2019年高考物理 真題和模擬題分項匯編 專題07 功和能(含解析)

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1、功和能 1.(2019·新課標全國Ⅱ卷)從地面豎直向上拋出一物體,其機械能E總等于動能Ek與重力勢能Ep之和。取地面為重力勢能零點,該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。由圖中數據可得 A.物體的質量為2 kg B.h=0時,物體的速率為20 m/s C.h=2 m時,物體的動能Ek=40 J D.從地面至h=4 m,物體的動能減少100 J 【答案】AD 【解析】A.Ep–h圖像知其斜率為G,故G==20 N,解得m=2 kg,故A正確B.h=0時,Ep=0,Ek=E機–Ep=100 J–0=100 J,故=100 J,解得:v=

2、10 m/s,故B錯誤;C.h=2 m時,Ep=40 J,Ek=E機–Ep=85 J–40 J=45 J,故C錯誤;D.h=0時,Ek=E機–Ep=100 J–0=100 J,h=4 m時,Ek′=E機–Ep=80 J–80 J=0 J,故Ek–Ek′=100 J,故D正確。 2.(2019·新課標全國Ⅲ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h在3 m以內時,物體上升、下落過程中動能Ek隨h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。該物體的質量為 A.2 kg B.1.5 kg C.1 kg D.0.

3、5 kg 【答案】C 【解析】對上升過程,由動能定理,,得,即F+mg=12 N;下落過程,,即N,聯立兩公式,得到m=1 kg、F=2 N。 3.(2019·江蘇卷)如圖所示,輕質彈簧的左端固定,并處于自然狀態(tài).小物塊的質量為m,從A點向左沿水平地面運動,壓縮彈簧后被彈回,運動到A點恰好靜止.物塊向左運動的最大距離為s,與地面間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g,彈簧未超出彈性限度.在上述過程中 A.彈簧的最大彈力為μmg B.物塊克服摩擦力做的功為2μmgs C.彈簧的最大彈性勢能為μmgs D.物塊在A點的初速度為 【答案】BC 【解析】小物塊壓縮彈簧最短時有,故A錯

4、誤;全過程小物塊的路程為,所以全過程中克服摩擦力做的功為:,故B正確;小物塊從彈簧壓縮最短處到A點由能量守恒得:,故C正確;小物塊從A點返回A點由動能定理得:,解得:,故D錯誤。 4.(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 B.起跳上升過程中,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形變時,先是運動員部分動能轉化為桿的彈性勢能,后彈性勢能轉化

5、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。D為彈射裝置,AB是長為21 m的水平軌道,傾斜直軌道BC固定在豎直放置的半徑為R=10 m的圓形支架上,B為圓形的最低點,軌道AB與BC平滑連接,且在同一豎直平面內。某次游戲中,無動力小車在彈射裝置D的作用下,以v0=10 m/s的速度滑上軌道AB,并恰好能沖到軌道BC的最高點。已知小車

6、在軌道AB上受到的摩擦力為其重量的0.2倍,軌道BC光滑,則小車從A到C的運動時間是 A.5 s B.4.8 s C.4.4 s D.3 s 【答案】A 【解析】設小車的質量為m,小車在AB段所勻減速直線運動,加速度,在AB段,根據動能定理可得,解得,故;小車在BC段,根據機械能守恒可得,解得,過圓形支架的圓心O點作BC的垂線,根據幾何知識可得,解得,,故小車在BC上運動的加速度為,故小車在BC段的運動時間為,所以小車運動的總時間為,A正確。 6.(2019·江蘇省揚州中學高三模擬)如圖所示,平直木板AB傾斜放置,小物塊與木板間的動摩擦因數由A到B均勻增大,小物塊從A點由靜止釋

7、放,恰好可以到達B點,小物塊的速度v、加速度a、動能Ek和機械能E機(取地面為零勢能面)隨下滑位移x變化的圖像可能正確的是 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】設斜面的傾角為α.據題有μ=kx,k是常數。小物塊所受的滑動摩擦力大小為 f=μmgcosα=kxmgcosα,知f∝x.根據動能定理得,得v2=2gxsinα–kx2gcosα,知v–x圖象為曲線,故A錯誤。根據牛頓第二定律得mgsinα–μmgcosα=ma,結合μ=kx,得a=gsinα–kxgcosα,a隨x先均勻減小后反向均勻增大,加速度先正后負,故B錯誤。根據動能定理得,得Ek=mgxsinα–kx2

8、mgcosα,知Ek–x是開口向下的拋物線,故C正確。根據功能關系知,隨著x的增大,E機–x圖象斜率絕對值增大,故D錯誤。 7.(2019·湖南省衡陽市三模)如圖所示,用鉸鏈將三個質量均為m的小球A、B、C與兩根長為L輕桿相連,B、C置于水平地面上,系統(tǒng)靜止時輕桿豎直,現給系統(tǒng)一個微小擾動,B、C在桿的作用下向兩側滑動,三小球始終在同一豎直平面內運動,忽略一切摩擦,重力加速度為g,則此過程中 A.球A的機械能一直減小 B.球C的機械能一直增大 C.球B對地面的壓力不可能小于mg D.球A落地的瞬時速度為 【答案】D 【解析】因為A、B、C組成的系統(tǒng)機械能守恒,在A落地前,BC

9、運動;在A落地時,BC停止運動。由于系統(tǒng)機械能守恒可知,A的機械能轉化為BC的動能,故A的機械能不可能一直減小,同理C的機械能不可能一直增大,故A B錯誤;在A落地前,B做減速運動,由于輕桿對B有斜向上的拉力,因此B對地面的壓力可小于mg,故C錯誤;根據動能定理可得:mgL=mv2,解得:,故D正確。 8.(2019·四川省成都市高三三模)目前,我國在人工智能和無人駕駛技術方面已取得較大突破。為早日實現無人駕駛,某公司對汽車性能進行了一項測試,讓質量為m的汽車沿一山坡直線行駛。測試中發(fā)現,下坡時若關掉油門,則汽車的速度保持不變;若以恒定的功率P上坡,則從靜止啟動做加速運動,發(fā)生位移s時速度剛

10、好達到最大值vm。設汽車在上坡和下坡過程中所受阻力的大小分別保持不變,下列說法正確的是 A.關掉油門后的下坡過程,汽車的機械能守恒 B.關掉油門后的下坡過程,坡面對汽車的支持力的沖量為零 C.上坡過程中,汽車速度由增至,所用的時間可能等于 D.上坡過程中,汽車從靜止啟動到剛好達到最大速度vm,所用時間一定小于 【答案】D 【解析】A、關掉油門后的下坡過程,汽車的速度不變、動能不變,重力勢能減小,則汽車的機械能減小,故A錯誤;B、關掉油門后的下坡過程,坡面對汽車的支持力大小不為零,時間不為零,則沖量不為零,故B錯誤;C、上坡過程中,汽車速度由增至,所用的時間為t,根據動能定理可得:,

11、解得,故C錯誤;D、上坡過程中,汽車從靜止啟動到剛好達到最大速度,功率不變,則速度增大、加速度減小,所用時間為,則,解得,故D正確。 9.(2019·河南省鄭州一中高三模擬)沙坡頭景區(qū)的滑沙項目由于驚險刺激,因此深受游客的喜歡。假設某條滑道由上下兩段高均為h,與水平面傾角分別為和的滑道組成,滑沙板與沙地之間的動摩擦因數為。質量為m的載人滑沙板從坡頂由靜止開始自由下滑,經過上、下兩段滑道后,最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑沙板在兩段滑道交接處的能量損失,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小為g)。則 A.動摩擦因數 B.載人滑沙板最大速度為 C.載人滑沙板克服摩

12、擦力做功為mgh D.載人滑沙板在下段滑道上的加速度大小為 【答案】AB 【解析】A項:對整個過程,由動能定理得:,解得:,故A正確;B項:滑草車通過第一段滑道末端時速度最大,設為v,由動能定理得:,故B正確;C項:對整個過程,由動能定理得:,解得:載人滑草車克服摩擦力做功為:Wf=2mgh。故C錯誤;D項:載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為:,故D錯誤。 10.(2019·陜西省西安市高三第三次質量檢測)如圖所示,水平傳送帶兩端間的距離為,傳送帶,運動到端,此過程中針方向運動,一個質量為的小物體以一定的初速度從端滑上傳送帶,運動到端,此過程中物塊先做勻加速直線運動后做勻速直線運動,

13、物塊做勻加速直線運動的時間與做勻速直線運動時間相等,兩過程中物塊運動的位移之比為2:3,重力加速度為g,傳送帶速度大小不變。下列說法正確的是 A.物塊的初速度大小為 B.物塊做勻加速直線運動的時間為 C.物塊與傳送帶間的動摩擦因數為 D.整個過程中物塊與傳動帶因摩擦產生的熱量為 【答案】BC 【解析】由題意知,得,A錯誤;勻速運動中,則,勻加速與勻速時間相等,B正確;由運動學公式得動摩擦因數為,C正確;由熱量,,得,選項D錯誤。 11.(2019·安徽省阜陽市第三中學模擬)如圖所示,物體A、B通過細繩及輕質彈簧連接在輕滑輪兩側,物體A、B的質量分別為2m、m,開始時細繩伸直,

14、用手托著物體A使彈簧處于原長且A與地面的距離為h,物體B靜止在地面上,放手后物體A下落,與地面即將接觸時速度大小為v,此時物體B對地面恰好無壓力,不計一切摩擦及空氣阻力,重力加速度大小為g,則下列說法中正確的是 A.物體A下落過程中,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 B.彈簧的勁度系數為 C.物體A著地時的加速度大小為 D.物體A著地時彈簧的彈性勢能為 【答案】AC 【解析】A項:由題知道,物體A下落過程中,B一直靜止不動。對于物體A和彈簧組成的系統(tǒng),只有重力和彈力做功,則物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,故A正確;B項:物體B對地面的壓力恰好為零,故彈簧的拉力為T=mg,開始

15、時彈簧處于原長,由胡克定律知:T=kh,得彈簧的勁度系數為,故B錯誤;C項:物體A著地時,細繩對A的拉力也等于mg,對A,根據牛頓第二定律得 2mg–mg=2ma,得,故C正確;D項:物體A與彈簧系統(tǒng)機械能守恒,有:,所以,故D錯誤。 12.(2019·湖南省長沙市第一中學高三下學期高考模擬)如圖所示,A物體質量為m,B質量為2m,用一輕繩相連,將A用一輕彈簧懸掛于天花板上,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),此時彈簧的伸長量為x,彈性勢能為Ep,已知彈簧的彈性勢能與形變量的平方成正比,且彈簧始終在彈性限度內.現將懸線剪斷,則在以后的運動過程中,A物體的 A.最大動能為 B.最大動能為 C.速度達到

16、最大時,彈簧彈力做功為 D.速度達到最大時,彈簧彈力做功為 【答案】AD 【解析】設彈簧的勁度系數為k,初始狀態(tài),動能最大時,彈簧伸長量,知A物體向上移動的距離△x=x,已知彈簧的彈性勢能與形變量的平方成正比,則A物體動能最大時,彈性勢能為EP,則彈性勢能減小EP。因為彈力做功等于彈性勢能的減小量,所以A物體速度達到最大時,彈簧彈力做功為Ep。在此過程中,彈性勢能減小EP,重力勢能增加mgx,則動能增加Ep–mgx,即最大動能為Ep–mgx。故AD正確,BC錯誤。 13.(2019·山西省太原市第五中學高三模擬)如圖所示,DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑

17、動到頂點A時速度剛好為零,如果斜面改為AC,讓該物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到頂點A且速度剛好為零,若已知該物體與路面之間的動摩擦因數處處相同且不為零,則由此可知 A.該物體從D點出發(fā)(沿DCA滑動剛好到頂點A)初速度一定也為v0 B.該物體從D點出發(fā)(沿DCA滑動剛好到頂點A)初速度不一定為v0 C.該物體從A點靜止出發(fā)沿ACD 滑動到D點的速度大小一定為v0 D.該物體從A點靜止出發(fā)沿ACD 滑動到D點的速度一定小于v0 【答案】AD 【解析】物體從D點滑動到頂點A過程中,由動能定理可得:,由幾何關系,因而上式可以簡化為,即,從上式可以看出,到達頂點的動能與路徑無關,所以該物體從D點出發(fā)(沿DCA滑動剛好到頂點A)初速度一定也為v0,故A正確;B錯誤;該物體從A點靜止出發(fā)沿ACD 滑動到D點有動能定理可知:與公式,比較可知:,故C錯誤;D正確;故選AD。 10

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