高考物理力学知识点之功和能易错题汇编附答案(3)
高考物理力学知识点之功和能易错题汇编附答案(3)
一、选择题
1．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P．快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶．图四个图象中，哪个图象正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（）
A．B．
C．D．
2．某同学把质量是5kg 的铅球推出，估计铅球出手时距地面的高度大约为2m，上升的最高点距地面的高度约为3m，最高点到落地点的水平距离约为6m。由此可估算出该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为
A．50J B．150J C．200J D．250J
3．如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图（乙）所示，则
A．1t时刻小球动能最大
B．2t时刻小球动能最大
C．2t~3t这段时间内，小球的动能先增加后减少
D．2t~3t这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
4．从空中某一高度同时以大小相等的速度竖直上抛和水平抛出两个质量均为m的小球，忽略空气阻力．在小球从抛出到落至水平地面的过程中
A．动能变化量不同，动量变化量相同
B．动能变化量和动量变化量均相同
C．动能变化量相同,动量变化量不同
D．动能变化量和动量变化量均不同
5．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
2 2 mv
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
6．2019年2月16日，世界游泳锦标赛跳水项目选拔赛（第一站）在京举行，重庆选手施延懋在女子3米跳板决赛中，以386.60分的成绩获得第一名，当运动员压板使跳板弯曲到最低点时，如图所示，下列说法正确的是（）
A．跳板发生形变是因为运动员的重力大于板对她支持力
B．弯曲的跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
C．在最低点时运动员处于超重状态
D．跳板由最低点向上恢复的过程中，运动员的机械能守恒
7．如图，半径为R、质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放，小球自由落体后由A点经过半圆轨道后从B冲
出，在空中能上升的最大高度为3
4
h，则
A．小球和小车组成的系统动量守恒
B．小车向左运动的最大距离为1 2 R
C ．小球离开小车后做斜上抛运动
D ．小球第二次能上升的最大高度
1
2h ＜h ＜34
h 8．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
9．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
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．如图所示，长为L 的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为( )
A．B．
C．D．
12．如图所示，质量为0.1 kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飞离桌面，最终落在水平地面上，已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5，桌面高0.45 m，若不计空气阻力，取g=10 m/s2，则()
A．小物块的初速度是5 m/s
B．小物块的水平射程为1.2 m
C．小物块在桌面上克服摩擦力做8 J的功
D．小物块落地时的动能为0.9 J
13．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d1,然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d2，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,d1=d2
B．木块静止,d1 C．木块向右运动,d1 D．木块向左运动,d1=d2 14．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆轨道ABCD，其A点与圆心等高，D点为最高点，DB为竖直线，AE为水平面，今使小球自A点正上方某处由静止释放，且从A处进入圆轨道运动，只要适当调节释放点的高度，总能保证小球最终通过最高点D(不计空气阻力的影响)．则小球通过D点后 A．一定会落到水平面AE上 B．一定不会落到水平面AE上 C．一定会再次落到圆轨道上 D．可能会再次落到圆轨道上 15．关于功、功率以下说法正确的是（） A．滑动摩擦力对物体只能做负功 B．静摩擦力不可能对物体做功 C．作用力和反作用力可能对物体都不做功 D．功率反映的是力对物体做功的快慢，功率大，做功一定多 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．下述实例中，机械能守恒的是（） A．物体做平抛运动 B．物体沿固定斜面匀速下滑 C．物体在竖直面内做匀速圆周运动 D．物体从高处以0.9g(g为重力加速度的大小)的加速度竖直下落 18．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 2 2cos k mv E θ =B． 2 2 2tan k mv E θ = C ．212 k E mv = D ．221sin 2 k E mv θ= 19．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 20．如图所示，一轻弹簧的左端固定在竖直墙壁上，右端自由伸长，一滑块以初速度v 0在粗糙的水平面上向左滑行，先是压缩弹簧，后又被弹回。已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，则从滑块接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，选地面为零势能面，滑块的加速度a 、滑块的动能E k 、系统的机械能E 和因摩擦产生的热量Q 与弹簧形变量x 间的关系图象正确的是（ ） A ． B ． C ． D ． 21．关于力对物体做功,下列说法正确的是 A ．滑动摩擦力对物体一定做负功 B ．静摩擦力对物体可能做正功 C ．作用力与反作用力的功代数和一定为零 D ．合外力对物体不做功,则物体速度一定不变 22．如图所示，质量分别为m 1和m 2的两个物体，m 1 A ．W 1>W 2 B ．W 1 C ．W 1=W 2 D ．条件不足，无法确定 23．如图所示，用同种材料制成的一个轨道，AB 段为 1 4 圆弧，半径为R ，水平放置的BC 段长度为R ．一小物块质量为m ，与轨道间的动摩擦因数为μ，当它从轨道顶端A 由静止 下滑时，恰好运动到C点静止，那么物块在AB段克服的摩擦力做的功为（） A．μmgR B．mgR（1－μ） C．1 2 πμmgR D． 1 2 mgR 24．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 25．体育课结束后，小聪捡起一楼地面上的篮球并带到四楼教室放下．已知篮球的质量为600g，教室到一楼地面的高度为10m，则该过程中，小聪对篮球所做的功最接近于 （） A．10J B．60J C．100J D．6000J 【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除 一、选择题 1．C 解析：C 【解析】 试题分析：汽车匀速行驶时牵引力等于阻力；功率减小一半时，汽车的速度由于惯性来不及变化，根据功率和速度关系公式P Fv =，牵引力减小一半，小于阻力，合力向后，汽车做减速运动，由公式P Fv =可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故物体做加速度不断减小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，加速度减为零，物体重新做匀速直线运动，故选项C正确． 考点：功率、平均功率和瞬时功率 【名师点睛】该题考查瞬时功率的表达式的应用，解答本题关键是分析清楚物体的受力情况，结合受力情况再确定物体的运动情况． 2．C 解析：C 【解析】 铅球在最高点的速度 v=== 则由能量关系可得该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为 22 11 51015200J 22 W mg h mv =?+=??+??= A．50J，与结论不相符，选项A错误； B．150J，与结论不相符，选项B错误； C．200J，与结论相符，选项C正确； D．250J，与结论不相符，选项D错误； 故选C. 3．C 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 小球在接触弹簧之前做自由落体．碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0即重力等于弹簧弹力时加速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能．上升过程恰好与下降过程互逆．由乙图可知1t时刻开始接触弹簧，但在刚开始接触后的一段时间内，重力大于弹力，小球仍做加速运动，所以此刻小球的动能不是最大，A错误；2t时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小，B错误；3t时刻小球往上运动恰好要离开弹簧； 23 t t-这段时间内，小球的先加速后减速，动能先增加后减少，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能，C正确D错误． 4．C 解析：C 【解析】 【详解】 小球从抛出到落地过程中，只有重力做功，下落的高度相同，根据动能定理可得，两种情况下动能变化量相同；根据题意竖直上抛运动时间必平抛运动的时间长，根据p mgt ?= 可知动量变化量不同，C正确． 5．D 解析：D 【解析】 【分析】 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 2 12 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 2 12 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 1 2 E mv mgh =- 故B 错误，D 正确。 故选D 。 6．C 解析：C 【解析】 【详解】 A. 跳板发生形变是因为运动员对跳板施加了力的作用，选项A 错误； B.运动员对跳板有压力是由运动员的脚发生形变而产生的，故B 错误； C.运动员在最低点具有向上的加速度，所以是处于超重状态，支持力大于重力，故C 正确； D.跳板由最低点向上恢复的过程中，支持力对运动员做功，机械能不守恒，故D 错误。 7．D 解析：D 【解析】 小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，水平方向系统动量守恒，但系统整体所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A 错误；系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：mv-mv′=0，20R x x m m t t --=，解得，小车的位移：x=R ，故B 错误；小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，小球由A 点离开小车时系统水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，故C 错误； 小球第一次车中运动过程中，由动能定理得：mg （h 0- 3 4 h 0）-W f =0，W f 为小球克服摩擦力做功大小，解得：W f =14mgh 0，即小球第一次在车中滚动损失的机械能为1 4 mgh 0，由于小球第 二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于14mgh 0，机械能损失小于1 4 mgh 0，因此小球再次离开小车时，能上升的高度大于：000311 442h h h - =，而小于34 h 0，故D 正确；故选D ． 点睛：动能定理的应用范围很广，可以求速度、力、功等物理量，特别是可以去求变力功．摩擦力做功使得机械能转化成内能． 8．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 。 9．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． 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．C 解析：C 【解析】 【分析】 链条在重力作用而向下滑动，只有重力做功，其机械能守恒；可设桌面为零势能面，列出机械能守恒方程可得出链条的速度。 【详解】 设桌面为零势能面，链条的总质量为m 开始时链条的机械能为：E 1= 当链条刚脱离桌面时的机械能：E 2= 由机械能守恒可得：E 1=E 2 即： 解得： 。 故应选：C 。 【点睛】 零势能面的选取是任意的，本题也可以选链条滑至刚刚离开桌边时链条的中心为零势能面，结果是一样的，要注意重力势能的正负；抓住机械能守恒时，链条动能的变化取决于重力势能的变化量。 12．D 解析：D 【解析】 由题意可以，小物块到达B 时的速度B v =3m/s ，如下图所示 小物块从A 运动到B 的过程中，由动能定理可得：2201122 AB B mgS mv mv μ-=- 解得：07m/s v =，故A 选项错误； （或根据牛顿第二定律mg ma μ-=，根据运动学公式22 02B AB v v aS -=，求解B v ） 小物块从B 点离开桌面后，做平抛运动 所以2 12 h gt = ，解得0.3s t = 因此，水平射程B x v t ==0.9m ，选项B 错误； 小物块在桌面上克服摩擦力做的功f AB W mgS μ==2J ，选项C 错误； 从B 到C ，利用动能定理得：2 12 KC B mgh E mv =- ，解得0.9J KC E =，D 正确． （或利用平抛运动运动学公式，先求落地速度，然后再根据动能得定义，求落地动能） 13．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= 222 012111()(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=2 (2),2() f M m mv F M m ++故B 正确. 14．A 解析：A 【解析】 小球因为能够通过最高点D ，根据mg=m 2 D v R ，得：v D ，知在最高点的最小速度 ．根据R=12gt 2，得： t= x =．知小球一定落在水平面AE 上．故A 正确，BCD 错误．故选A ． 点睛：解决本题的关键知道小球做圆周运动在最高点的临界情况，即重力提供向心力，结合平抛运动的规律进行求解． 15．C 解析：C 【解析】 轻放在水平传送带上的物体，受到传送带给的滑动摩擦力，摩擦力方向和运动方向相同，对物体做正功，A 错误；放在倾斜传送带上的物体，随传送带相对静止的向上端移动过程中，静摩擦力做正功，B 错误；静止在桌面上的书，书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力，但在力的方向上没有位移，所以都不做功，C 正确；功率大小表示对物体做功快慢的物理量，功率大，做功块，但做功不一定多，D 错误． 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．A 解析：A 【解析】 【分析】 【详解】 A ．物体做平抛运动，只有重力对物体做功，则物体的机械能守恒，选项A 正确； B ．物体沿固定斜面匀速下滑，重力势能减小，而动能不变，则机械能减小，选项B 错误； C ．物体在竖直面内做匀速圆周运动，则动能不变，重力势能不断变化，则机械能不断变化，选项C 错误； D ．物体从高处以0.9g (g 为重力加速度的大小)的加速度竖直下落，则肯定受到阻力作用，则机械能减小，选项D 错误。 故选A 。 18．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 2 222 11()22cos 2cos k A v mv E mv m θθ === 故A 正确。 故选A 。 19．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. 20．C 解析：C 【解析】 【详解】 A ．设滑块受到的摩擦力为f ，弹簧的弹力为 F kx = 选取初速度的方向为正方向，则滑块的加速度为 f F f k a x m m m +=- =-- 可知a 与x 的关系是不过坐标原点的直线，故A 错误； B ．当弹簧的压缩量为x 时，弹簧的弹性势能为 2 12 p E kx = 所以滑块克服弹簧的弹力做功 21 2 F W kx =- 克服摩擦力做功 f W fx =- 对滑块由动能定理可得 0F f k k W W E E +=- 即有 201 2 k k E E fx kx =-- 动能k E 为x 的二次函数，是一条曲线，故B 错误； C ．滑块克服弹簧做的功转化为弹簧的弹性势能，所以系统的机械能 0k E E fx =- 即系统的机械能与x 之间的关系为斜率为负的一次函数，故C 正确； D ．因摩擦产生的内能为 Q fx = 因摩擦产生的热量与弹簧形变量成正比，是过坐标原点的直线，故D 错误； 故选C 。 21．D 解析：D 【解析】 试题分析：恒力做功的表达式cos w fs α=，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故A 错误；静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，故B 正确；作用力作用在一个物体上，反作用力必然是在另外一个物体上，作用力和反作用力等大反向，两个物体的位移没有必然的联系，所以两个功也就不一定相等且一正一负，故C 错；合外力对物体不做功，物体动能一定不变，但不一定平衡，如匀速圆周运动，故D 错误． 考点：摩擦力、作用力与反作用力、功的计算， 22．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． 23．B 解析：B 【解析】 【分析】 【详解】 设在AB 段物块克服摩擦力做的功为W ，则物块由A 到B 运用动能定理可得 212 B mgR W mv -= 物块由B 到C 运用动能定理可得 2 102 B mgR mv μ-=- 联立解得W =mgR （1－μ），故B 正确，ACD 错误。 故应选B 。 24．B 解析：B 【解析】 【详解】 根据牛顿第二定律得，加速度2 1 26020.1/10 Fcos 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°=2×0.4×1 2 W=0.4W ．故B 正确，ACD 错误。 25．B 解析：B 【解析】 【分析】 【详解】 小聪对篮球所做的功最接近于克服重力做功 W=mgh =0.6×10×10J=60J A ．10J ，与结论不相符，选项A 错误； B ．60J ，与结论相符，选项B 正确； C ．100J ，与结论不相符，选项C 错误； D．6000J，与结论不相符，选项D错误；故选B。