2021年高考物理真题和模拟题分类汇编专题07功、能学生版+解析版

1、2021年高考真题和模拟题分类汇编物理专题07功、能选择题1.（2021浙江卷）中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数。已知混凝 土密度为2.4xl03kg/m）假设泵车的泵送系统以150mJ/h的输送量给30m高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为（）发动机最大输出功率（kW）332最大输送高度（m）63整车满载质量（kg）5.4 xlO4最大输送量（nji/h）180A.i.08xio?J B.5.04x107JC.1.08x10sJD. 2.72 x10s J2.（2021浙江卷）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积 接收的微

2、波功率达到250W/nf时会引起神经混乱，达到1000W/nf时会引起心肺功能衰 竭。现有一微波武器，其发射功率P = 3xl0W。若发射的微波可视为球面波，则引起神 经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（）A.IOOm 25m B.lOOm 50m C. 200m 100m D. 200m 50m3.（2021全国甲卷）一质最为m的物体自倾角为a的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体 开始滑动时的动能为线，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜 面底端时动能为二。已知sin a = 0.6,重力加速度大小为g。贝）A.物体向上滑动的距离为与B.物体向下滑动时的加速度大

3、小为巨2mg5C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5 D.物体向上滑动所用的时间比向卜滑动的时间长4.（2021湖南卷）“更兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为7的 动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车相，每节车厢发动机的额定功率均为 。，若动车组所受的阻力与其速率成正比（4l=H,火为常最），动车组能达到的最大速度 为匕。下列说法正确的是（）A.动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变B.若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动C.若四节动力车厢输出的总功率为2.25户，则动车组匀速行驶的速度为;D.若四节动力车厢输出功率均为额定值，

4、动车组从静止启动，经过时间，达到最大速度1 , 则这一过程中该动车组克服阻力做的功为;叫；- Pt5.（2021河北卷）一半径为R的圆柱体水平固定，横截而如图所示，长度为7TR、不可伸长的 轻细绳，一端固定在圆柱体最高点尸处，另一端系一个小球，小球位于户点右侧同一水平 高度的。点时，绳刚好拉直，将小球从。点由静止驿放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖 直时，小球的速度大小为（重力加速度为g,不计空气阻力）（）D.2辆A. 7（2 + 九）gRB.42 加gRC.j2Q + mgR6.（2021春浙江卷）一柄汽车在水平高速公路上以80knvh的速度匀速行驶，其1s内能量分配 情况如图所示则汽车（）A

5、.发动机的输出功率为70kW水泵等损耗0 5 x I。J 摩擦预耗0.3 x 104J/事服空气阻力做功0.45X104J、克服转动阻力做功0.45x 104JB.每Is消耗的燃料最终转化成的内能是5.7xlO4JC每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9x104JD.每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0 xl04JA,甲在空中的运动时间比乙的长.（2021广东卷）长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡销的山头，居高临下向敌方工事 内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为，的手榴弹，手榴弹从投出 的位置到落地点的高度差为人，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度

6、 为g，下列说法正确的有（）.两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等C.从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少勿劝D.从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化最为小购8.（2021四川泸州三模）如图所示，带立杆的小车放在光滑水平面上，小球P用轻绳系在立杆 上，把小球拉开一定角度，然后将小球P和小车同时由静止释放。在小球P从静止开始摆到 最低点的过程中（）A.小球P的机械能守恒B.小球P和小车组成的系统动量守恒C细线的拉力对小球P始终不做功D.小球P重力的瞬时功率先增大后减小9.（2021 云南曲靖一模）一物体仅受重力和竖直向上的拉力作用，沿竖直方向向上做减速运动.此过程中物体速度的平方和上升高度的关

7、系如图所示.若取h=0处为重力势能等于零的参考平面，则此过程中物体的机械能随高度变化的图象可能正确的是（）10.（2021 上海普陀一模）如图所示，长度为1的轻杆上端连着一质最为m的小球A（可视为质 点），杆的下端用较链固接于水平面上的O点。置于同一水平而上的立方体B恰与A接触, 立方体B的质最为m2。施加微小扰动，使杆向右侦倒，各处摩擦均不计，而小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为名，揖力加速度为g.则卜列说法正确的是。OA.小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间A与立方体B的速率之比为1:2B.小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，立方体B的速率为D.小球A、立方体B质量之比为1:4

8、11.（2021江苏常州一模）物体沿粗糙斜面底端以一初速度上滑到顶端又滑回到底端。卜列关 于物体的动能随时间的变化图像正确的是（）12.（2021河北石家JE一模）如图所示，将一内壁光滑的半圆形槽置于光滑水平面上，槽的左 侧紧靠固定的竖直墙壁。将一小球自左端槽I I处由静止释放。到第一次运动至槽内右侧最高 点过程中，不计空与阻力，下列说法正确的是（）A,从释放到运动到最低点的过程中，小球的机械能不变B.从释放到运动到最低点的过程中，小球的机械能减小C.从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球的机械能不变D,从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球的机械能减小13.（2021河北石家出一模）从地面以

9、初速度v斜向上抛出一物块，不计空气阻力。重力加速 度为g,以地面为零势能而参考面，当物块的重力势能是动能的4倍时，物块离地面的高度 为（）v:3v22v:2v2A. B. C. D8 g8g5g3g14.（2021北京东城一模）如图所示为竖直放置的离心轨道，其中圆轨道半径为八最低点为A、 最高点为以小球从斜轨道上无初速释放，可模拟游乐园的“翻滚过山车”。某实验小组同学 通过改变释放小球距圆轨道底端的高度h多次实验，发现有时小球能通过B点，有时在到 达B点前就脱离轨道。他们结合观察和分析提出了一些猜想，请运用物理知识分析其中正确的是（不考虑摩擦力等阻力的影响，小球视为质点，重力加速度大小记为g）

10、A.若k2.5r,小球在到达B点前脱离轨道做自由落体运动B.若/?2.5/，小球对A点和8点都有压力，且人越高，压力之差也越大C.若/K2.5/，小球在到达B点前脱离了轨道，脱轨前瞬间在指向圆轨道中心方向的加速度比 g小D.若h2.5r,小球能通过B点且对B点没有压力计算题15.（2021全国甲卷）如图，一倾角为夕的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻 减速带间的距离均为出 减速带的宽度远小于4 一质量为，的无动力小车（可视为质点）从 距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度 有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度

11、均相同。小车通 过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离，后停卜;已知小 车ij地面间的动摩擦因数为4 ,重力加速度大小为g。（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能：（2）求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能：（3）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械 能，则L应满足什么条件？（无动力）小车16.（2021全国乙卷）一篮球质量为7 = 0.60kg, 一运动员使其从距地面高度为/（ = 1.8m处 由静止自由落下，反弹高度为八=L2m。若使篮球从距地面%= 1.5m的高度由静

12、上卜.落. 并在开始卜.落的I可时向卜拍球、球落地后反弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的 作川力为恒力，作用时间为，= 0.20s；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取g = 10m/s2,不计空气阻力。求：(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功：(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小。17.(2021北京东城一模)如图1所示，弹簧a和弹簧b为两根相同的弹簧，与可视为质点的 小球相连，另外两端固定，小球处于静止状态时两弹簧均处于伸长状态且伸长量为n，弹簧 的劲度系数为质量不计，小球的质量为机,整个装置处于光滑的水平面上。现将小球向 右线慢推动一段距离A(Xazo由

13、于上滑和下滑的位移大小相等，由乂=工&12知上滑的时间短于下滑的时间, 2上滑过程，v=Vo - ait,动能为得mGLt）2, E-图象是开I响上的 抛物线（左支）；设上滑的时间为to。卜滑过程，V=a2（t - to）动能为Ek=5mv2=q_ma； （t-tn） 2，Ek 222 u-t图象是开I I向上的抛物线（右支），故ACD错误，B正确。故选：Bo【点评】解决本题时，要知道有摩擦时物体在斜面上的运动过程不具有对称性，上滑时间比 卜滑时间短，要根据牛顿第二定律和运动学公式分析运动时间关系。根据速度-时间公式和 动能表达式得到动能与时间的关系，从而分析图象的形状。（2021 河北行家正

14、一模）如图所示，将一内壁光滑的半圆形槽置于光滑水平面匕 槽的 左侧紧靠固定的竖直墙壁。将一小球自左端槽I I处由静止释放。到第一次运动至槽内右侧最 高点过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.从释放到运动到最低点的过程中，小球的机械能不变B.从释放到运动到最低点的过程中，小球的机械能减小C.从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球的机械能不变D.从最低点向右侧最高点运动的过程中，小球的机械能减小【答案】AD【解析】【详解】AB.小球从释放到运动到最低点的过程中，槽没有动，对小球来说，只有重力做功，所以小球的机械能保持不变，故A正确，B错误：CD.小球从最低点向右侧最高点运动的过程中，槽同时

15、向右运动，平圆形槽对小球做负功,小球的机械能减小，故C错误，D正确。13.（2021 河北石家庄一模）从地面以初速度v斜向上抛出一物块，不计空气阻力。重力加 速度为g，以地面为零势能面参考面，当物块的重力势能是动能的4倍时，物块离地面的高度为（v28?3v: B.8g2v C.5g2v D.3g【答案】【解析】依题意知物体机械能守恒,初动能w =重力势能恰好是动能4倍时，离地面高度设为小则此时重力势能为此驰，则有.2解得/ =匕 5g故C正确，ABD错误。故选c。14. （2021 北京东城一模）如图所示为竖立放置的离心轨道，其中圆轨道半径为r,最低点 为4最高点为从小球从斜轨道上无初速释放，

16、可模拟游乐园的“翻滚过山车”。某实验小 组同学通过改变释放小球距圆轨道底端的高度h多次实验，发现有时小球能通过B点，有 时在到达B点前就脱离轨道。他们结合观察和分析提出了一些猜想，请运用物理知识分析其中正确的是（不考虑摩擦力等阻力的影响，小球视为质点，重力加速度大小记为g）A.着人2.5心小球在到达8点前脱离轨道做自由落体运动B.若人2.5，小球对A点和8点都有压力，且人越高，压力之差也越大C.若2.5人小球在到达8点前脱离了轨道，脱轨前瞬间在指向圆轨道中心方向的加速度 比g小D.若刀2.5/，小球能通过B点且对8点没有压力【答案】C【解析】因为小球在这样的一个圆轨道上运行，到达最高点的速度合

17、力如，根据机械能守恒规律可知，唱（6-2，尸“舒，解得力2 2. 5r：若辰2.5r,则小球不会到达最高点B,而在到达8点前脱离轨道，脱离轨道时，小球是有一 定速度的，故它不会做自由落体运动，选项A错误；脱轨前瞬间它受重力的作用，而该重 力是竖直向下的，并不指向轨道的中心，所以此时在指向圆轨道中心方向的力是重力的一个 分力，自然该分力就比重力小，所以此时的向心加速度一定比重力加速度g小，选项C正 确：若力2.5,，小球对A点和B点都有压力，设压力分别为/a和&,则/a-咯=一二，同理 r可得唱-&=-;对AB两点而言，根据动能定理可知：，gX2r=7八力-；7八一,以上r22三式结合可得Fa-

18、Fb=4唱，说明小球对两点的压力之差是不变的，与6无关，选项B错误:若心2.5八小球能通过8点，且轨道对8点有向下的压力，选项D错误计算题15.（2021 全国甲卷）如图，一倾角为。的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相 邻减速带间的距离均为d,减速带的宽度远小于d： 一质量为，的无动力小车(可视为质点) 从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速 度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车 通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离$后停卜。已知 小车与地面间的动摩擦因数为，重力加速

19、度大小为g。(D求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能：(2)求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上.平均损失的机械能：(3)若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机 械能，则L应满足什么条件？(无动力)小车答案：吆公山屐一 + 29d)sm-巴人与30sin。解析: 由题意可知小车在光滑斜面上滑行时根据牛顿第二定律有加gsin6 = 心设小车通过第30个减速带后速度为力，到达第31个减速带时的速度为由，则有v； - vi2 = lad 因为小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同，故后面过减速带后的速度与到达下

20、一个减速带均为力和v2：经过每一个减速带时损失的机械能为AE = /nv；mv：2 - 2 1联立以上各式解得 = ?”/sin。(2)由(1)知小车通过第50个减速带后的速度为人，则在水平地面上根据动能定理有除=0 刎从小车开始下滑到通过第30个减速带，根据动能定理有加g (L+29d)sine-亚忌=；诉联立解得转也弓g (L+ 29d)sin 6故在每一个减速带上平均损失的机械能为AE= 阻 =ML +29d)sii 川煤 3030(3)由题意可知可得心+sin夕16.(2021 全国乙卷)一篮球质状为， = 0.60kg ,运动员使其从距地面高度为 =1.8m处 由静止自由落卜，反弹高

21、度为人 =1.2m。若使篮球从距地面用= L5m的高度由静止下落, 并在开始卜落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为L5m。假设运动员拍球时对球的 作用力为恒力，作用时间为0.20s；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力 加速度大小取g = 10m/s2,不计空气阻力。求：(D运动员拍球过程中对篮球所做的功：(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小。答案：(1)W = 4.5J； (2) F = 9N解析：(1)第一次篮球下落的过程中由动能定理可得娱=，劝i篮球反弹后向上运动的过程由动能定理可得。-4=fig%第二次从L5m的高度静止卜.落，同时向下拍球，在篮球反弹上升的过程中，由动

22、能定理可 得。一&=。7几次第二次从L5m的高度静止下落，同时向下拍球,篮球下落过程中,由动能定理可得W + ”岫3 = E3E E因篮球每次和地面撞击的前后动能的比值不变，则有比例关系代入数据可得W= 4.5 J(2)因作用力是恒力，在恒力作用卜.篮球向卜做匀加速直线运动，因此有牛顿第二定律可得 F+mg = ma在拍球时间内运动的位移为X=2联立可得尸=9N (尸= -15N舍去)X(2021 北京东城一模)如图1所示，弹簧a和弹簧b为两根相同的弹簧，与可视为质点 的小球相连，另外两端固定，小球处于静止状态时两弹簧均处于伸长状态且伸长量为刈，弹 簧的劲度系数为限质最不计，小球的质量为小，整

23、个装置处于光滑的水平面上。现将小球 向右缓慢推动一段距离,V(A X0)o(1)求此刻弹簧a弹力的大小和弹簧h弹力的大小。(2凡用图2中的横轴x表示小球相对于初始位置的位移，纵轴F表示弹簧的弹力(均以水平 向右为正方向)。请在图2中画出弹簧a的弹力凡随/变化的几力图像，以及弹簧的弹力 居随x变化的A-x图像。b.取小球处于初始位置时系统的弹性势能为零，请利用图2中的图像求出小球被向右推动 了距离x时系统的弹性势能Ep。(3)如图3所示，将小球在水平面内沿与两弹簧轴线相垂直的方向移动一小段距离y,请通过 计算论证，释放后小球是否做简谐运动以及其运动可视为简谐运动的条件。(请对论证过程 中用到的物理量加以说明：论证过程中有可能用到的数学知识有：当8很小时，sin公。【答案】(1)尸:LkQo-.t)：尸bi(xo+x): (2)a.图像见解析：b. Ep-Zlv2： (3)认证过程见解析。【解析】(12分)(1)弹簧。的弹力大小为Kxo-x)；弹簧的弹力大小为我(将+刈(2)见答图1.答图1(2)由图2中的图像可知小球被向右推动距离x的过程中，弹簧弹力做的功可通过线卜.面积 求出，其中凡做正功，人做负功，二者做功的和为W =+ k(xQ-x)x-；化 + %(% + M X = -kx2 再由W