球的速度大小均发生变化B小球的向心加速度大小均发生变化C细绳的拉力对小球均不做功D细绳的拉力大小均发生变化6（2023山东统考高考真题）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（）ABCD7（2023湖北统考高考真题）两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的
5、阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（）ABCD8（2021北京高考真题）如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（）A在ab段汽车的输出功率逐渐减小B汽车在ab段的输出功率比bc段的大C在cd段汽车的输出功率逐渐减小D汽车在cd段的输出功率比bc段的大9（2021浙江统考高考真题）如图所示是我国自主研发的全自动无人值守望远镜，它安装在位于南极大陆的昆仑站，电力供应仅为1103W。若用国际单位制基本单位的符号来表
6、示W，正确的是（）ANsBNm/sCkgm/sDkgm2/s3二、多选题10（2022广东高考真题）如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡段以恒定功率、速度匀速行驶。已知小车总质量为，段的倾角为，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（）A从M到N，小车牵引力大小为B从M到N，小车克服摩擦力做功C从P到Q，小车重力势能增加D从P到Q，小车克服摩擦力做功11（2021重庆高考真题）额定功率相同的甲、乙两车在同一水平路面上从静止启动，其发动机的牵引力随时间的变化曲线如图所示。两车分别从和时刻开始以额定功率行驶，从和时刻开始牵引力均视为不变。若两车行驶
7、时所受的阻力大小与重力成正比，且比例系数相同，则（）A甲车的总重比乙车大B甲车比乙车先开始运动C甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同D甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同三、解答题12（2021浙江统考高考真题）如图所示，质量m=2kg的滑块以v0=16m/s的初速度沿倾角=37的斜面上滑，经t=2s滑行到最高点。然后，滑块返回到出发点。已知sin37=0.6，cos37=0.8，求滑块(1)最大位移值x；(2)与斜面间的动摩擦因数；(3)从最高点返回到出发点的过程中重力的平均功率P。考点02 动能定理及其应用一、单选题1（2023辽宁统考高考真题）如图（a），从高处M点到地面N点有、两条光滑轨道。两
8、相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放，沿不同轨道滑到N点，其速率v与时间t的关系如图（b）所示。由图可知，两物块在离开M点后、到达N点前的下滑过程中（）A甲沿I下滑且同一时刻甲的动能比乙的大B甲沿下滑且同一时刻甲的动能比乙的小C乙沿I下滑且乙的重力功率一直不变D乙沿下滑且乙的重力功率一直增大2（2023江苏统考高考真题）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（）A受到的合力较小B经过A点的动能较小C在A、B之间的运动时间较短D在A、B之间克服摩擦力做的功较小3（2023山西统考高
9、考真题）无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为（重力加速度大小为g）（）A0BmghCD4（2022江苏高考真题）某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能与水平位移x的关系图像正确的是（）ABCD5（2021湖北统考高考真题）如图（a）所示，一物块以一定初速度沿倾角为30的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图（b）所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩
10、擦力大小f分别为（）Am=0.7 kg，f=0.5 NBm=0.7 kg，f=1.0NCm=0.8kg，f=0.5 NDm=0.8 kg，f=1.0N6（2021山东高考真题）如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（）ABCD7（2021湖南高考真题）“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为，若动车组所受的阻力与其速率成正比（，
11、为常量），动车组能达到的最大速度为。下列说法正确的是（）A动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变B若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动C若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶的速度为D若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为二、多选题8（2022福建高考真题）一物块以初速度自固定斜面底端沿斜面向上运动，一段时间后回到斜面底端。该物体的动能随位移x的变化关系如图所示，图中、均已知。根据图中信息可以求出的物理量有（）A重力加速度大小B物体所受滑动摩擦力的大小C斜面的倾角D沿斜面上滑的时间9（
12、2021辽宁统考高考真题）冰滑梯是东北地区体验冰雪运动乐趣的设施之一、某冰滑梯的示意图如图所示，螺旋滑道的摩擦可忽略：倾斜滑道和水平滑道与同一滑板间的动摩擦因数相同，因滑板不同满足。在设计滑梯时，要确保所有游客在倾斜滑道上均减速下滑，且滑行结束时停在水平滑道上，以下L1、L2的组合符合设计要求的是（）A，B，C，D，10（2021全国高考真题）一质量为m的物体自倾角为的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜面底端时动能为。已知，重力加速度大小为g。则（）A物体向上滑动的距离为B物体向下滑动时的加速度大小为C物体与斜面间的动
13、摩擦因数等于0.5D物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长三、解答题11（2023湖北统考高考真题）如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：（1）小物块到达D点的速度大小；（2）B和D两点的高度差；（3）小物块在A点的初速度大
14、小。12（2022浙江统考高考真题）如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，由倾角=37的光滑直轨道AB、圆心为O1的半圆形光滑轨道BCD、圆心为O2的半圆形光滑细圆管轨道DEF、倾角也为37的粗糙直轨道FG组成，B、D和F为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道固定在G点（与B点等高），B、O1、D、O2和F点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质量m=0.1kg，轨道BCD和DEF的半径R=0.15m，轨道AB长度，滑块与轨道FG间的动摩擦因数，滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，sin37=0.6，cos37=0.8。滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放，（）（1）若释放点距B点的长度l=0.7m
15、，求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；（2）设释放点距B点的长度为，滑块第一次经F点时的速度v与之间的关系式；（3）若滑块最终静止在轨道FG的中点，求释放点距B点长度的值。13（2021福建统考高考真题）如图（a），一倾角的固定斜面的段粗糙，段光滑。斜面上一轻质弹簧的一端固定在底端C处，弹簧的原长与长度相同。一小滑块在沿斜面向下的拉力T作用下，由A处从静止开始下滑，当滑块第一次到达B点时撤去T。T随滑块沿斜面下滑的位移s的变化关系如图（b）所示。已知段长度为，滑块质量为，滑块与斜面段的动摩擦因数为0.5，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，。求： （1）当拉力为时，滑块的加速度大小
16、；（2）滑块第一次到达B点时的动能；（3）滑块第一次在B点与弹簧脱离后，沿斜面上滑的最大距离。14（2021全国高考真题）一篮球质量为，一运动员使其从距地面高度为处由静止自由落下，反弹高度为。若使篮球从距地面的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取，不计空气阻力。求：（1）运动员拍球过程中对篮球所做的功；（2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。考点03 机械能守恒及其应用一、单选题1（2022浙江统考高考真题）神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，
17、返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（）A天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大B返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力C质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒2（2023浙江高考真题）一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中（）A弹性势能减小B重力势能减小C机械能保持不变D绳一绷紧动能就开始减小3（2023全国统考高考真题）一同学将铅球水平推出，不计空气阻力和转动的影响，铅球在平抛运动过程中（）A机械能一直增加B加速度保持不变C速度大小保持不变D被推出后瞬间
18、动能最大4（2021海南高考真题）水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度，末端到水面的高度。取重力加速度，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为（）ABCD5（2023浙江统考高考真题）铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（）ABCD6（2021重庆高考真题）如图所示，竖直平面内有两个半径为R，而内壁光滑的圆弧轨道，固定在竖直平面内，地面水平，、O为两圆弧的圆心，两圆弧相切于N点。一小物块从左侧圆
19、弧最高处静止释放，当通过N点时，速度大小为（重力加速度为g）（）ABCD7（2022全国统考高考真题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（）ABCD8（2021浙江统考高考真题）如图所示，同学们坐在相同的轮胎上，从倾角相同的平直雪道先后由同高度静止滑下，各轮胎与雪道间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。雪道上的同学们（）A沿雪道做匀速直线运动B下滑过程
20、中机械能均守恒C前后间的距离随时间不断增大D所受重力沿雪道向下的分力相同9（2021河北高考真题）一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直，将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为（重力加速度为g，不计空气阻力）（）ABCD10（2022全国统考高考真题）固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（）A它滑过的弧长B它下降的高度C它到P点的距离D它与P点的连线扫过的面
21、积二、多选题11（2023湖南统考高考真题）如图，固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成，两段相切于B点，AB段与水平面夹角为，BC段圆心为O，最高点为C、A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达C点，下列说法正确的是（）A小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大B小球从A到C的过程中，重力的功率始终保持不变C小球的初速度D若小球初速度v0增大，小球有可能从B点脱离轨道12（2021广东高考真题）长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡销的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴
22、弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的有（）A甲在空中的运动时间比乙的长B两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等C从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少D从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为三、解答题13（2023辽宁统考高考真题）某大型水陆两柄飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该飞机在水而上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到v=80m/s时离开水面，该过程滑行距离L=1600m、汲水质量m=1.010kg。离开水面后，飞机琴升高度h=100m时速度达到v=100m/s，之后保持水平匀速飞行，
23、待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s。求：（1）飞机在水面滑行阶段的加速度a的大小及滑行时间t；（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量E。考点04 功能关系及能量守恒定律一、单选题1（2023全国统考高考真题）一同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比。则该排球（）A上升时间等于下落时间B被垫起后瞬间的速度最大C达到最高点时加速度为零D下落过程中做匀加速运动2（2021浙江统考高考真题）一辆汽车在水平高速公路上以80km/h的速度匀速行驶，其1s内能量分配情况如图所示则汽车（）A发动机的输出功率为70k
24、WB每1s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7104JC每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9104JD每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0104J3（2022江苏高考真题）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接在一起，处于压缩状态，A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分离，当A回到初始位置时速度为零，A、B与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度，则（）A当上滑到最大位移的一半时，A的加速度方向沿斜面向下BA上滑时、弹簧的弹力方向不发生变化C下滑时，B对A的压力先减小后增大D整个过程中A
25、、B克服摩擦力所做的总功大于B的重力势能减小量4（2022湖北统考高考真题）如图所示，质量分别为m和2m的小物块和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（）AmgkBCD5（2021浙江高考真题）中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数。已知混凝土密度为，假设泵车的泵送系统以的输送量给高处输送
26、混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为（）发动机最大输出功率（）332最大输送高度（m）63整车满载质量（）最大输送量（）180ABCD6（2022浙江统考高考真题）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（）A该风力发电机的输出电功率与风速成正比B单位时间流过面积的流动空气动能为C若每天平均有的风能资源，则每天发电量为D若风场每年有风速在范围内，则该发电机年发电量
27、至少为二、多选题7（2022河北统考高考真题）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体和用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，质量，时刻将两物体由静止释放，物体的加速度大小为。时刻轻绳突然断开，物体能够达到的最高点恰与物体释放位置处于同一高度，取时刻物体所在水平面为零势能面，此时物体的机械能为。重力加速度大小为，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（）A物体和的质量之比为B时刻物体的机械能为C时刻物体重力的功率为D时刻物体的速度大小8（2023全国统考高考真题）如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动
28、。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（）A木板的动能一定等于flB木板的动能一定小于flC物块的动能一定大于D物块的动能一定小于三、解答题9（2021北京高考真题）秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为，人站立时摆长为。不计空气阻力，重力加速度大小为g。（1）如果摆长为，“摆球”通过最低点时的速度为v，求此时“摆球”受到拉力T的大小。（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。a.人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另
29、一边的最大摆角为。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明。b.实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高，达到某个最大摆角后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能应满足的条件。10（2021山东高考真题）如图所示，三个质量均为m的小物块A、B、C，放置在水平地面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B，开始时弹簧处于原长，A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F的恒力，使B、C一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后A离开
30、墙壁，最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为：，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）（1）求B、C向左移动的最大距离和B、C分离时B的动能；（2）为保证A能离开墙壁，求恒力的最小值；（3）若三物块都停止时B、C间的距离为，从B、C分离到B停止运动的整个过程，B克服弹簧弹力做的功为W，通过推导比较W与的大小；（4）若，请在所给坐标系中，画出C向右运动过程中加速度a随位移x变化的图像，并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的a、x值（用f、k、m表示），不要求推导过程。以撤去F时C的位置为坐标原
31、点，水平向右为正方向。11（2021全国高考真题）如图，一倾角为的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d；一质量为m的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；（2）求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带
32、上平均损失的机械能；（3）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？12（2023全国统考高考真题）如图，光滑水平桌面上有一轻质弹簧，其一端固定在墙上。用质量为m的小球压弹簧的另一端，使弹簧的弹性势能为。释放后，小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动，与弹簧分离后，从桌面水平飞出。小球与水平地面碰撞后瞬间，其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等；垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的。小球与地面碰撞后，弹起的最大高度为h。重力加速度大小为g，忽略空气阻力。求（1）小球离开桌面时的速度大小；（2）小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平
33、距离。13（2021江苏高考真题）如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的O点，小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于O和A，质量为m的小球B固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，A、B间细线的拉力恰好减小到零，弹簧弹力与静止时大小相等、方向相反，重力加速度为g，取，求：（1）装置静止时，弹簧弹力的大小F；（2）环A的质量M；（3）上述过程中装置对A、B所做的总功W。专题06 功和能目录考点01 功和功率1考点02 动能定理及其应用10考点03 机械能守恒及其应用22考点04 功能关系及
34、能量守恒定律32考点01 功和功率一、单选题1（2023全国统考高考真题）小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（）ABCD【答案】D【详解】AB小车做曲线运动，所受合外力指向曲线的凹侧，故AB错误；CD小车沿轨道从左向右运动，动能一直增加，故合外力与运动方向夹角为锐角，C错误，D正确。故选D。2（2023北京统考高考真题）如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为x的过程中（）A摩擦力做功大小与F
35、方向无关B合力做功大小与F方向有关CF为水平方向时，F做功为DF做功的最小值为【答案】D【详解】A设力F与水平方向的夹角为，则摩擦力为摩擦力的功即摩擦力的功与F的方向有关，选项A错误；B合力功可知合力功与力F方向无关，选项B错误；C当力F水平时，则力F做功为选项C错误；D因合外力功为max大小一定，而合外力的功等于力F与摩擦力f做功的代数和，而当时，摩擦力f=0，则此时摩擦力做功为零，此时力F做功最小，最小值为max，选项D正确。故选D。3（2023山东统考高考真题）天工开物中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度匀速转动。水筒在筒车
36、上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（）ABCDnmgRH【答案】B【详解】由题知，水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，且每个水筒离开水面时装有质量为m的水、其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田，则水轮转一圈灌入农田的水的总质量为m总 = 2Rnm 60% = 1.2Rnm则水轮转一圈灌入稻田的水克服重力做的功W = 1.2RnmgH则筒车对灌入稻田的水做功的功率为联立有故选B。4（2022福建高考真题）福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是
37、圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约的圆形廊道连接。若将质量为的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取，则（）A该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为B该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为C从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为D从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为【答案】A【详解】A该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为故A正确；B该物资从M处被运送到N处的过程中，由于M、N高度差为零，所以克服重力做功为零，故
38、B错误；C从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为，故C错误；D从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为故D错误。故选A。5（2022北京高考真题）我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。无论在“天宫”还是在地面做此实验（）A小球的速度大小均发生变化B小球的向心加速度大小均发生变化C细绳的拉力对小球均不做功D细绳的拉力大小均发生变化【答案】C【详解】AC在地面上做此实验，忽略空气阻力，小球受到重力和绳子拉力的作用，拉力始终和小球的速度垂直，不做功，重力会改变小球速度的大
39、小；在“天宫”上，小球处于完全失重的状态，小球仅在绳子拉力作用下做匀速圆周运动，绳子拉力仍然不做功，A错误，C正确；BD在地面上小球运动的速度大小改变，根据和（重力不变）可知小球的向心加速度和拉力的大小发生改变，在“天宫”上小球的向心加速度和拉力的大小不发生改变，BD错误。故选C。6（2023山东统考高考真题）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力
40、。小车的额定功率P0为（）ABCD【答案】A【详解】设物体与地面间的动摩擦因数为，当小车拖动物体行驶的位移为S1的过程中有Ffmg = (mM)av2= 2aS1P0= Fv轻绳从物体上脱落后a2= gv2= 2a2(S2S1)联立有故选A。7（2023湖北统考高考真题）两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（）ABCD【答案】D【详解】由题意可知两节动车分别有当将它们编组后有联立可得故选D。8（2021北京高考真题）如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速
41、率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（）A在ab段汽车的输出功率逐渐减小B汽车在ab段的输出功率比bc段的大C在cd段汽车的输出功率逐渐减小D汽车在cd段的输出功率比bc段的大【答案】B【详解】AB在ab段，根据平衡条件可知，牵引力所以在ab段汽车的输出功率不变，在bc段牵引力bc段的输出功率故A错误B正确；CD在cd段牵引力汽车的输出在cd段汽车的输出功率不变，且小于bc段，故CD错误。故选B。9（2021浙江统考高考真题）如图所示是我国自主研发的全自动无人值守望远镜，它安装
42、在位于南极大陆的昆仑站，电力供应仅为1103W。若用国际单位制基本单位的符号来表示W，正确的是（）ANsBNm/sCkgm/sDkgm2/s3【答案】D【详解】A不是国际单位制基本单位，根据冲量的定义可知，是冲量的的单位，A错误；B根据功率的计算公式可知功率的单位可以表示为，但不是国际单位制基本单位，B错误；C根据动量的定义可知，是动量的单位，C错误；D根据可知功率的单位可以表示为，结合可知，则功率得单位，D正确。故选D。二、多选题10（2022广东高考真题）如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡段以恒定功率、速度匀速行驶。已知小车总质量为，段的倾角为，
43、重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（）A从M到N，小车牵引力大小为B从M到N，小车克服摩擦力做功C从P到Q，小车重力势能增加D从P到Q，小车克服摩擦力做功【答案】ABD【详解】A小车从M到N，依题意有代入数据解得故A正确；B依题意，小车从M到N，因匀速，小车所受的摩擦力大小为则摩擦力做功为则小车克服摩擦力做功为800J，故B正确；C依题意，从P到Q，重力势能增加量为故C错误；D依题意，小车从P到Q，摩擦力为f2，有摩擦力做功为联立解得则小车克服摩擦力做功为700J，故D正确。故选ABD。11（2021重庆高考真题）额定功率相同的甲、乙两车在同一水平路面上从静止启动，其发动机的牵引力
44、随时间的变化曲线如图所示。两车分别从和时刻开始以额定功率行驶，从和时刻开始牵引力均视为不变。若两车行驶时所受的阻力大小与重力成正比，且比例系数相同，则（）A甲车的总重比乙车大B甲车比乙车先开始运动C甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同D甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同【答案】ABC【详解】A根据题述，两车额定功率P相同，匀速运动后牵引力等于阻力，因此甲车阻力大于乙车阻力，根据甲车时刻后和乙车时刻后两车牵引力不变，甲车牵引力大于乙车可知可知甲车的总重比乙车大，故A正确；B如图所示甲车在A点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等，所以甲车从这个时刻开始，做加速运动；乙车在B点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等，乙车从这个时刻开始加速，所以甲车比乙车先开始运动，故B正确；C两车分别从和时刻开始以额定功率行驶，这两个时刻，两车的牵引力等大，由可知，甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同，故C正确；D时刻甲车达到最大速度，时刻乙车达到最大速度，根据汽车的额定功率可知由于甲车的总重比乙车大，所以甲车在时刻的速率小于乙车在时刻的速率，故D错误。故选ABC。三、解答题12（2021浙江统考高考真题）如图所示，质量m=2kg的滑块以