專題11功和功率-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）

專題11功和功率考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1功和功率（5年4考）2024年高考廣東卷：探測器及其保護背罩通過彈性輕繩連接降落傘在行星表面下落；2024年高考福建卷）在水平面上，用兩根繩子拉一木板勻速前進，考查功和功率；2023年高考北京卷：一物體在力F作用下沿水平桌面做勻加速直線運動，考查功和功率及極值問題；2023高考山東卷：古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水；2023高考遼寧卷：兩相同小物塊甲、乙同時從M點沿Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道由靜止釋放下滑。2023年全國高考新課程卷：質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力的作用下，由靜止開始在水平地面上沿x軸運動，給出拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系圖像。1.功和功率中高考考查頻率較高的知識主要表現(xiàn)在：以實際情景切入，與圖像結(jié)合等。2.機車啟動和運行考查主要集中在最大速度，達到最大速度的時間等，通常與動能定理等知識點有機結(jié)合?？键c2機車啟動和運行（5年2考）2023年高考湖北卷：動車組的運行；2022年高考廣東物理：載有防疫物資的無人駕駛小車在水平面和傾斜路面行駛；2023高考山東高中學業(yè)水平等級考試：質(zhì)量為M的玩具動力小車在水平面上拖物體運動；2022年6月浙江選考：小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，提升重物的最短時間?？键c01功和功率1.（2024年高考廣東卷）如圖所示，探測器及其保護背罩通過彈性輕繩連接降落傘。在接近某行星表面時以的速度豎直勻速下落。此時啟動“背罩分離”，探測器與背罩斷開連接，背罩與降落傘保持連接。已知探測器質(zhì)量為1000kg，背罩質(zhì)量為50kg，該行星的質(zhì)量和半徑分別為地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大氣對探測器和背罩的阻力。下列說法正確的有（）A.該行星表面的重力加速度大小為B.該行星的第一宇宙速度為C.“背罩分離”后瞬間，背罩的加速度大小為D.“背罩分離”后瞬間，探測器所受重力對其做功的功率為30kW【參考答案】.AC【名師解析】本題考查萬有引力，宇宙速度，牛頓運動定律，功率及其相關(guān)知識點。由GM=gR2可得行星表面g’大小為g’=g=·22·10==4m/s2，A正確；由第一宇宙速度公式v=可得行星的第一宇宙速度為v’=×7.9km/s=×7.9km/s=×7.9km/s，B錯誤；根據(jù)題述，探測器、背罩通過彈性輕繩連接降落傘，在某行星表面時以v=60m/s豎直勻速下落，可知所受空氣阻力f=（M+m）g’=4200N，探測器與背罩斷開瞬間，由牛頓第二定律，f-mg’=ma，解得背罩的加速度大小為a=80m/s2，C正確；探測器與背罩斷開瞬間，探測器受重力做功功率為P=Mg’v=1000×4×60W=240kW，D錯誤?！娟P(guān)鍵點撥】探測器與背罩斷開瞬間，探測器做自由落體運動，背罩和降落傘受到向上的空氣阻力和重力，利用牛頓第二定律計算其加速度。2.（2024年高考福建卷）在水平面上，用兩根繩子拉一木板，繩子與水平方向夾角為θ=22.5°，每條繩子上拉力F=250N，在15s內(nèi)木板勻速前進20m。cos22.5°≈0.9求：（1）阻力f大??；（2）兩繩拉力做的功；（3）兩繩拉力總功率?！敬鸢浮浚?）450N；（2）9.0×103J；（3）600W【名師解析】（1）由平衡條件，2Fcosθ=f解得f=450N（2）兩繩拉力做的功W=2Fcosθ·x=9.0×103J（3）兩繩拉力總功率P=W/t=600W4．（2024高考北京卷）水平傳送帶勻速運動，將一物體無初速度地放置在傳送帶上，最終物體隨傳送帶一起勻速運動．下列說法正確的是（）A．剛開始物體相對傳送帶向前運動B．物體勻速運動過程中，受到靜摩擦力C．物體加速運動過程中，摩擦力對物體做負功D．傳送帶運動速度越大，物體加速運動的時間越長【參考答案】．D【考查知識點】相對運動、功、牛頓第二定律【名師解析】剛開始時，物體速度小于傳送帶速度，則物體相對傳送帶向后運動，A錯誤；勻速運動過程中，物體與傳送帶之間無相對運動趨勢，則物體不受摩擦力作用，B錯誤；物體加速，由動能定理可知，摩擦力對物體做正功，C錯誤；設(shè)物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為μ，物體相對傳送帶運動時，，做勻加速運動時，物體速度小于傳送帶速度則一直加速，由可知，傳送帶速度越大，物體加速運動的時間越長，D正確．3．（2023年高考北京卷）如圖所示，一物體在力F作用下沿水平桌面做勻加速直線運動．已知物體質(zhì)量為m，加速度大小為a，物體和桌面之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，在物體移動距離為x的過程中（）A．摩擦力做功大小與F方向無關(guān)B．合力做功大小與F方向有關(guān)C．F為水平方向時，F(xiàn)做功為D．F做功的最小值為【參考答案】D【名師解析】由于物體對水平桌面的壓力大小與F方向有關(guān)，所以摩擦力大小與F方向有關(guān)，摩擦力做功大小與F方向有關(guān)，A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，物體所受合外力大小只與物體加速度成正比，在物體移動距離為x的過程中，合力做功大小與F方向無關(guān)，B錯誤；F為水平方向時，由F-μmg=ma，F(xiàn)做功為W=Fx=（ma+μmg）x，C錯誤；設(shè)F的方向與水平方向的夾角為θ，由牛頓第二定律Fcosθ-f=ma，f=μFN，F(xiàn)sinθ+FN=mg，W=Fcosθ·x，聯(lián)立解得W=Fcosθ·x=max+μ（mg-Fsinθ）x。當mg-Fsinθ=0時，力F做功最小，F(xiàn)做功的最小值為max，D正確。4.（2023高考山東高中學業(yè)水平等級考試）《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場景。引水過程簡化如下：兩個半徑均為R的水輪，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有n個，與水輪間無相對滑動。每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為m的水，其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田。當?shù)氐闹亓铀俣葹間，則筒車對灌入稻田的水做功的功率為（）A B. C. D.nmgωRH【參考答案】B【名師解析】由題知，水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有n個，且每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為m的水、其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田，則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入農(nóng)田的水的總質(zhì)量為m總=2πRnm×60%=1.2πRnm則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入稻田的水克服重力做的功W=1.2πRnmgH則筒車對灌入稻田的水做功的功率為，聯(lián)立有，B正確。5.（2023高考選擇性考試遼寧卷）如圖（a），從高處M點到地面N點有Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道。兩相同小物塊甲、乙同時從M點由靜止釋放，沿不同軌道滑到N點，其速率v與時間t的關(guān)系如圖（b）所示。由圖可知，兩物塊在離開M點后、到達N點前的下滑過程中（）A.甲沿I下滑且同一時刻甲的動能比乙的大B.甲沿Ⅱ下滑且同一時刻甲的動能比乙的小C.乙沿I下滑且乙的重力功率一直不變D.乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大【參考答案】B【名師解析】由圖（a）可知，光滑軌道I為凹陷軌道，物塊下滑過程中做加速度逐漸減小的加速運動，對應(yīng)于速度圖像乙；光滑軌道II為傾斜軌道，物塊下滑過程中做加速度不變的勻加速運動，對應(yīng)于圖線甲；所以甲下滑過程中，甲做勻加速直線運動，則甲沿Ⅱ下滑，乙做加速度逐漸減小的加速運動，乙沿I下滑，任意時刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時刻甲的動能比乙的小，A錯誤，B正確；乙沿I下滑，開始時乙速度為0，到點時乙豎直方向速度為零，根據(jù)瞬時功率公式可知重力瞬時功率先增大后減小，CD錯誤。6.（2023高考江蘇學業(yè)水平選擇性考試）滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑，到達最高點B后返回到底端。利用頻閃儀分別對上滑和下滑過程進行拍攝，頻閃照片示意圖如圖所示。與圖乙中相比，圖甲中滑塊（）A.受到的合力較小 B.經(jīng)過A點的動能較小C.在A、B之間的運動時間較短 D.在A、B之間克服摩擦力做的功較小【參考答案】C【名師解析】因為頻閃照片時間間隔相同，對比圖甲和乙可知圖甲中滑塊加速度大，是上滑階段；根據(jù)牛頓第二定律可知圖甲中滑塊收到的合力較大；故A錯誤；從圖甲中的A點到圖乙中的A點，先上升后下降，重力做功為0，摩擦力做負功；根據(jù)動能定理可知圖甲經(jīng)過A點的動能較大，故B錯誤；由于圖甲中滑塊加速度大，根據(jù)，可知圖甲在A、B之間的運動時間較短，故C正確；由于無論上滑或下滑均受到滑動摩擦力大小相等，故圖甲和圖乙在A、B之間克服摩擦力做的功相等，故D錯誤；7．（2023年全國高考新課程卷）一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力的作用下，由靜止開始在水平地面上沿x軸運動，出發(fā)點為x軸零點，拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4，重力加速度大小取10m/s2。下列說法正確的是（）A．在時，拉力的功率為6WB．在時，物體的動能為2JC．從運動到，物體克服摩擦力做的功為8JD．從運動到的過程中，物體的動量最大為【參考答案】BC【名師解析】在0~2m內(nèi)，拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系圖像可知，圖像斜率k=6，即W=6x，由W=F1x可知拉力為F1=6N；克服摩擦力做功Wf=μmgx=4x，由動能定理，可知W-μmgx=2x。在時，物體動能為2J，由Ek=，解得v=2m/s，拉力的功率為P=Fv=6×2W=12W，A錯誤；在2~4m內(nèi)，拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系圖像斜率k=3，拉力F2=3N。由動能定理，W2-μmgx=18J-0.4×1×10×4J=2J，即在時，物體的動能為2J，B正確；從運動到，物體克服摩擦力做的功為Wf=μmgx=8J，C正確；x=2m時，物體動能最大，在0~2m內(nèi)，由動能定理，W-μmg×2=Ek，解得Ek=10J，由Ek==，解得p=2kgm/s，D錯誤。8．（2023全國高考新課程卷）無風時，雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會以恒定的速率豎直下落。一質(zhì)量為m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的過程中，克服空氣阻力做的功為（重力加速度大小為g）（）A．0B．mghC．D．【參考答案】B【名師解析】.在地面附近勻速下落，f=mg，在下落高度h的過程中，克服空氣阻力做的功為Wf=fh=mgh，B正確。9.（2023學業(yè)水平等級考試上海卷）若有個物體在空中發(fā)生爆炸，分裂成三個速率相同但質(zhì)量不同的物塊，忽略空氣阻力，則它們落到水平地面上是速率的大小關(guān)系是A.質(zhì)量大的落地速率大B.質(zhì)量大的落地速率大C.三者落地速率相同D.無法判斷【參考答案】C【名師解析】.分裂成三個速率相同但質(zhì)量不同的物塊，下落過程中都是只有重力做功，機械能守恒，所以三者落地速率相同，C正確。10．（2023年6月高考浙江選考科目）鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運動時的加速度大小a、速度大小v、動能Ek和機械能E隨運動時間t的變化關(guān)系中，正確的是（）A．B．C．D．【參考答案】D【名師解析】鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，鉛球只受重力，其加速度a=g，鉛球豎直速度隨時間均勻增大，水平速度不變，所以鉛球速度隨時間不是均勻增大，AB錯誤；鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，鉛球只受重力，機械能守恒，動能逐漸增大，但不是均勻增大，C錯誤D正確。11.（2023高考湖南卷）如圖，固定在豎直面內(nèi)的光滑軌道ABC由直線段AB和圓弧段BC組成，兩段相切于B點，AB段與水平面夾角為θ，BC段圓心為O，最高點為C、A與C的高度差等于圓弧軌道的直徑2R。小球從A點以初速度v0沖上軌道，能沿軌道運動恰好到達C點，下列說法正確的是（）A.小球從B到C的過程中，對軌道的壓力逐漸增大B.小球從A到C的過程中，重力的功率始終保持不變C.小球初速度D若小球初速度v0增大，小球有可能從B點脫離軌道【參考答案】AD【名師解析】小球從B到C的過程中，對軌道的壓力逐漸增大，A正確；小球從A到C的過程中，重力的功率逐漸減小，B錯誤；題述小球從A點以初速度v0沖上軌道，能沿軌道運動恰好到達C點，由機械能守恒定律，=mg·2R，解得：，C錯誤；若小球初速度v0增大，小球有可能從B點脫離軌道做斜拋運動，D正確。12.（2023新高考福建卷）福建土樓兼具居住和防御的功能，承啟樓是圓形土樓的典型代表，如圖（a）所示。承啟樓外樓共四層，各樓層高度如圖（b）所示。同一樓層內(nèi)部通過直徑約50m的圓形廊道連接。若將質(zhì)量為100kg的防御物資先從二樓倉庫搬到四樓樓梯口M處，再用100s沿廊道運送到N處，如圖（c）所示。重力加速度大小取10m/s2，則（）A.該物資從二樓地面被運送到四樓M處的過程中，克服重力所做的功為B.該物資從M處被運送到N處的過程中，克服重力所做的功為C.從M處沿圓形廊道運動到N處，位移大小為D.從M處沿圓形廊道運動到N處，平均速率為【參考答案】A【命題意圖】此題考查功、位移、路程和平均速率及其相關(guān)知識點?！久麕熃馕觥扛鶕?jù)功的定義，該物資從二樓地面被運送到四樓M處的過程中，克服重力所做的功為，選項A正確；該物資從M處被運送到N處的過程中，由于M、N高度差為零，所以克服重力做功為零，選項B錯誤；從M處沿圓形廊道運動到N處，位移大小為50m，故C錯誤；從M處沿圓形廊道運動到N處，路程s=πr，其平均速率為，故D錯誤。13.（2022年1月浙江選考）某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，水以的速度水平噴出，每秒噴出水的質(zhì)量為2.0kg。噴出的水是從井下抽取的，噴口離水面的高度保持H=3.75m不變。水泵由電動機帶動，電動機正常工作時，輸入電壓為220V，輸入電流為2.0A。不計電動機的摩擦損耗，電動機的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的輸出功率與輸入功率之比）為75%，忽略水在管道中運動的機械能損失，則（）

A.每秒水泵對水做功為75JB.每秒水泵對水做功為225JC.水泵輸入功率為440WD.電動機線圈的電阻為10【參考答案】D【名師解析】每秒噴出水的質(zhì)量為,抽水增加了水的重力勢能和動能，則每秒水泵對水做功為，故AB錯誤；水泵的輸出能量轉(zhuǎn)化為水的機械能，則，而水泵的抽水效率（水泵的輸出功率與輸入功率之比）為75%，則，故C錯誤；電動機的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率，則電動機的機械功率為，而電動機的電功率為，。由能量守恒可知，聯(lián)立解得，故D正確?？键c02機車啟動和運行1.（2023年高考湖北卷）兩節(jié)動車的額定功率分別為和，在某平直鐵軌上能達到的最大速度分別為和?，F(xiàn)將它們編成動車組，設(shè)每節(jié)動車運行時受到的阻力在編組前后不變，則該動車組在此鐵軌上能達到的最大速度為（）A. B. C. D.【參考答案】D【名師解析】由題意可知兩節(jié)動車分別有，當將它們編組后有聯(lián)立可得，D正確。2.（2022年高考廣東物理）如圖8所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平MN段以恒定功率、速度勻速行駛，在斜坡PQ段以恒定功率、速度勻速行駛。己知小車總質(zhì)量為，，PQ段的傾角為，重力加速度g取，不計空氣阻力。下列說法正確的有（）A．從M到N，小車牽引力大小為、B．從M到N，小車克服摩擦力做功C．從P到Q，小車重力勢能增加D．從P到Q，小車克服摩擦力做功【參考答案】ABD【命題意圖】本題考查功率，平衡條件，重力勢能和摩擦力做功的計算?！窘忸}思路】從M到N，由P1=F1v1，解得小車牽引力F1=P1/v1=200/5N=40N，A正確；從M到N，小車勻速行駛，牽引力等于摩擦力，可得摩擦力f1=F1=40N，小車克服摩擦力做功Wf1=f1x=40×20J=800J，B正確；從P到Q，小車上升高度h=PQsin30°=20×0.5m=10m，小車重力勢能增加△Ep=mgh=50×10×10J=5000J，C錯誤；從P到Q，由P2=F2v2，解得小車牽引力F2=P2/v2=570/2N=285N，從P到Q，小車勻速行駛，小車牽引力F2=f2+mgsin30°，解得f2=F2-mgsin30°=285N-50×10×1/2N=35N。從P到Q，小車克服摩擦力做功Wf2=f2x=35×20J=700J，D正確?！疽活}多解】對選項B，由于小車勻速運動，動能不變，也可利用動能定理，得出W1-Wf1=0，W1=P1t1，t1=x/v1，得出Wf1=W=P1x/v1=200×20/5J=800J。對選項D，由于小車勻速運動，動能不變，也可利用功能關(guān)系，得出W2-Wf2=△Ep=mgh，W2=P2t2，t2=x/v2，得出Wf1=W2-mgh=P2x/v2-mgh=570×20/2J-50×10×10J=700J。8.（2023高考山東高中學業(yè)水平等級考試）質(zhì)量為M的玩具動力小車在水平面上運動時，牽引力F和受到的阻力f均