五年（2020-2024）高考物理真題分類匯編 專題04 功與能（解析版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題04功與能1.考情分析考點要求考題統(tǒng)計功與功率2024?浙江?高考真題、2022?浙江?高考真題、2021?浙江?高考真題、2021?浙江?高考真題、2020?浙江?高考真題動能定理2022?浙江?高考真題、2021?浙江?高考真題、2021?浙江?高考真題機械能功能關系2024?浙江?高考真題、2023?浙江?高考真題、2022?浙江?高考真題、2022?浙江?高考真題、2021?浙江?高考真題、2021?浙江?高考真題、2020?浙江?高考真題功與能的圖像問題2023?浙江?高考真題2.試題情境：體育運動中的功和功率問題，風力發(fā)電功率計算，蹦極運動、過山車等能量問題，汽車啟動問題，生活、生產中能量守恒定律的應用。（如2024·浙江1月選考·T3，2023·浙江1月選考·T4，2022·浙江6月選考·T12）3.常見問題模型：變力做功的計算，機車啟動問題，單物體機械能守恒，用繩、桿連接的系統(tǒng)機械能守恒問題，含彈簧系統(tǒng)機械能守恒問題，傳送帶、板塊模型的能量問題。（如2023·浙江6月選考·T18）3.命題方向：本章作為學習重點與考試熱點，其內容涵蓋動能、動能定理及機械能守恒定律等關鍵知識點。命題趨勢呈現(xiàn)多樣化，不僅單獨對上述知識進行考查，還結合運動形式，如平拋運動、勻變速直線運動、圓周運動等，進行綜合考核。具體表現(xiàn)在：(1)結合直線運動，考查功、功率的理解及計算；結合曲線運動，探討變力做功及功率問題。(2)動能定理的考查，常設置以下情景：①物體在單一過程中受恒力作用，探究物體動能的變化；②物體經歷多個過程，受多個力的作用，且每個過程中所受力的個數(shù)可能不同，分析物體動能的變化。(3)機械能守恒定律的考查，常設置以下情景：①結合物體的典型運動進行分析；②在綜合問題的某一過程中，遵守機械能守恒定律時進行探究。(4)功能關系的考查，常設置以下情景：①結合曲線運動及圓周運動，探討功能關系；②結合彈簧彈力做功，分析功能關系；③物體經歷多個過程，有多個力做功，涉及多種形式的能量轉化的情況下，考查功能關系。4.備考策略：復習備考時，應夯實基礎、強化能力、提升素養(yǎng)。夯實基礎意味著重視基本概念的復習，包括功、功率、動能、重力勢能、彈性勢能、機械能等，以及動能定理、機械能守恒定律、功能關系等基本規(guī)律。深入理解過程與狀態(tài)、過程量與狀態(tài)量的應用。通過典型問題的分析，強化過程分析、受力分析以及能量轉化的分析。在復習中，滲透重要的思想方法，包括數(shù)學方法，如微元法、函數(shù)法、圖像法、比較法、極限法等，以提升解決問題的能力?？键c01功與功率1．（2024·浙江·高考真題）一個音樂噴泉噴頭出水口的橫截面積為，噴水速度約為10m/s，水的密度為kg/m3，則該噴頭噴水的功率約為（）A．10W B．20W C．100W D．200W【考點】功率的定義和物理意義利用能量守恒解決實際問題【答案】C【詳析】設時間內從噴頭流出的水的質量為噴頭噴水的功率等于時間內噴出的水的動能增加量，即聯(lián)立解得故選C。2．（2022·浙江·高考真題）小明用額定功率為、最大拉力為的提升裝置，把靜置于地面的質量為的重物豎直提升到高為的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過的勻減速運動，到達平臺的速度剛好為零，取，則提升重物的最短時間為（）A．13.2s B．14.2s C．15.5s D．17.0s【考點】起重機牽引物體類問題【答案】C【詳析】為了以最短時間提升重物，一開始先以最大拉力拉重物做勻加速上升，當功率達到額定功率時，保持功率不變直到重物達到最大速度，接著做勻速運動，最后以最大加速度做勻減速上升至平臺速度剛好為零，重物在第一階段做勻加速上升過程，根據牛頓第二定律可得當功率達到額定功率時，設重物的速度為，則有此過程所用時間和上升高度分別為重物以最大速度勻速時，有重物最后以最大加速度做勻減速運動的時間和上升高度分別為設重物從結束勻加速運動到開始做勻減速運動所用時間為，該過程根據動能定理可得又聯(lián)立解得故提升重物的最短時間為C正確，ABD錯誤；故選C。3．（2021·浙江·高考真題）如圖所示是我國自主研發(fā)的全自動無人值守望遠鏡，它安裝在位于南極大陸的昆侖站，電力供應僅為1×103W。若用國際單位制基本單位的符號來表示W，正確的是（）A．N?s B．N?m/s C．kg?m/s D．kg?m2/s3【考點】功率的定義和物理意義功率推導式：力×速度【答案】D【詳析】A．不是國際單位制基本單位，根據沖量的定義可知，是沖量的的單位，A錯誤；B．根據功率的計算公式可知功率的單位可以表示為，但不是國際單位制基本單位，B錯誤；C．根據動量的定義可知，是動量的單位，C錯誤；D．根據可知功率的單位可以表示為，結合可知，則功率得單位，D正確。故選D。4．（2021·浙江·高考真題）中國制造的某一型號泵車如圖所示，表中列出了其部分技術參數(shù)。已知混凝土密度為，假設泵車的泵送系統(tǒng)以的輸送量給高處輸送混凝土，則每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功至少為（）發(fā)動機最大輸出功率（）332最大輸送高度（m）63整車滿載質量（）最大輸送量（）180A． B． C． D．【考點】常見力做功與相應的能量轉化【答案】C【詳析】泵車的泵送系統(tǒng)以的輸送量給高處輸送混凝土，每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功故選C。5．（2020·浙江·高考真題）（多選）如圖所示，系留無人機是利用地面直流電源通過電纜供電的無人機，旋翼由電動機帶動?，F(xiàn)有質量為、額定功率為的系留無人機從地面起飛沿豎直方向上升，經過到達高處后懸停并進行工作。已知直流電源供電電壓為，若不計電纜的質量和電阻，忽略電纜對無人機的拉力，則（）A．空氣對無人機的作用力始終大于或等于B．直流電源對無人機供電的額定電流為C．無人機上升過程中消耗的平均功率為D．無人機上升及懸停時均有部分功率用于對空氣做功【考點】超重和失重的概念

判斷某個力是否做功，做何種功

平均功率與瞬時功率的計算

電功和電功率定義、表達式及簡單應用【答案】BD【詳析】A．無人機先向上加速后減速，最后懸停，則空氣對無人機的作用力先大于200N后小于200N，最后等于200N，選項A錯誤；B．直流電源對無人機供電的額定電流選項B正確；C．無人機的重力為F=mg=200N則無人機上升過程中克服重力做功消耗的平均功率但是由于空氣阻力的作用，故對無人機向上的作用力不等于重力，則無人機上升過程中消耗的平均功率大于100W，則選項C錯誤；D．無人機上升及懸停時，螺旋槳會使周圍空氣產生流動，則會有部分功率用于對空氣做功，選項D正確。故選BD。考點02動能定理6．（2022·浙江·高考真題）如圖所示，處于豎直平面內的一探究裝置，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，彈性板垂直軌道固定在G點（與B點等高），B、O1、D、O2和F點處于同一直線上。已知可視為質點的滑塊質量m=0.1kg，軌道BCD和DEF的半徑R=0.15m，軌道AB長度，滑塊與軌道FG間的動摩擦因數(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開始時均從軌道AB上某點靜止釋放，（）（1）若釋放點距B點的長度l=0.7m，求滑塊到最低點C時軌道對其支持力FN的大??；（2）設釋放點距B點的長度為，滑塊第一次經F點時的速度v與之間的關系式；（3）若滑塊最終靜止在軌道FG的中點，求釋放點距B點長度的值?！究键c】繩球類模型及其臨界條件

應用動能定理解多段過程問題【答案】（1）7N；（2）

（）；（3），，【詳析】（1）滑塊釋放運動到C點過程，由動能定理經過C點時解得（2）能過最高點時，則能到F點，則恰到最高點時解得而要保證滑塊能到達F點，必須要保證它能到達DEF最高點，當小球恰好到達DEF最高點時，由動能定理可解得則要保證小球能到F點，，帶入可得（3）設全過程摩擦力對滑塊做功為第一次到達中點時做功的n倍，則n=1,3,5,……解得

n=1,3,5,……又因為，當時，，當時，，當時，，滿足要求。即若滑塊最終靜止在軌道FG的中點，釋放點距B點長度的值可能為，，。7．（2021·浙江·高考真題）如圖所示，質量m=2kg的滑塊以v0=16m/s的初速度沿傾角θ=37°的斜面上滑，經t=2s滑行到最高點。然后，滑塊返回到出發(fā)點。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求滑塊(1)最大位移值x；(2)與斜面間的動摩擦因數(shù)；(3)從最高點返回到出發(fā)點的過程中重力的平均功率P?！究键c】物體在粗糙斜面上滑動

功率推導式：力×速度【答案】(1)16m；(2)0.25；(3)67.9W【詳析】(1)小車向上做勻減速直線運動，有得(2)加速度上滑過程得(3)下滑過程由運動學公式重力的平均功率8．（2021·浙江·高考真題）如圖所示，豎直平面內由傾角α=60°的斜面軌道AB、半徑均為R的半圓形細圓管軌道BCDE和圓周細圓管軌道EFG構成一游戲裝置固定于地面，B、E兩處軌道平滑連接，軌道所在平面與豎直墻面垂直。軌道出口處G和圓心O2的連線，以及O2、E、O1和B等四點連成的直線與水平線間的夾角均為θ=30°，G點與豎直墻面的距離?，F(xiàn)將質量為m的小球從斜面的某高度h處靜止釋放。小球只有與豎直墻面間的碰撞可視為彈性碰撞，不計小球大小和所受阻力。(1)若釋放處高度h=h0，當小球第一次運動到圓管最低點C時，求速度大小vc及在此過程中所受合力的沖量的大小和方向；(2)求小球在圓管內與圓心O1點等高的D點所受彈力FN與h的關系式；(3)若小球釋放后能從原路返回到出發(fā)點，高度h應該滿足什么條件？【考點】機械能與曲線運動結合問題

動量定理的內容和表達式【答案】(1)，，水平向左；(2)（h≥R）；(3)或【詳析】(1)機械能守恒解得動量定理方向水平向左(2)機械能守恒牛頓第二定律解得滿足的條件(3)第1種情況:不滑離軌道原路返回，條件是第2種情況：與墻面垂直碰撞后原路返回，在進入G之前是平拋運動其中，，則得機械能守恒h滿足的條件考點03機械能功能關系9．（2024·浙江·高考真題）如圖所示，質量為m的足球從水平地面上位置1被踢出后落在位置3，在空中達到最高點2的高度為h，則足球（）A．從1到2動能減少 B．從1到2重力勢能增加C．從2到3動能增加 D．從2到3機械能不變【考點】常見力做功與相應的能量轉化判斷系統(tǒng)機械能是否守恒【答案】B【詳析】AB．由足球的運動軌跡可知，足球在空中運動時一定受到空氣阻力作用，則從從1到2重力勢能增加，則1到2動能減少量大于，A錯誤，B正確；CD．從2到3由于空氣阻力作用，則機械能減小，重力勢能減小mgh，則動能增加小于，選項CD錯誤。故選B。10．（2023·浙江·高考真題）一位游客正在體驗蹦極，綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺縱身而下。游客從跳臺下落直到最低點過程中（）A．彈性勢能減小 B．重力勢能減小C．機械能保持不變 D．繩一繃緊動能就開始減小【考點】用動能定理求解外力做功和初末速度重力勢能的定義和公式彈簧彈力做功與彈性勢能的變化判斷系統(tǒng)機械能是否守恒利用牛頓第二定律分析動態(tài)過程【答案】B【詳析】游客從跳臺下落，開始階段橡皮繩未拉直，只受重力作用做勻加速運動，下落到一定高度時橡皮繩開始繃緊，游客受重力和向上的彈力作用，彈力從零逐漸增大，游客所受合力先向下減小后向上增大，速度先增大后減小，到最低點時速度減小到零，彈力達到最大值。A．橡皮繩繃緊后彈性勢能一直增大，A錯誤；B．游客高度一直降低，重力一直做正功，重力勢能一直減小，B正確；C．下落階段橡皮繩對游客做負功，游客機械能減少，轉化為彈性勢能，C錯誤；D．繩剛繃緊開始一段時間內，彈力小于重力，合力向下做正功，游客動能在增加；當彈力大于重力后，合力向上對游客做負功，游客動能逐漸減小，D錯誤。故選B。11．（2022·浙江·高考真題）風力發(fā)電已成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途徑之一。如圖所示，風力發(fā)電機是一種將風能轉化為電能的裝置。某風力發(fā)電機在風速為時，輸出電功率為，風速在范圍內，轉化效率可視為不變。該風機葉片旋轉一周掃過的面積為，空氣密度為，風場風速為，并保持風正面吹向葉片。下列說法正確的是（）A．該風力發(fā)電機的輸出電功率與風速成正比B．單位時間流過面積的流動空氣動能為C．若每天平均有的風能資源，則每天發(fā)電量為D．若風場每年有風速在范圍內，則該發(fā)電機年發(fā)電量至少為【考點】利用能量守恒解決實際問題【答案】D【詳析】AB．單位時間流過面積的流動空氣體積為單位時間流過面積的流動空氣質量為單位時間流過面積的流動空氣動能為風速在范圍內，轉化效率可視為不變，可知該風力發(fā)電機的輸出電功率與風速的三次方成正比，AB錯誤；C．由于風力發(fā)電存在轉化效率，若每天平均有的風能資源，則每天發(fā)電量應滿足C錯誤；D．若風場每年有風速在的風能資源，當風速取最小值時，該發(fā)電機年發(fā)電量具有最小值，根據題意，風速為時，輸出電功率為，風速在范圍內，轉化效率可視為不變，可知風速為時，輸出電功率為則該發(fā)電機年發(fā)電量至少為D正確；故選D。12．（2022·浙江·高考真題）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【考點】利用能量守恒解決實際問題電動機工作時的能量轉化【答案】D【詳析】AB．每秒噴出水的質量為,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；C．水泵的輸出能量轉化為水的機械能，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；D．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；故選D。13．（2021·浙江·高考真題）一輛汽車在水平高速公路上以80km/h的速度勻速行駛，其1s內能量分配情況如圖所示則汽車（）A．發(fā)動機的輸出功率為70kWB．每1s消耗的燃料最終轉化成的內能是5.7×104JC．每1s消耗的燃料最終轉化成的內能是6.9×104JD．每1s消耗的燃料最終轉化成的內能是7.0×104J【考點】利用能量守恒解決實際問題【答案】C【詳析】A．由圖可知，發(fā)動機1s內克服轉動阻力做功為1.7×104J，則輸出功率為選項A錯誤；

BCD．每1s消耗的燃料有6.9×104J進入發(fā)動機，則最終轉化成的內能的量為6.9×104J，選項C正確，BD錯誤。故選C。14．（2021·浙江·高考真題）如圖所示，同學們坐在相同的輪胎上，從傾角相同的平直雪道先后由同高度靜止滑下，各輪胎與雪道間的動摩擦因數(shù)均相同，不計空氣阻力。雪道上的同學們（）

A．沿雪道做勻速直線運動 B．下滑過程中機械能均守恒C．前后間的距離隨時間不斷增大 D．所受重力沿雪道向下的分力相同【考點】判斷系統(tǒng)機械能是否守恒【答案】C【詳析】A．同學坐在輪胎上從靜止開始沿雪道下滑，做加速運動，受力分析如圖

根據牛頓第二定律可知加速度又因為相同，所以同學們做勻加速直線運動，A錯誤；B．下滑過程中摩擦力做負功，雪道上的同學們機械能減小，B錯誤；C．根據勻加速直線運動位移與時間的關系，可知同學們前后距離隨著時間不斷增大，也可以從速度的角度分析，同學們做勻加速直線運動，隨著時間的增加，速度越來越大，相等時時間內通過的位移越來越大，所以同學們前后距離隨著時間不斷增大，C正確；D．各同學質量可能不同，所以重力沿雪道向下的分力也可能不相同，D錯誤。故選C。15．（2020·浙江·高考真題）如圖所示，一彈射游戲裝置由安裝在水平臺面上的固定彈射器、豎直圓軌道（在最低點E分別與水平軌道和相連）、高度h可調的斜軌道組成。游戲時滑塊從O點彈出，經過圓軌道并滑上斜軌道。全程不脫離軌道且恰好停在B端則視為游戲成功。已知圓軌道半徑，長，長，圓軌道和光滑，滑塊與、之間的動摩擦因數(shù)?；瑝K質量m=2g且可視為質點，彈射時從靜止釋放且彈簧的彈性勢能完全轉化為滑塊動能。忽略空氣阻力，各部分平滑連接。求（1）滑塊恰好能過圓軌道最高點F時的速度大??；（2）當且游戲成功時，滑塊經過E點對圓軌道的壓力大小及彈簧的彈性勢能；（3）要使游戲成功，彈簧的彈性勢能與高度h之間滿足的關系。【考點】應用動能定理解多段過程問題

利用能量守恒解決實際問題【答案】（1）；（2），；（3），其中【詳析】（1）滑塊恰過F點的條件：解得（2）滑塊在斜面上摩擦受重力、支持力和摩擦力，其中僅重力和摩擦力做功從E到B，動能定理代入數(shù)據可得在E點做圓周運動，根據牛頓第二定律解得從O到E點，根據能量守恒定律：解得（3）要使游戲成功，首先滑塊不能脫離軌道，其次滑塊需要恰好停留在B點，設滑塊恰能過F點，從O點到F點，此情況由能量守恒定律可得滑塊恰能過F點，恰好能停留在B點，設此時B點離地高度為h1，從O點到B點能量守恒有解得由于滑塊需要停留在B點，則需要解得即B點離地高度最高為從O到B點其中考點04功與能的圖像問題16．（2023·浙江·高考真題）鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，下列關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的變化關系中，正確的是（）A．

B．

C．

D．

【考點】動能的定義和表達式判斷系統(tǒng)機械能是否守恒平拋運動概念、性質、條件、特征平拋運動速度的計算【答案】D【詳析】A．由于不計空氣阻力，鉛球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不隨時間改變，故A錯誤；B．鉛球被水平推出后做平拋運動，豎直方向有則拋出后速度大小為可知速度大小與時間不是一次函數(shù)關系，故B錯誤；C．鉛球拋出后的動能可知動能與時間不是一次函數(shù)關系，故C錯誤；D．鉛球水平拋出后由于忽略空氣阻力，所以拋出后鉛球機械能守恒，故D正確。故選D?？键c01功與功率1．（2024·浙江臺州·二模）2024多哈游泳世錦賽中，“中國蛟龍”浙江運動員潘展樂獲得4枚金牌并打破男子100米自由泳世界紀錄，震撼了世界。如圖所示潘展樂在比賽中左手正在劃水，下列說法正確的是（）A．運動員劃水前進，水對人的力是阻力B．運動員向后劃水，水對劃水手掌做正功C．運動員在水中前進時，浮力與重力始終大小相等D．水對運動員的作用力等于運動員對水的作用力【考點】判斷某個力是否做功，做何種功【答案】D【詳析】A．運動員劃水前進，受到整體向前水的動力，水對人的力是動力，故A錯誤；B．運動員向后劃水，手向后運動，水對手的力向前，水對劃水手掌做負功，故B錯誤；C．運動員在水中前進，人體密度大于水的密度，可認為浮力小于重力，人能夠不下沉且前進主要靠的劃水時身體和四肢推開水時和水的作用力，故C錯誤；D．根據牛頓第三定律可知，水對運動員的作用力等于運動員對水的作用力，故D正確。故選D。2．（2024·浙江溫州·二模）如圖所示，薄板B放在傾角為的光滑斜面上，斜面固定且足夠長，薄板的下端位于斜面底端，上端通過輕繩與固定在地面上的電動機連接，輕繩跨過定滑輪，定滑輪質量與摩擦均不計，斜面上方的細繩與斜面平行。時刻，一小物塊A從薄板上端由靜止釋放的同時，薄板在電動機帶動下由靜止開始沿斜面向上做加速度的勻加速直線運動。已知薄板長，小物塊A的質量，薄板B的質量，A、B間的動摩擦因數(shù)。下列說法正確的是（??）A．從到小物塊A離開薄板前，細繩對薄板B的拉力為7NB．小物塊A到達斜面底端時速度為C．小物塊A將要離開薄板時電動機的瞬時輸出功率為16WD．小物塊A與薄板B之間因摩擦產生的內能為2.5J【考點】摩擦力做功的計算

功率推導式：力×速度

用動能定理求解外力做功和初末速度【答案】C【詳析】A．對薄板，根據牛頓第二定律代入數(shù)據得F=12N故A錯誤；B．對A，根據動能定理當s=L時因為所以故B錯誤；C．A在薄板上運動的加速度大小根據得小物塊A在薄板B上運動時間此時B速度電動機的瞬時輸出功率故C正確；D．小物塊A與薄板B之間因摩擦產生的內能故D錯誤。故選C?？键c02動能定理3．（2024·浙江溫州·二模）一游戲裝置豎直截面如圖所示，該裝置由傾角的固定斜面CD、水平傳送帶EF、粗糙水平軌道FG、光滑圓弧軌道GPQ、及固定在Q處的彈性擋板組成。斜面CD高度，傳送帶EF與軌道FG離地面高度均為h，兩者長度分別為、，OG、OP分別為圓弧軌道的豎直與水平半徑，半徑，圓弧PQ所對應的圓心角，軌道各處平滑連接?，F(xiàn)將質量的滑塊（可視為質點）從斜面底端的彈射器彈出，沿斜面從D點離開時速度大小，恰好無碰撞從E點沿水平方向滑上傳送帶。當傳送帶以的速度順時針轉動，滑塊恰好能滑至P點。已知滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，滑塊與擋板碰撞后原速率反向彈回，不計空氣阻力。，，求：（1）高度h；（2）滑塊與水平軌道FG間的動摩擦因數(shù)；（3）滑塊最終靜止時離G點的距離x；（4）若傳送帶速度大小可調，要使滑塊與擋板僅碰一次，且始終不脫離軌道，則傳送帶速度大小v的范圍。

【考點】物塊在水平傳送帶上運動分析

斜拋運動

應用動能定理解多段過程問題【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【詳析】（1）滑塊從D到E做斜拋運動，E點為最高點，分解，豎直方向水平方向豎直位移為y，則，解得所以（2）滑塊以滑上傳送帶，假設能被加速到，則成立。故滑塊離開F點的速度從F到P由動能定理得解得（3）由分析可知，物塊從P返回后向左進入傳送帶，又被傳送帶原速率帶回，設物塊從P返回后，在FG之間滑行的總路程為s，則解得所以，滑塊停止時離G點（4）設傳送帶速度為時，滑塊恰能到Q點，在Q點滿足解得從F到Q由動能定理得解得設傳送帶速度為時，滑塊撞擋板后恰能重新返回到P點，由動能定理得解得若滑塊被傳送帶一直加速，則可得所以，傳送帶可調節(jié)的速度范圍為考點03機械能功能關系4．（2024·浙江金華·二模）如圖所示是航天員在水下進行模擬失重訓練的一種方式。航天員穿水槽訓練航天服浸沒在水中，通過配重使其在水中受到的浮力和重力大小相等。假設其總質量為m，訓練空間的重力加速度為g且不變，航天員在某次出艙作業(yè)時，勻速上升距離為h的過程中，下列說法正確的是（

）A．宇航員處于完全失重狀態(tài) B．機械能增加了mghC．合力不做功，機械能守恒 D．重力做負功，機械能減少【考點】常見力做功與相應的能量轉化

判斷系統(tǒng)機械能是否守恒【答案】B【詳析】A．航天員勻速上升，處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；BCD．根據功能關系，除了重力外其他力做的功等于機械能的增加量，由題意可知浮力做的功則航天員機械能增加了mgh，重力對航天員做的功故B正確，CD錯誤。故選B。5．（2024·浙江·一模）圖甲為某游樂場的水滑梯，其簡化模型如圖乙所示。一質量為m的小朋友從a點沿軌道經b點滑到最低c點，已知ab、bc間高度差均為h。則小朋友（）A．a到b和b到c動能增加量一定相同B．a到b和b到c重力勢能減少量一定相同C．a到b和b到c機械能保持不變D．a到c的運動總時間為【考點】應用動能定理解多段過程問題

重力做功與重力勢能的關系

判斷系統(tǒng)機械能是否守恒【答案】B【詳析】A．a到b和b到c過程，雖然下降高度相同，重力做功相同，但摩擦力做功關系不明確，因此無法確定兩個過程中合外力做功關系，由可知，其兩端過程動能的增加量不一定相同，故A項錯誤；B．a到b和b到c過程，下降高度相同，重力做功相同，由重力做功與重力勢能的關系有由于兩過程重力做功相同，所以重力勢能減少量相同，故B項正確；C．a到b和b到c過程中，由于存在摩擦力做功，所以機械能減小，故C項錯誤；D．若a到c做自由落體運動，則有解得由于a到c過程的運動并不是自由落體運動，所以其運動時間一定比從a處開始做自由落體運動所需時間長，即時間大于，故D項錯誤。故選B。6．（2024·浙江湖州·二模）如圖所示，輕彈簧一端懸掛在橫桿上，另一端連接質量為m的重物，彈簧和重物組成的系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。某時刻在重物上施加一方向豎直向上，大小為的恒力，重物上升的最大高度為h，已知彈簧的彈性勢能表達式為，則（）A．上升過程中系統(tǒng)機械能守恒B．開始時彈簧的彈性勢能為C．上升過程中重物的最大動能為D．上升到最高點過程中重物的重力勢能增加【考點】常見力做功與相應的能量轉化

彈簧類問題機械能轉化的問題【答案】B【詳析】A．上升過程中，恒力F對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)的機械能增加，故A錯誤；B．初始時對重物有重物上升的最大高度為h的過程中，對系統(tǒng)由能量守恒定律解得所以開始時彈簧的彈性勢能為故B正確；C．上升過程中，當重物所受合力為零時，速度達到最大，則此時彈簧的形變量為x1，故解得在此過程中由能量守恒定律上升過程中重物的最大動能為故C錯誤；D．上升到最高點過程中重物的重力所做的功為根據重力勢能與重力做功的關系可知，重物重力勢能的增加量為故D錯誤。故選B。7．（2024·浙江·模擬預測）如圖所示是高空翼裝飛行愛好者在空中滑翔的情景，在空中長距離滑翔的過程中滑翔愛好者（）A．機械能守恒B．重力勢能的減小量小于重力做的功C．重力勢能的減小量等于動能的增加量D．動能的增加量等于合力做的功【考點】動能定理的表述及其推導過程

重力做功與重力勢能的關系

判斷系統(tǒng)機械能是否守恒

利用能量守恒解決實際問題【答案】D【詳析】A．滑翔的過程中除重力做功外，還有空氣阻力做功，機械能不守恒，故A錯誤；B．由功能關系可知，重力勢能的減小量等于重力做的功，故B錯誤；C．由能量守恒可知，重力勢能的減小量等于動能的增加和克服阻力所做的功，故C錯誤；D．由動能定理可知，合外力所做的功等于動能的變化量，故D正確。故選D。8．（2024·浙江·二模）蹦床運動是一項技巧性與觀賞性都很強的運動。運動員在比賽的開始階段會先跳幾下，此階段上升的最高點會越來越高，后來最高點基本能維持穩(wěn)定。下列有關此情景說法正確的是（）A．運動員每次上升過程，蹦床對運動員先做正功，后做負功B．如果不考慮空氣等各種阻力，運動員和蹦床組成的系統(tǒng)機械能守恒C．最開始的幾次起跳上升過程，蹦床彈性勢能的減小量小于運動員機械能的增加量D．對于最高點基本穩(wěn)定的情景，運動員的重力勢能與蹦床彈性勢能之和最小時，運動員的加速度最大【考點】判斷系統(tǒng)機械能是否守恒

彈簧類問題機械能轉化的問題【答案】C【詳析】A．上升過程，離開蹦床前，蹦床給運動員的彈力向上，做正功，離開蹦床之后沒有彈力，不做功，故A錯誤；B．站在蹦床上到跳起過程，運動員自己對自己做功，系統(tǒng)機械能會增加，故B錯誤；C．最開始的幾次起跳的上升過程，運動員自己對自己做功，故蹦床彈性勢能的減小量小于運動員機械能的增加量，故C正確；D．最高點基本穩(wěn)定時，人和蹦床組成的系統(tǒng)機械能可認為守恒，人的重力勢能與蹦床的彈性勢能之和最小時，運動員的動能最大，加速度應該最小，故D錯誤。故選C。9．（2024·浙江·模擬預測）如圖所示是“彈簧跳跳桿”，桿的上下兩部分通過彈簧連結。當人和跳桿從一定高度由靜止豎直下落時，彈簧先壓縮后彈起。則人從靜止豎直下落到最低點的過程中（）

A．彈簧彈性勢能一直增加 B．桿下端剛觸地時人的動能最大C．人的重力勢能一直減小 D．人的機械能保持不變【考點】判斷系統(tǒng)機械能是否守恒

彈簧類問題機械能轉化的問題【答案】C【詳析】A．由靜止豎直下落時，在沒接觸地面之前，彈簧的形變量不變，彈性勢能不變，A錯誤；B．桿下端剛觸地后繼續(xù)加速，當彈簧彈力等于重力時，加速度為零，速度最大，人的動能最大，B錯誤；C．人從靜止豎直下落到最低點的過程中，人的重力勢能一直減小，C正確；D．跳跳桿對人做功，所以人的機械能要變化，D錯誤。故選C。10．（2024·浙江寧波·三模）學校運動會上，某同學參加鉛球比賽，他將同一鉛球從空中同一位置A先后兩次拋出，第一次鉛球在空中軌跡如圖乙中1所示，第二次鉛球在空中軌跡如圖乙中2所示，兩軌跡的交點為B。已知鉛球兩次經過B點時機械能相同，不計空氣阻力，不計鉛球大小，則關于兩次拋出，下列說法正確的是（）A．兩次拋出的初速度相同B．兩次鉛球落地時重力的瞬時功率相同C．兩次鉛球在空中運動過程中重力做功平均功率2更加大D．兩次鉛球在最高點機械能2更加大【考點】利用機械能守恒定律解決簡單問題【答案】C【詳析】A．依題意，鉛球做斜拋運動，只有重力做功，機械能守恒，由于兩次鉛球在B點機械能相同，所以兩次拋出的初速度大小相等，方向不同。故A錯誤；B．兩次鉛球落地時的速度大小相等，豎直方向分速度不同，因此重力的瞬時功率不同。故B錯誤；C．由圖可知，第一次鉛球在空中軌跡的最高點較大，運動時間較長，重力做功相同，根據可知兩次鉛球在空中運動過程中重力做功平均功率2更加大。故C正確；D．小球在空中運動過程中機械能守恒，由于兩次鉛球在B點機械能相同，因此兩次鉛球在空中運動過程機械能相等，它們在最高點的機械能相等。故D錯誤。故選C。11．（2024·浙江·模擬預測）某地區(qū)常年有風，風速基本保持在4m/s，該地區(qū)有一風力發(fā)電機，其葉片轉動可形成半徑為10m的圓面，若保持風垂直吹向葉片，空氣密度為1.3kg/m3，風的動能轉化為電能的效率為20%.現(xiàn)用這臺風力發(fā)電機給一水泵供電，使水泵從地下10m深處抽水，水泵能將水抽到地面并以2m/s的速度射出，出水口的橫截面積為0.1m2，水的密度為1×103kg/m3，水泵及電機組成的抽水系統(tǒng)效率為80%，則下列說法正確的是（

）A．該風力發(fā)電機的發(fā)電功率約為12.8kWB．每秒鐘水流機械能增加400JC．風力發(fā)電機一天的發(fā)電量可供該水泵正常工作約3hD．若風速變?yōu)?m/s，則該風力發(fā)電機的發(fā)電功率變?yōu)樵瓉淼?倍【考點】利用能量守恒解決實際問題【答案】C【詳析】AD．單位時間內沖擊風力發(fā)電機葉片圓面的氣流的體積為單位時間內沖擊風力發(fā)電機葉片圓面的氣流的動能為依題意，此風力發(fā)電機發(fā)電的功率為若風速變?yōu)?m/s，則該風力發(fā)電機的發(fā)電功率變?yōu)樵瓉淼?倍；故AD錯誤；B．每秒鐘水流機械能增加約為其中解得故B錯誤；C．水泵正常工作每秒鐘耗電為風力發(fā)電機一天的發(fā)電量為解得故C正確；故選C。12．（2024·浙江金華·三模）一種配有小型風力發(fā)電機和光電池的新型路燈功率為120W，風力發(fā)電機的風能轉化率為，工作原理如圖所示，內部的線圈面積為、匝數(shù)匝，磁體的磁感應強度為，風葉的半徑為，空氣的密度為。太陽垂直照射的單位面積功率為1，光電池板被太陽光直射的等效面積為，光能轉化率為。如果在一個風速穩(wěn)定的晴天，經3小時的光照和風吹，路燈可正常工作7小時，測得風力發(fā)電機輸出的電流強度大小為1A。下列對風速和風葉轉速估算合理的是（

）A．10，4.6B．10，2.3C．20，4.6D．20，2.3【考點】利用能量守恒解決實際問題【答案】A【詳析】設經的光照和風吹，光能轉化為電能為E3，風能轉化為電能為E4，則，，又聯(lián)立解得風速風能轉化為電能為設風力發(fā)電機轉動產生交流電的峰值電壓為Um，則UmNBS1ωNBS1所以解得即風速為10m/s，風葉的轉速為4.6r/s。故選A。13．（2024·浙江·一模）如圖為某游戲裝置原理示意圖，水平桌面上固定一個半圓形、內側表面光滑的豎直擋板，其半徑，擋板兩端A、B在桌面邊緣，A處固定一個彈射器，B與半徑的光滑圓弧軌道CDE在同一豎直平面內，過C點的軌道半徑與豎直方向夾角，半徑的四分之一光滑豎直圓管道EF與圓弧軌道CDE稍有錯開。在水平光滑平臺左側，有一質量的足夠長木板左端恰好與F端齊平，右側固定有一根勁度系數(shù)的彈簧。質量的小物塊經彈射裝置以某一水平初速度由A點切入擋板內側，從B點飛出桌面后，沿C點切線方向進入圓弧軌道CDE內側，并恰好能到達軌道的最高點F。小物塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)，與木板的動摩擦因數(shù)。已知彈性