專題11功和功率-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國(guó)通）含答案

專題11功和功率考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1功和功率（5年4考）2024年高考廣東卷：探測(cè)器及其保護(hù)背罩通過(guò)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(jìn)，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(yùn)動(dòng)，考查功和功率及極值問(wèn)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(shí)從M點(diǎn)沿Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道由靜止釋放下滑。2023年全國(guó)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(yùn)動(dòng)，給出拉力做的功W與物體坐標(biāo)x的關(guān)系圖像。1.功和功率中高考考查頻率較高的知識(shí)主要表現(xiàn)在：以實(shí)際情景切入，與圖像結(jié)合等。2.機(jī)車啟動(dòng)和運(yùn)行考查主要集中在最大速度，達(dá)到最大速度的時(shí)間等，通常與動(dòng)能定理等知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合?？键c(diǎn)2機(jī)車啟動(dòng)和運(yùn)行（5年2考）2023年高考湖北卷：動(dòng)車組的運(yùn)行；2022年高考廣東物理：載有防疫物資的無(wú)人駕駛小車在水平面和傾斜路面行駛；2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試：質(zhì)量為M的玩具動(dòng)力小車在水平面上拖物體運(yùn)動(dòng)；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(shí)間?？键c(diǎn)01功和功率1.（2024年高考廣東卷）如圖所示，探測(cè)器及其保護(hù)背罩通過(guò)彈性輕繩連接降落傘。在接近某行星表面時(shí)以的速度豎直勻速下落。此時(shí)啟動(dòng)“背罩分離”，探測(cè)器與背罩?jǐn)嚅_連接，背罩與降落傘保持連接。已知探測(cè)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(duì)探測(cè)器和背罩的阻力。下列說(shuō)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(cè)器所受重力對(duì)其做功的功率為30kW【參考答案】.AC【名師解析】本題考查萬(wàn)有引力，宇宙速度，牛頓運(yùn)動(dòng)定律，功率及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。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(cuò)誤；根據(jù)題述，探測(cè)器、背罩通過(guò)彈性輕繩連接降落傘，在某行星表面時(shí)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(cè)器與背罩?jǐn)嚅_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(cè)器與背罩?jǐn)嚅_瞬間，探測(cè)器受重力做功功率為P=Mg’v=1000×4×60W=240kW，D錯(cuò)誤?！娟P(guān)鍵點(diǎn)撥】探測(cè)器與背罩?jǐn)嚅_瞬間，探測(cè)器做自由落體運(yùn)動(dòng)，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(jì)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(jìn)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。【答案】（1）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(yùn)動(dòng)，將一物體無(wú)初速度地放置在傳送帶上，最終物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是（）A．剛開始物體相對(duì)傳送帶向前運(yùn)動(dòng)B．物體勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到靜摩擦力C．物體加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦力對(duì)物體做負(fù)功D．傳送帶運(yùn)動(dòng)速度越大，物體加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)【參考答案】．D【考查知識(shí)點(diǎn)】相對(duì)運(yùn)動(dòng)、功、牛頓第二定律【名師解析】剛開始時(shí)，物體速度小于傳送帶速度，則物體相對(duì)傳送帶向后運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體與傳送帶之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則物體不受摩擦力作用，B錯(cuò)誤；物體加速，由動(dòng)能定理可知，摩擦力對(duì)物體做正功，C錯(cuò)誤；設(shè)物體與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，，做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，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(yùn)動(dòng)．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(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，在物體移動(dòng)距離為x的過(guò)程中（）A．摩擦力做功大小與F方向無(wú)關(guān)B．合力做功大小與F方向有關(guān)C．F為水平方向時(shí)，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(duì)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(cuò)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(dòng)距離為x的過(guò)程中，合力做功大小與F方向無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；F為水平方向時(shí)，由F-μmg=ma，F(xiàn)做功為W=Fx=（ma+μmg）x，C錯(cuò)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(dāng)mg-Fsinθ=0時(shí)，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(xué)業(yè)水平等級(jí)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(chǎng)景。引水過(guò)程簡(jiǎn)化如下：兩個(gè)半徑均為R的水輪，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。水筒在筒車上均勻排布，單位長(zhǎng)度上有n個(gè)，與水輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。每個(gè)水筒離開水面時(shí)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(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則筒車對(duì)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(zhǎng)度上有n個(gè)，且每個(gè)水筒離開水面時(shí)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(duì)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(diǎn)到地面N點(diǎn)有Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道。兩相同小物塊甲、乙同時(shí)從M點(diǎn)由靜止釋放，沿不同軌道滑到N點(diǎn)，其速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖（b）所示。由圖可知，兩物塊在離開M點(diǎn)后、到達(dá)N點(diǎn)前的下滑過(guò)程中（）A.甲沿I下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的大B.甲沿Ⅱ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)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(guò)程中做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)于速度圖像乙；光滑軌道II為傾斜軌道，物塊下滑過(guò)程中做加速度不變的勻加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)于圖線甲；所以甲下滑過(guò)程中，甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則甲沿Ⅱ下滑，乙做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，乙沿I下滑，任意時(shí)刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小，A錯(cuò)誤，B正確；乙沿I下滑，開始時(shí)乙速度為0，到點(diǎn)時(shí)乙豎直方向速度為零，根據(jù)瞬時(shí)功率公式可知重力瞬時(shí)功率先增大后減小，CD錯(cuò)誤。6.（2023高考江蘇學(xué)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(dá)最高點(diǎn)B后返回到底端。利用頻閃儀分別對(duì)上滑和下滑過(guò)程進(jìn)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(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能較小C.在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)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?yàn)轭l閃照片時(shí)間間隔相同，對(duì)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(cuò)誤；從圖甲中的A點(diǎn)到圖乙中的A點(diǎn)，先上升后下降，重力做功為0，摩擦力做負(fù)功；根據(jù)動(dòng)能定理可知圖甲經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能較大，故B錯(cuò)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(yùn)動(dòng)時(shí)間較短，故C正確；由于無(wú)論上滑或下滑均受到滑動(dòng)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(cuò)誤；7．（2023年全國(guó)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(yùn)動(dòng)，出發(fā)點(diǎn)為x軸零點(diǎn)，拉力做的功W與物體坐標(biāo)x的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，重力加速度大小取10m/s2。下列說(shuō)法正確的是（）A．在時(shí)，拉力的功率為6WB．在時(shí)，物體的動(dòng)能為2JC．從運(yùn)動(dòng)到，物體克服摩擦力做的功為8JD．從運(yùn)動(dòng)到的過(guò)程中，物體的動(dòng)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(biāo)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(dòng)能定理，可知W-μmgx=2x。在時(shí)，物體動(dòng)能為2J，由Ek=，解得v=2m/s，拉力的功率為P=Fv=6×2W=12W，A錯(cuò)誤；在2~4m內(nèi)，拉力做的功W與物體坐標(biāo)x的關(guān)系圖像斜率k=3，拉力F2=3N。由動(dòng)能定理，W2-μmgx=18J-0.4×1×10×4J=2J，即在時(shí)，物體的動(dòng)能為2J，B正確；從運(yùn)動(dòng)到，物體克服摩擦力做的功為Wf=μmgx=8J，C正確；x=2m時(shí)，物體動(dòng)能最大，在0~2m內(nèi)，由動(dòng)能定理，W-μmg×2=Ek，解得Ek=10J，由Ek==，解得p=2kgm/s，D錯(cuò)誤。8．（2023全國(guó)高考新課程卷）無(wú)風(fēng)時(shí)，雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會(huì)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(guò)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(guò)程中，克服空氣阻力做的功為Wf=fh=mgh，B正確。9.（2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷）若有個(gè)物體在空中發(fā)生爆炸，分裂成三個(gè)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(wú)法判斷【參考答案】C【名師解析】.分裂成三個(gè)速率相同但質(zhì)量不同的物塊，下落過(guò)程中都是只有重力做功，機(jī)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a、速度大小v、動(dòng)能Ek和機(jī)械能E隨運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，鉛球只受重力，其加速度a=g，鉛球豎直速度隨時(shí)間均勻增大，水平速度不變，所以鉛球速度隨時(shí)間不是均勻增大，AB錯(cuò)誤；鉛球被水平推出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，鉛球只受重力，機(jī)械能守恒，動(dòng)能逐漸增大，但不是均勻增大，C錯(cuò)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(diǎn)，AB段與水平面夾角為θ，BC段圓心為O，最高點(diǎn)為C、A與C的高度差等于圓弧軌道的直徑2R。小球從A點(diǎn)以初速度v0沖上軌道，能沿軌道運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)C點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A.小球從B到C的過(guò)程中，對(duì)軌道的壓力逐漸增大B.小球從A到C的過(guò)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(diǎn)脫離軌道【參考答案】AD【名師解析】小球從B到C的過(guò)程中，對(duì)軌道的壓力逐漸增大，A正確；小球從A到C的過(guò)程中，重力的功率逐漸減小，B錯(cuò)誤；題述小球從A點(diǎn)以初速度v0沖上軌道，能沿軌道運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)C點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律，=mg·2R，解得：，C錯(cuò)誤；若小球初速度v0增大，小球有可能從B點(diǎn)脫離軌道做斜拋運(yùn)動(dòng)，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(guò)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(cāng)庫(kù)搬到四樓樓梯口M處，再用100s沿廊道運(yùn)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(yùn)送到四樓M處的過(guò)程中，克服重力所做的功為B.該物資從M處被運(yùn)送到N處的過(guò)程中，克服重力所做的功為C.從M處沿圓形廊道運(yùn)動(dòng)到N處，位移大小為D.從M處沿圓形廊道運(yùn)動(dòng)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(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥扛鶕?jù)功的定義，該物資從二樓地面被運(yùn)送到四樓M處的過(guò)程中，克服重力所做的功為，選項(xiàng)A正確；該物資從M處被運(yùn)送到N處的過(guò)程中，由于M、N高度差為零，所以克服重力做功為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從M處沿圓形廊道運(yùn)動(dòng)到N處，位移大小為50m，故C錯(cuò)誤；從M處沿圓形廊道運(yùn)動(dòng)到N處，路程s=πr，其平均速率為，故D錯(cuò)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入電壓為220V，輸入電流為2.0A。不計(jì)電動(dòng)機(jī)的摩擦損耗，電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)的機(jī)械能損失，則（）

A.每秒水泵對(duì)水做功為75JB.每秒水泵對(duì)水做功為225JC.水泵輸入功率為440WD.電動(dòng)機(jī)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(shì)能和動(dòng)能，則每秒水泵對(duì)水做功為，故AB錯(cuò)誤；水泵的輸出能量轉(zhuǎn)化為水的機(jī)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(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率，則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為，而電動(dòng)機(jī)的電功率為，。由能量守恒可知，聯(lián)立解得，故D正確。考點(diǎn)02機(jī)車啟動(dòng)和運(yùn)行1.（2023年高考湖北卷）兩節(jié)動(dòng)車的額定功率分別為和，在某平直鐵軌上能達(dá)到的最大速度分別為和?，F(xiàn)將它們編成動(dòng)車組，設(shè)每節(jié)動(dòng)車運(yùn)行時(shí)受到的阻力在編組前后不變，則該動(dòng)車組在此鐵軌上能達(dá)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(dòng)車分別有，當(dāng)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(wú)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(jì)空氣阻力。下列說(shuō)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(shì)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(shì)能和摩擦力做功的計(jì)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(shì)能增加△Ep=mgh=50×10×10J=5000J，C錯(cuò)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(duì)選項(xiàng)B，由于小車勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，也可利用動(dòng)能定理，得出W1-Wf1=0，W1=P1t1，t1=x/v1，得出Wf1=W=P1x/v1=200×20/5J=800J。對(duì)選項(xiàng)D，由于小車勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)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(xué)業(yè)水平等級(jí)考試）質(zhì)量為M的玩具動(dòng)力小車在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F和受到的阻力f均為恒力，如圖所示，小車用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為時(shí)，小車達(dá)到額定功率，輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時(shí)間后停下，其總位移為。物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，不計(jì)空氣阻力。小車的額定功率P0為（）A. B.C. D.【參考答案】A【名師解析】設(shè)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為S1的過(guò)程中有F－f－μmg=(m＋M)av2=2aS1，P0=Fv輕繩從物體上脫落后，物體m的加速度a2=μgv2=2a2(S2－S1)聯(lián)立有，A正確。4．（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，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺(tái)，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過(guò)5m/s2的勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)平臺(tái)速度剛好為零，則提升重物的最短時(shí)間為A．13.2s B．14.2sC．15.5s D．17.0s【參考答案】C【命題意圖】本題考查功率、直線運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律。【解題思路】以最大加速度向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短。提升向上加速的最大加速度a1=（F-mg）/m=5m/s2。當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，設(shè)重物速度為，則有，加速上升時(shí)間為t1=v1/a=0.8s，勻加速上升高度h1=v1t1/2=1.6m，減速上升時(shí)間t3=v/a=1.2s，上升高度h3=vt2/2=3.6m，設(shè)重物從結(jié)束勻加速運(yùn)動(dòng)到開始做勻減速運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為，上升高度h2=85.2m-h1-h3=85.2m-1.6m-3.6m=80m。該過(guò)程以額定功率提升重物，根據(jù)動(dòng)能定理可得Pt2-mgh2=-，解得t2=13,5s。提升重物的最短時(shí)間為t=t1+t2+t3=0.8s+13.5s+1.2s=15.5s，，所以C正確。專題12動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1動(dòng)能定理（5年4考）2024年高考福建卷：先后兩次從高處斜向上拋出同一物體；2022年1月浙江選考：滑塊在幾段不同的軌道上運(yùn)動(dòng)；2022年福建高考：一物塊以初速度自固定斜面底端沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后回到斜面底端。1.動(dòng)能定理是物理學(xué)中重要規(guī)律，也是高考考查頻率較高的知識(shí)；考查的方式主要表現(xiàn)在：結(jié)合實(shí)際情景；結(jié)合圖像等。2.重力勢(shì)能和機(jī)械能守恒定律的考查主要集中在結(jié)合體育運(yùn)動(dòng)、結(jié)合圖像等。3.能量轉(zhuǎn)化和守恒定律貫穿于各個(gè)領(lǐng)域和各個(gè)方面。高考對(duì)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的考查在力學(xué)中主要有：計(jì)算損失的機(jī)械能，摩擦生熱等。考點(diǎn)2重力勢(shì)能和機(jī)械能守恒定律（5年4考）2022年全國(guó)理綜甲卷第14題：北京2022年冬奧會(huì)首鋼滑雪大跳臺(tái)；2022年全國(guó)理綜乙卷第16題：固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑；2022新高考江蘇卷：滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿斜面下滑，經(jīng)圓弧滑道起跳，選擇正確的圖像。考點(diǎn)3能量轉(zhuǎn)化和守恒定律（5年4考）2023年高考全國(guó)乙卷：一質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l的木板靜止在光滑水平桌面上，另一質(zhì)量為m的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從木板上的左端以速度v0開始運(yùn)動(dòng)。2024年1月浙江選考：如圖所示，質(zhì)量為m的足球從水平地面上位置1被踢出，足球運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到空氣阻力?？键c(diǎn)01動(dòng)能和動(dòng)能定理1..（2024年高考福建卷）先后兩次從高為高處斜向上拋出質(zhì)量為同一物體落于，測(cè)得，兩軌跡交于P點(diǎn)，兩條軌跡最高點(diǎn)等高且距水平地面高為，下列說(shuō)法正確的是（）A.第一次拋出上升時(shí)間，下降時(shí)間比值為B.第一次過(guò)P點(diǎn)比第二次機(jī)械能少C.落地瞬間，第一次，第二次動(dòng)能之比為D.第二次拋出時(shí)速度方向與落地瞬間速度方向夾角比第一次大【參考答案】B【名師解析】第一次斜拋出物體上升的高度為h1=3.2m-1.4m=1.8m逆向思維為平拋運(yùn)動(dòng)，可得h1=，解得上升時(shí)間t1上=0.6s最高點(diǎn)距離水平地面高度為h0=3.2m，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，h0=，解得下落時(shí)間t1下=0.8s第一次拋出上升時(shí)間，下降時(shí)間比值為t1上?t1下=0.6?0.8=3?4，A錯(cuò)誤。兩條軌跡最高點(diǎn)等高，故可知兩次從拋出到落地的時(shí)間相等，從拋出到落地的時(shí)間為t=t1上?+1下=0.6+0.8=1.4s第一次拋出時(shí)水平方向的分速度為vx1=OQ1/t=6m/s第二次拋出時(shí)水平方向的分速度為vx2=OQ2/t=7m/s由于兩條軌跡最高點(diǎn)等高，故拋出時(shí)豎直方向的分速度相等為=6m/s物體斜拋運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒，故物體第一次過(guò)P點(diǎn)比第二次機(jī)械能少△E=-=，B正確；物體從拋出到落地瞬間的過(guò)程，由動(dòng)能定理，故落地瞬間，第一次，第二次動(dòng)能之比為100?113，C錯(cuò)誤；根據(jù)前面分析可知，兩次拋出時(shí)豎直方向的分速度相等，兩次落地時(shí)物體在豎直方向的分速度也相等。由于第一次拋出時(shí)水平分速度較小，故可知第一次拋出時(shí)初速度與水平方向的夾角較大，第一次落地時(shí)速度與水平方向的夾角也較大，故第二次拋出時(shí)速度方向與落地瞬間速度方向夾角比第一次小，D錯(cuò)誤。2.（2022年1月浙江選考）如圖所示，處于豎直平面內(nèi)的一探究裝置，由傾角=37°的光滑直軌道AB、圓心為O1的半圓形光滑軌道BCD、圓心為O2的半圓形光滑細(xì)圓管軌道DEF、傾角也為37°的粗糙直軌道FG組成，B、D和F為軌道間的相切點(diǎn)，彈性板垂直軌道固定在G點(diǎn)（與B點(diǎn)等高），B、O1、D、O2和F點(diǎn)處于同一直線上。已知可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊質(zhì)量m=0.1kg，軌道BCD和DEF的半徑R=0.15m，軌道AB長(zhǎng)度，滑塊與軌道FG間的動(dòng)摩擦因數(shù)，滑塊與彈性板作用后，以等大速度彈回，sin37°=0.6，cos37°=0.8?；瑝K開始時(shí)均從軌道AB上某點(diǎn)靜止釋放，（1）若釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長(zhǎng)度l=0.7m，求滑塊到最低點(diǎn)C時(shí)軌道對(duì)其支持力FN的大?。唬?）設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長(zhǎng)度為，滑塊第一次經(jīng)F點(diǎn)時(shí)的速度v與之間的關(guān)系式；（3）若滑塊最終靜止在軌道FG的中點(diǎn)，求釋放點(diǎn)距B點(diǎn)長(zhǎng)度的值?！緟⒖即鸢浮浚?）7N；（2）；（3）見解析【名師解析】（1）到C點(diǎn)過(guò)程C點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律，解得：（2）能過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，則能到F點(diǎn)，則恰到最高點(diǎn)時(shí)解得要能過(guò)F點(diǎn)（3）設(shè)摩擦力做功為第一次到達(dá)中點(diǎn)時(shí)的n倍解得當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，易錯(cuò)警示：本題（2）中考生容易得出速度關(guān)系，但的取值范圍弄錯(cuò)，寫成，導(dǎo)致這種錯(cuò)誤的原因是漏掉必須通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn)才能到達(dá)點(diǎn)，即漏掉這個(gè)制約關(guān)系從而無(wú)法正確界定。本題（3）中考生易漏掉這個(gè)條件，從而不能完整的解答。考點(diǎn)02機(jī)械能和機(jī)械能守恒定律1．（2022年全國(guó)理綜甲卷第14題）北京2022年冬奧會(huì)首鋼滑雪大跳臺(tái)局部示意圖如圖所示。運(yùn)動(dòng)員從a處由靜止自由滑下，到b處起跳，c點(diǎn)為a、b之間的最低點(diǎn)，a、c兩處的高度差為h。要求運(yùn)動(dòng)員過(guò)c點(diǎn)時(shí)對(duì)滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)并忽略所有阻力，則c點(diǎn)處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于（）A．B．C．D．【參考答案】D【命題意圖】本題考查機(jī)械能守恒定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律，圓周運(yùn)動(dòng)。【解題思路】從a到c，由機(jī)械能守恒定律，mgh=mv2，在c點(diǎn)，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mg=m，F(xiàn)≤kmg，聯(lián)立解得R≥，選項(xiàng)D正確。2.（2022年全國(guó)理綜乙卷第16題）固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑，在下滑過(guò)程中，小環(huán)的速率正比于（）A.它滑過(guò)的弧長(zhǎng)B.它下降的高度C.它到P點(diǎn)的距離D.它與P點(diǎn)的連線掃過(guò)的面積【參考答案】C【名師解析】設(shè)小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑到Q，如圖所示設(shè)圓環(huán)下降的高度為，圓環(huán)的半徑為，它到P點(diǎn)的距離為，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得由幾何關(guān)系可得，聯(lián)立可得由可得，即小環(huán)的速率正比于它到P點(diǎn)的距離L，故C正確，ABD錯(cuò)誤。3.（2022新高考江蘇卷）某滑雪賽道如圖所示，滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿斜面下滑，經(jīng)圓弧滑道起跳。將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)摩擦力及空氣阻力，此過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能與水平位移x的關(guān)系圖像正確的是（）A. B.C. D.【參考答案】A【命題意圖】本題考查動(dòng)能定理及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思路】設(shè)斜面傾角為θ，不計(jì)摩擦力和空氣阻力，由題意可知，運(yùn)動(dòng)員在沿斜面下滑過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理有Ek=mgxtanθ，即Ek=mgtanθ×x，滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿斜面下滑，經(jīng)圓弧滑道起跳，下滑過(guò)程中開始階段傾角θ不變，Ek-x圖像為一條傾斜的直線；經(jīng)過(guò)圓弧軌道過(guò)程中θ先減小后增大，即圖像斜率先減小后增大，所以運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能與水平位移x的關(guān)系圖像正確的是圖A。4.（2022新高考江蘇卷）如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊A連接在一起，處于壓縮狀態(tài)，A由靜止釋放后沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到最大位移時(shí)，立即將物塊B輕放在A右側(cè)，A、B由靜止開始一起沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，下滑過(guò)程中A、B始終不分離，當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零，A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同、彈簧未超過(guò)彈性限度，則（）

A.當(dāng)上滑到最大位移的一半時(shí)，A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向不發(fā)生變化C.下滑時(shí)，B對(duì)A的壓力先減小后增大D.整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功大于B的重力勢(shì)能減小量【參考答案】B【命題意圖】本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量守恒定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】由于A、B在下滑過(guò)程中不分離，設(shè)在最高點(diǎn)的彈力為F，方向沿斜面向下為正方向，斜面傾角為θ，AB之間的彈力為FAB，摩擦因素為μ，剛下滑時(shí)根據(jù)牛頓第二定律對(duì)AB整體有隔離B分析受力，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立可得。由于A對(duì)B的彈力FAB方向沿斜面向上，故可知在最高點(diǎn)F的方向沿斜面向上；由于在開始時(shí)彈簧彈力也是沿斜面向上的，所以彈簧一直處于壓縮狀態(tài)，所以A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向一直沿斜面向上，彈力方向不發(fā)生變化，選項(xiàng)B正確；設(shè)彈簧原長(zhǎng)在O點(diǎn)，A剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)距離O點(diǎn)為x1，A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)距離O點(diǎn)為x2；下滑過(guò)程A、B不分離，則彈簧一直處于壓縮狀態(tài)，上滑過(guò)程根據(jù)能量守恒定律可得，化簡(jiǎn)得。當(dāng)上滑到最大位移的一半時(shí)，A所受合外力代入k值可知F合=0，由牛頓第二定律可知此時(shí)加速度為0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)B的分析可知再結(jié)合B選項(xiàng)的結(jié)論可知下滑過(guò)程中F向上且逐漸變大，則下滑過(guò)程FAB逐漸變大，根據(jù)牛頓第三定律可知B對(duì)A的壓力逐漸變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于A回到初始位置，整個(gè)過(guò)程中彈力做的功為0，A重力做的功為0，當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零，根據(jù)功能關(guān)系可知整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功等于B的重力勢(shì)能減小量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.（2022年福建高考）一物塊以初速度自固定斜面底端沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后回到斜面底端。該物體的動(dòng)能隨位移x的變化關(guān)系如圖所示，圖中、、均己知。根據(jù)圖中信息可以求出的物理量有（）A.重力加速度大小 B.物體所受滑動(dòng)摩擦力的大小C.斜面的傾角 D.沿斜面上滑的時(shí)間【參考答案】BD【命題意圖】此題考查動(dòng)能定理、對(duì)動(dòng)能隨位移x的變化關(guān)系圖像的理解及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥坑蓜?dòng)能定義式得，則可求解質(zhì)量m；上滑時(shí)，由動(dòng)能定理下滑時(shí)，由動(dòng)能定理x0為上滑的最遠(yuǎn)距離；由圖像的斜率可知，兩式相加可得相減可知即可求解gsinθ和所受滑動(dòng)摩擦力f的大小，但重力加速度大小、斜面的傾角不能求出，故選項(xiàng)AC錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系得，故可求解沿斜面上滑的時(shí)間，選項(xiàng)D正確?？键c(diǎn)02重力勢(shì)能和機(jī)械能守恒定律6.（2024高考甲卷）如圖，一光滑大圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，質(zhì)量為m的小環(huán)套在大圓環(huán)上，小環(huán)從靜止開始由大圓環(huán)頂端經(jīng)Q點(diǎn)自由下滑至其底部，Q為豎直線與大圓環(huán)的切點(diǎn)。則小環(huán)下滑過(guò)程中對(duì)大圓環(huán)的作用力大小（）A.在Q點(diǎn)最大 B.在Q點(diǎn)最小 C.先減小后增大 D.先增大后減小【答案】C【解析】方法一（分析法）：設(shè)大圓環(huán)半徑為，小環(huán)在大圓環(huán)上某處（點(diǎn)）與圓環(huán)的作用力恰好為零，如圖所示設(shè)圖中夾角為，從大圓環(huán)頂端到點(diǎn)過(guò)程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律在點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律聯(lián)立解得從大圓環(huán)頂端到點(diǎn)過(guò)程，小環(huán)速度較小，小環(huán)重力沿著大圓環(huán)圓心方向的分力大于小環(huán)所需的向心力，所以大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的彈力背離圓心，不斷減小，從點(diǎn)到最低點(diǎn)過(guò)程，小環(huán)速度變大，小環(huán)重力和大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的彈力合力提供向心力，所以大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的彈力逐漸變大，根據(jù)牛頓第三定律可知小環(huán)下滑過(guò)程中對(duì)大圓環(huán)的作用力大小先減小后增大。方法二（數(shù)學(xué)法）：設(shè)大圓環(huán)半徑為，小環(huán)在大圓環(huán)上某處時(shí)，設(shè)該處與圓心的連線與豎直向上的夾角為，根據(jù)機(jī)械能守恒定律在該處根據(jù)牛頓第二定律聯(lián)立可得則大圓環(huán)對(duì)小環(huán)作用力的大小根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知的大小在時(shí)最小，結(jié)合牛頓第三定律可知小環(huán)下滑過(guò)程中對(duì)大圓環(huán)的作用力大小先減小后增大。故選C。7．（2024高考北京卷）如圖所示，光滑水平軌道AB與豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道BC在B點(diǎn)平滑連接．一小物體將輕彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放，物體脫離彈簧后進(jìn)入半圓形軌道，恰好能夠到達(dá)最高點(diǎn)C．下列說(shuō)法正確的是（）A．物體在C點(diǎn)所受合力為零B．物體在C點(diǎn)的速度為零C．物體在C點(diǎn)的向心加速度等于重力加速度D．物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于物體在C點(diǎn)的動(dòng)能【參考答案】．C【考查知識(shí)點(diǎn)】豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、能量守恒定律【名師解析】物體恰好能到達(dá)最高點(diǎn)C，則物體在最高點(diǎn)只受重力，且重力全部用來(lái)提供向心力，設(shè)半圓軌道的半徑為r，由牛頓第二定律得，解得物體在C點(diǎn)的速度，AB錯(cuò)誤；由牛頓第二定律得，解得物體在C點(diǎn)的向心加速度，C正確；由能量守恒定律知，物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于物體在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和，D錯(cuò)誤．2．（2023年6月高考浙江選考科目）鉛球被水平推出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a、速度大小v、動(dòng)能Ek和機(jī)械能E隨運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，鉛球只受重力，其加速度a=g，鉛球豎直速度隨時(shí)間均勻增大，水平速度不變，所以鉛球速度隨時(shí)間不是均勻增大，AB錯(cuò)誤；鉛球被水平推出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，鉛球只受重力，機(jī)械能守恒，動(dòng)能逐漸增大，但不是均勻增大，C錯(cuò)誤D正確。考點(diǎn)03能量轉(zhuǎn)化和守恒定律6.（2023高考選擇性考試遼寧卷）某大型水陸兩柄飛機(jī)具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演練中，該飛機(jī)在水而上由靜止開始勻加速直線滑行并汲水，速度達(dá)到v?=80m/s時(shí)離開水面，該過(guò)程滑行距離L=1600m、汲水質(zhì)量m=1.0×10?kg。離開水面后，飛機(jī)琴升高度h=100m時(shí)速度達(dá)到v?=100m/s，之后保持水平勻速飛行，