2024年高考物理真題和模擬題分類匯編專題07功和能

專題07功和能【真題匯編】1、（2024·廣東卷·T9）如圖所示，載有防疫物資的無(wú)人駕駛小車，在水平段以恒定功率、速度勻速行駛，在斜坡段以恒定功率、速度勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為，，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【答案】ABD【解析】A．小車從M到N，依題意有代入數(shù)據(jù)解得故A正確；B．依題意，小車從M到N，因勻速，小車所受的摩擦力大小為則摩擦力做功為則小車克服摩擦力做功為800J，故B正確；C．依題意，從P到Q，重力勢(shì)能增加量為故C錯(cuò)誤；D．依題意，小車從P到Q，摩擦力為f2，有摩擦力做功為聯(lián)立解得則小車克服摩擦力做功為700J，故D正確。故選ABD。2、（2024·全國(guó)乙卷·T16）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)由靜止起先自由下滑，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【答案】C【解析】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，依據(jù)機(jī)械能守恒定律得由幾何關(guān)系可得聯(lián)立可得可得故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。3、（2024·浙江6月卷·T13）小明用額定功率為、最大拉力為的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為的重物豎直提升到高為的平臺(tái)，先加速再勻速，最終做加速度大小不超過(guò)的勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)平臺(tái)速度剛好為零，取，則提升重物的最短時(shí)間為（）A.13.2s B.14.2s C.15.5s D.17.0s【答案】C【解析】為了以最短時(shí)間提升重物，一起先先以最大拉力拉重物做勻加速上升，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，保持功率不變直到重物達(dá)到最大速度，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，最終以最大加速度做勻減速上升至平臺(tái)速度剛好為零，重物在第一階段做勻加速上升過(guò)程，依據(jù)牛頓其次定律可得當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，設(shè)重物速度為，則有此過(guò)程所用時(shí)間和上上升度分別為重物以最大速度勻速時(shí)，有重物最終以最大加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和上上升度分別為設(shè)重物從結(jié)束勻加速運(yùn)動(dòng)到起先做勻減速運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為，該過(guò)程依據(jù)動(dòng)能定理可得又聯(lián)立解得故提升重物的最短時(shí)間為C正確，ABD錯(cuò)誤；故選C。4、（2024·浙江1月卷·T1）單位為J/m的物理量是（）A.力 B.功 C.動(dòng)能 D.電場(chǎng)強(qiáng)度【答案】A【解析】依據(jù)功的定義式可知?jiǎng)t有因N是力的單位，故單位為J/m的物理量是力。故選A。5.（2024·河北·T9）如圖，輕質(zhì)定滑輪固定在天花板上，物體和用不行伸長(zhǎng)的輕繩相連，懸掛定滑輪上，質(zhì)量，時(shí)刻將兩物體由靜止釋放，物體的加速度大小為。時(shí)刻輕繩突然斷開(kāi)，物體能夠達(dá)到的最高點(diǎn)恰與物體釋放位置處于同一高度，取時(shí)刻物體所在水平面為零勢(shì)能面，此時(shí)物體的機(jī)能為。重力加速度大小為，不計(jì)摩擦和空氣阻力，兩物體均可視為質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A.物體和的質(zhì)量之比為 B.時(shí)刻物體的機(jī)械能為C.時(shí)刻物體重力的功率為 D.時(shí)刻物體的速度大小【答案】BCD【解析】A．起先釋放時(shí)物體Q的加速度為，則解得選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．在T時(shí)刻，兩物體的速度P上升的距離細(xì)線斷后P能上升的高度可知起先時(shí)PQ距離為若設(shè)起先時(shí)P所處的位置為零勢(shì)能面，則起先時(shí)Q的機(jī)械能為從起先到繩子斷裂，繩子的拉力對(duì)Q做負(fù)功，大小為則此時(shí)物體Q的機(jī)械能此后物塊Q的機(jī)械能守恒，則在2T時(shí)刻物塊Q的機(jī)械能仍為，選項(xiàng)B正確；CD．在2T時(shí)刻，重物P的速度方向向下；此時(shí)物體P重力的瞬時(shí)功率選項(xiàng)CD正確。故選BCD。6、（2024·湖北·T7）一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，在前一段時(shí)間內(nèi)速度大小由v增大到2v，在隨后的一段時(shí)間內(nèi)速度大小由2v增大到5v。前后兩段時(shí)間內(nèi)，合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做功分別為W1和W2，合外力的沖量大小分別為I1和I2。下列關(guān)系式肯定成立的是（）A.， B.，C.， D.，【答案】C【解析】依據(jù)動(dòng)能定理可知可得由于速度是矢量，具有方向，當(dāng)時(shí)、末速度方向相同時(shí)，動(dòng)量改變量最小，方向相反時(shí)，動(dòng)量改變量最大，因此沖量的大小范圍是可知故選C。7、（2024·浙江1月卷·T20）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)處于同始終線上。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。滑塊起先時(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??；（2）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?！敬鸢浮浚?）7N；（2）；（3）見(jiàn)解析【解析】（1）到C點(diǎn)過(guò)程C點(diǎn)時(shí)（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)8、（2024·山東卷·T16）某糧庫(kù)運(yùn)用額定電壓，內(nèi)阻的電動(dòng)機(jī)運(yùn)糧。如圖所示，配重和電動(dòng)機(jī)連接小車的纜繩均平行于斜坡，裝滿糧食的小車以速度沿斜坡勻速上行，此時(shí)電流。關(guān)閉電動(dòng)機(jī)后，小車又沿斜坡上行路程L到達(dá)卸糧點(diǎn)時(shí)，速度恰好為零。卸糧后，給小車一個(gè)向下的初速度，小車沿斜坡剛好勻速下行。已知小車質(zhì)量，車上糧食質(zhì)量，配重質(zhì)量，取重力加速度，小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力與車及車上糧食總重力成正比，比例系數(shù)為k，配重始終未接觸地面，不計(jì)電動(dòng)機(jī)自身機(jī)械摩擦損耗及纜繩質(zhì)量。求：（1）比例系數(shù)k值；（2）上行路程L值?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）設(shè)電動(dòng)機(jī)的牽引繩張力為，電動(dòng)機(jī)連接小車的纜繩勻速上行，由能量守恒定律有解得小車和配重一起勻速，設(shè)繩的張力為，對(duì)配重有設(shè)斜面傾角為，對(duì)小車勻速有而卸糧后給小車一個(gè)向下的初速度，小車沿斜坡剛好勻速下行，有聯(lián)立各式解得，（2）關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后小車和配重一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為，對(duì)系統(tǒng)由牛頓其次定律有可得由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知解得9、（2024·湖北·T16）打樁機(jī)是基建常用工具。某種簡(jiǎn)易打樁機(jī)模型如圖所示，重物A、B和C通過(guò)不行伸長(zhǎng)的輕質(zhì)長(zhǎng)繩跨過(guò)兩個(gè)光滑的等高小定滑輪連接，C與滑輪等高（圖中實(shí)線位置）時(shí)，C到兩定滑輪的距離均為L(zhǎng)。重物A和B的質(zhì)量均為m，系統(tǒng)可以在如圖虛線位置保持靜止，此時(shí)連接C的繩與水平方向的夾角為60°。某次打樁時(shí)，用外力將C拉到圖中實(shí)線位置，然后由靜止釋放。設(shè)C的下落速度為時(shí)，與正下方質(zhì)量為2m的靜止樁D正碰，碰撞時(shí)間極短，碰撞后C的速度為零，D豎直向下運(yùn)動(dòng)距離后靜止（不考慮C、D再次相碰）。A、B、C、D均可視為質(zhì)點(diǎn)。（1）求C的質(zhì)量；（2）若D在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力F可視為恒力，求F的大??；（3）撤掉樁D，將C再次拉到圖中實(shí)線位置，然后由靜止釋放，求A、B、C的總動(dòng)能最大時(shí)C的動(dòng)能?！敬鸢浮浚?）；（2）6.5mg；（3）【解析】（1）系統(tǒng)在如圖虛線位置保持靜止，以C為探討對(duì)象，依據(jù)平衡條件可知解得（2）CD碰后C的速度為零，設(shè)碰撞后D的速度v，依據(jù)動(dòng)量守恒定律可知解得CD碰撞后D向下運(yùn)動(dòng)距離后停止，依據(jù)動(dòng)能定理可知解得F=6.5mg（3）設(shè)某時(shí)刻C向下運(yùn)動(dòng)的速度為v′，AB向上運(yùn)動(dòng)的速度為v，圖中虛線與豎直方向的夾角為α，依據(jù)機(jī)械能守恒定律可知令對(duì)上式求導(dǎo)數(shù)可得當(dāng)時(shí)解得即此時(shí)于是有解得此時(shí)C的最大動(dòng)能為【突破練習(xí)】1.（2024·福建泉州市高三下學(xué)期三檢）如圖，工人在斜坡上用一繩跨過(guò)肩膀把貨物從A點(diǎn)緩慢拉到B點(diǎn)，輕繩與斜坡的夾角恒為θ。若工人采納身體前傾的姿態(tài)使θ變小且保持恒定，仍把貨物從A點(diǎn)緩慢拉到B點(diǎn)，則用身體前傾的姿態(tài)拉貨物（）A.肯定更省力，對(duì)貨物做的功也肯定更少B.肯定更省力，但對(duì)貨物做的功肯定更多C.不肯定更省力，但對(duì)貨物做的功肯定更多D.不肯定更省力，但對(duì)貨物做的功肯定更少【答案】C【解析】設(shè)繩中拉力為T(mén)，斜面傾角為，依據(jù)平衡關(guān)系整理對(duì)貨物做的功θ變小，拉力不肯定變小，但做功肯定變大。故選C。2.（2024·福建省龍巖市高三下學(xué)期一模）一輛小轎車在平直路面上以恒定功率加速，其加速度a和速度的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知轎車的總質(zhì)量為1300kg，其所受的阻力不變，則轎車（）A.速度隨時(shí)間勻稱增大 B.加速度隨時(shí)間勻稱減小C.所受阻力大小為2.73×103N D.電動(dòng)機(jī)輸出功率為9.1×103W【答案】C【解析】A．由圖可知，加速度改變，故做變加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．函數(shù)方程因?yàn)檗I車做變加速運(yùn)動(dòng)，所以加速度不是隨時(shí)間勻稱減小，故B錯(cuò)誤；CD．對(duì)汽車受力分析，受重力、支持力、牽引力和摩擦力，依據(jù)牛頓其次定律，有聯(lián)立得結(jié)合圖線，當(dāng)物體的速度最大時(shí)，加速度為零，故結(jié)合圖象可以知道，a=0時(shí)，解得所以最大速度為33m/s由圖象可知解得由圖象可知解得故C正確D錯(cuò)誤。故選C。3.（2024·福建泉州市高三下學(xué)期三檢）如圖，水平傳送帶順時(shí)針勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，速度大小為2m/s。質(zhì)量為1.5kg的貨箱無(wú)初速度放上傳送帶，經(jīng)過(guò)0.5s時(shí)間，貨箱與傳送帶恰好相對(duì)靜止。取重力加速度，則貨箱與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)___________，因摩擦產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_________J?！敬鸢浮竣?0.4②.3【解析】[1]貨箱在摩擦力的作用下加速運(yùn)動(dòng)，依據(jù)牛頓其次定律可得又代入數(shù)據(jù)，解得[2]依據(jù)摩擦力產(chǎn)生熱量的公式，即又代入數(shù)據(jù)，解得故可得因摩擦產(chǎn)生的熱量為4.（2024·福建省龍巖市高三下學(xué)期一模）如圖所示，雜技演員表演“水流星”，在長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩的一端系一個(gè)碗，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)碗經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)繩子拉力是碗和碗內(nèi)水總重力的9倍。重力加速度為g，碗可視為質(zhì)點(diǎn)，忽視空氣阻力。求：（1）碗通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度的大?。唬?）碗通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)繩子拉力是碗和碗內(nèi)水總重力幾倍?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）設(shè)碗和碗內(nèi)水的總質(zhì)量為m，碗通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v1，繩子拉力為F1，對(duì)碗和碗內(nèi)的水，由牛頓其次定律和向心力公式有聯(lián)立可得（2）設(shè)碗通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v2，繩子拉力為F2，拉力是重力的N倍，碗從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)，由動(dòng)能定理有由牛頓其次定律和向心力公式有聯(lián)立可得5.（2024·北京市延慶區(qū)高三下學(xué)期一模）陽(yáng)光明媚的中午，小明同學(xué)把一塊長(zhǎng)木板放在院子里，調(diào)整傾斜角度，使陽(yáng)光剛好和木板垂直。在斜面頂端固定一個(gè)彈射裝置，把一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的小球水平彈射出來(lái)做平拋運(yùn)動(dòng)。調(diào)整初速度大小，使小球剛好落在木板底端。然后運(yùn)用手機(jī)連續(xù)拍照功能，拍出多張照片記錄小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程。通過(guò)分析照片，小明得出：小球的飛行時(shí)間為0.4s；小球與其影子距離最大時(shí)，影子A距木板頂端和底端的距離之比約為7∶9，如圖所示。取g=10m/s2。（1）求飛行過(guò)程中，重力對(duì)小球做的功；（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明，小球與影子距離最大時(shí)，剛好是飛行的中間時(shí)刻；（3）估算木板長(zhǎng)度?！敬鸢浮浚?）；（2）見(jiàn)解析；（3）1.6m【解析】（1）小球做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式，可得依據(jù)功的公式，可得飛行過(guò)程中，重力對(duì)小球做的功為（2）經(jīng)過(guò)分析可知，當(dāng)小球與影子距離最大時(shí)，此時(shí)小球速度方向與斜面平行，即速度方向與水平方向的夾角為，此時(shí)豎直方向的速度為當(dāng)小球落到斜面底端時(shí)，此時(shí)小球位移與水平方向的夾角為，此時(shí)速度方向與水平方向的夾角為，依據(jù)位移夾角與速度夾角的關(guān)系可知此時(shí)豎直方向的速度為依據(jù)豎直方向的速度時(shí)間公式可得則有故小球與影子距離最大時(shí)，剛好是飛行的中間時(shí)刻（3）如圖所示建立直角坐標(biāo)系由題意可知?jiǎng)t有可得又y方向速度減為零須要的時(shí)間為聯(lián)立可得可得取，則木板的長(zhǎng)度為6.（2024·福建省莆田市高三下學(xué)期二檢）圖甲為北京2024年冬奧會(huì)的“雪如意”跳臺(tái)滑雪場(chǎng)地，其簡(jiǎn)化示意圖如圖乙，助滑道AB的豎直高度，B、C間的距離，B、C連線與水平方向的夾角。某質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)員從動(dòng)身點(diǎn)A沿助滑道無(wú)初速下滑，從起跳點(diǎn)B處沿水平方向飛出，在著地點(diǎn)C處著地，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2.求（1）運(yùn)動(dòng)員在起跳點(diǎn)B處的速度v0；（2）運(yùn)動(dòng)員在助滑過(guò)程中阻力做的功?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)水平方向豎直方向解得（2）由動(dòng)能定理得解得7.（2024·福建廈門(mén)市高三下學(xué)期二模）2024年2月12日，中國(guó)運(yùn)動(dòng)員高亭字新獲北京冬奧會(huì)男子速度滑冰500米金牌。中國(guó)航天科工研發(fā)的“人體高速?gòu)椛溲b置為運(yùn)動(dòng)員的高質(zhì)量訓(xùn)練供應(yīng)了科技支持。談裝置的作用過(guò)程可簡(jiǎn)化成如圖所示，運(yùn)動(dòng)員在賽道加速段受到裝置的牽引加速，快速達(dá)到指定速度后練習(xí)過(guò)彎技術(shù)。某次訓(xùn)練中，質(zhì)量m=60kg（含身上裝備）的運(yùn)動(dòng)員僅依靠F=600N的水平恒定牽引力從靜止起先加速運(yùn)動(dòng)了s=20m的距離，然后保持恒定速