2021届高考物理二轮复习常考题型大通关（六）功和能

2021届高考物理二轮复习常考题型大通关（新高考）

（六）功和能

1.北京时间2019年9月29日晚，女排世界杯圆满落下帷幕，中国队最终以11战全胜积32

分的成绩成功卫冕。如图所示为中国队某队员站在球网前3m处正对球网将高为2.5m处的

球水平击出的场景，排球在对方有效区域内触地，已知排球运动员击球时球正要向下掉落。

已知每边球场的长和宽均为9m,球网高2.24m,排球质量约为0.28kg,不计空气阻力。

设排球运动员击球时对排球做的功为W，排球落地时的机械能为E,则下列各组值中可能正

确的是（g取10m/sD（）

A.W=20JE=27JB.W=30J£=35J

C.W=40J£=47JD,W=50J£=55J

2.光滑水平面上，一质量为机的物块受到水平向右的力尸的作用，F随位移变化的图像如图

所示，下列说法正确的是（）

A.物块的位移为时，物块的速度最大

B.物块先加速运动，后减速运动

c.物块的最大速度为、陛豆

Vm

D.由于物块受变力作用，无法求合外力做的功，因此无法求物块的速度

3.某质量为根的电动玩具小车在平直的水泥路上由静止沿直线加速行驶.经过时间f前进的距

离为x,且速度达到最大值%,设这一过程中电动机的功率恒为尸，小车受阻力恒为凡则

在r时间内（）

A.小车做匀加速运动B.小车受到的牵引力逐渐增大

C.合外力对小车所做的功为PtD.牵引力对小车所做的功为Fx+^mvl

4.“跳一跳”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高的平台上.

如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，其最高点离平台的高度为〃，在最

高点时的速度为口若质量为根、可视为质点的棋子在运动过程中，只受重力作用，重力加

速度为g，以平台所在平面为零势能面，则（）

B.棋子在两平台上落点间的距离》=飞工

C.棋子落到后一个平台上时的机械能E+

D.棋子落到后一个平台上时的动能Ek

5.如图所示，一光滑半圆形轨道固定在水平地面上，圆心为0,半径为R.一根轻橡皮筋一端

连在可视为质点的小球上，另一端连在位于。点正上方距离为R处的尸点.小球放在与。点

等高的轨道上的A点时，轻橡皮筋处于原长状态.现将小球从A点由静止释放，小球沿半圆

形轨道向下运动，通过最低点B时对半圆形轨道的压力恰好为零.已知小球的质量为〃?，重

力加速度为g,则小球从A点运动到3点的过程中，下列说法正确的是（）

p-

B

A.小球通过最低点时，橡皮筋的弹力等于

B.橡皮筋弹力做功的功率逐渐变大

C.小球运动过程中，橡皮筋弹力所做的功等于小球动能增加量

D.小球运动过程中，小球机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量

6.如图所示，在光滑水平面上放置一个质量为M的滑块，滑块的一侧是一个!弧形凹槽，

4

凹槽的半径为凡4点切线水平。另有一个质量为的小球以速度均从A点冲上凹槽，重力

加速度为g,不计摩擦。下列说法正确的是（）

A.当%=，2gR时,小球能到达8点

B.如果小球的速度足够大，球将从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上

C.当%=病^时，小球在弧形凹槽上运动的过程中，滑块的动能一直增大

D.如果滑块固定，小球返回A点时对滑块的压力为些

R

7.如图所示，质量为m的工件由静止开始从底端传到高为h的顶端，速度保持%不变，工

件到达顶端前己经相对于传送带静止。工件从底端到顶端的运动过程中，传送带对工件做的

功为叫，传送带克服摩擦力做功为因，工件与传送带相对滑动产生的热量为。。则（）

1212

A.WJ=mgh+—niv~B.W2=mgh+—mv0

1

C.W^W1+QD.叫=mgh+—mvQ9+Q

8.如图所示，细线上吊着小球，用水平恒力F将小球由静止开始从竖直最低点A拉到8点,

小球在B点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零，此时细线与竖直方向的夹角为仇则

A.恒力厂做的功大于小球重力势能的增加量

B.小球将静止在B点

C.细线对小球的拉力做的功为零

D.若在B点将恒力F撤去，小球来回摆动的角度将大于6

9.如图所示，质量为M、长度为/的小车静止在光滑水平面上，质量为〃?的小物块放在小车

的最左端.现用一水平恒力尸作用在小物块上，使它从静止开始运动，物块和小车之间摩擦

力的大小为当小车运动的位移为x时，物块刚好滑到小车的最右端.若小物块可视为质

点，则（）

A.物块受到的摩擦力对物块做的功与小车受到的摩擦力对小车做功的代数和为零

B.整个过程物块和小车间因摩擦产生的热量为6/

C.小车的末动能为F（x

D.整个过程物块和小车增加的机械能为F（x+O

10.如图甲所示，倾角为，的粗糙斜面体固定在水平地面上，距地面/高度处有--物体，在

平行斜面向上的力尸作用下由静止开始运动.选地面为零势能面，物体的机械能E随位移x

的变化关系如图乙所示，其中0~王是曲线，x广z是平行于x轴的直线，0~当过程中物体

一直沿斜面向上运动，则下列说法正确的是（）

0

x2x

甲

乙

A.0~%过程中，力F做的功等于£-心

B.0~%过程中，物体做加速度增大的加速运动

C.x「超过程中，物体的动能不变

D.』~z过程中，力厂保持不变

11.某同学为了研究物体下落过程的特点，设计了如图甲所示的实验，将两本书4、B从高楼

楼顶放手让其落下，两本书下落过程中没有翻转和分离，由于受到空气阻力的影响，其VT

图像如图乙所示，倾斜的虚线在尸点与VT图线相切，已知则

()

A.r=2s时A处于超重状态

81=2$时4、8的加速度大小为2m/s?

C.下落过程中A、B系统的机械能守恒

D.0-2s内4B系统的机械能减少量大于99J

12.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为机的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固

定杆上，杆与水平面之间的夹角为明圆环在A处时弹簧竖直且处于原长.将圆环从A处由

静止释放，到达C处时速度为零.若圆环在C处获得沿杆向上的速度丫，恰好能回到A.己知

AC=L,B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g,则下列叙述正确的是

A.下滑过程中，圆环受到的合力一直减小

B.下滑过程中，圆环与杆摩擦产生的热量为!〃“2

C.从C到A过程，弹簧对圆环做的功为〃屋sine-L加

4

D.圆环两次经过8处时，上滑的速度小于下滑的速度

答案以及解析

1.答案：c

解析：当排球恰好过网时，有X|=3m=wf”〃-/z'=0.26m=ggA2,解得巧=13.2m/s,当排

球恰不出界时，有吃=3m+9m=32，/7=；8%，解得%=12&m/s,由于排球运动员击球

时球正要向下掉落，说明击球时，球的速度几乎为零，则球离开手后的速度匕<丫<岭，排

球运动员击球时对排球做的功卬=g机/,24.4J<IV<40.32J,排球落地时的机械能

£=mv2+mgh=W+7J,故C正确。

2.答案：C

解析：尸-x图线与横轴所围面积的大小等于力尸做功的大小，因此在0~3%范围内，F-

直在做正功，物块的速度一直增大，此后尸为零，物块的速度不变，故A、B选项错误.由

图线与横轴所围的面积可知3月吊=W,由动能定理得卬=:机丫2,解得丫=陛乜，故C

2Vtn

选项正确，D选项错误.

3.答案：D

解析：电动机的功率恒定，则「二七丫，结合牛顿第二定律可知与-尸=〃也，当速度增大

时，牵引力减小，加速度减小，故小车做加速度减小的变加速运动，A、B错误；整个过程

中，牵引力做正功为以，阻力做负功，故合外力对小车所做的功W=n-分,C错误；根

据动能定理可知=叱3解得R=&+D正确.

4.答案：C

[2h

解析：棋子从最高点落到平台上，竖直方向上做自由落体运动，下落时间A错误;

根据运动的对称性，上升和下落的总时间r'=2楞，棋子在水平方向上做匀速直线运动，

所以棋子在两平台上落点间的距离x=2\竺，B错误；棋子运动过程中机械能守恒，以平

台所在平面为零势能面，棋子在最高点的机械能£=强劝+：帆/，与落到后一个平台上时

的机械能相等，故C正确，D错误.

5.答案：D

解析：小球运动到最低点时，根据牛顿第二定律可得尸-，咫=加二，橡皮筋的弹力

R

F=mg+m—,F大于mg,故A错误；根据P=Fvcosa可知，开始时v=0,则橡皮筋弹

力做功的功率尸=0,在最低点小球速度方向与尸方向垂直，则橡皮筋弹力做功的功率尸=0,

故橡皮筋弹力做功的功率先变大后变小，故B错误；小球运动过程中，根据动能定理知，

重力做功和橡皮筋弹力做功之和等于小球动能增加量，故C错误；小球运动过程中，小球

和橡皮筋组成的系统机械能守恒，可知小球机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量，

故D正确.

6.答案：C

解析：水平面光滑，滑块不固定，当%=同时，设小球沿槽上升的高度为〃，系统水平

方向动量守恒，同时机械能守恒，则有•/«%=（加+M）%；加4+可解得

〃=』一R<R,A错误；因小球对弧形槽的压力始终对滑块做正功，故滑块的动能一直

M+m

增大，C正确；当小球速度足够大，从8点离开滑块时，相对滑块做竖直上抛运动，离开3

点后将再次从B点落回，不会从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上，B错误；如果滑块固

定，小球返回A点时对滑块的压力为，〃g+，〃S，D错误。

R

7.答案：AC

解析：在上升过程中对工件运用动能定理得：VV；-mgh=,解得：=mgh+mv（t,

故A正确，D错误；整个过程中能量守恒，根据能量守恒得：，咫〃+gmv：-%+Q=O,解

得：W2=W,+Q,故B错误，C正确.故选AC.

8.答案：ACD

解析：小球由A运动到2的过程中恒力厂做功，小球的动能和重力势能均增大，根据动能

定理可知，恒力F做的功大于小球克服重力做的功，即恒力尸做的功大于小球重力势能的

增加量，故A正确；由题意知，小球在B点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零，即恒

力尸沿圆弧切线方向的分力与重力沿圆弧切线方向的分力大小相等、方向相反，小球运动

到8点之前，小球受到的沿圆弧切线方向的合力大于零，方向与速度方向相同，从A到2

小球做加速运动，故小球不可能静止在B点，故B错误；细线的拉力始终与小球的速度方

向垂直，所以细线的拉力不做功，故C正确；若在B点将恒力F撤去，由于小球有速度，

所以小球来回摆动时偏离竖直方向的最大角度大于仇故D正确.

9.答案:BC

解析：物块受到的摩擦力对物块做的功叱=-4（》+/）,小车受到的摩擦力对小车做功

W2=F（X,则二者的代数和不为零，故A错误；由功能关系可得，整个过程物块和小车间

因摩擦产生的热量为。=-（叱+取）=6/,物块和小车增加的机械能为尸（x+/）-耳/,故B

正确，D错误；取小车为研究对象，由动能定理可得耳》=线，小车的末动能为工工，故C

正确.

10.答案：BD

解析：0〜山过程中，根据功能关系得％-叼二巴-E。，则有%>g-1，故A错误；根

据功能关系得=图线的斜率&=A生F=尸-f,由题图乙可知，0~占过程

Ax

中，E-x图像切线斜率不断增大，则尸-7•不断增大，即合力F-7-，〃gsin。不断增大，

根据牛顿第二定律知，加速度不断增大，所以，0~占过程中物体做加速度增大的加速运动,

故B正确；x广超过程中物体的机械能不变，有尸-/=0,即尸=;■保持不变，而重力势

能增大，则动能减小，故C错误，D正确.

11.答案：BD

解析：根据丫―图线切线的斜率表示加速度，知，=2s时A的加速度为正，方向竖直向下，

则A处于失重状态，故A错误.f=2s时A、8的加速度大小为a=—==m/s2=2m/s2,

Nt2

故B正确.由于空气阻力对A、8做负功，则下落过程中4B系统的机械能不守恒，故C错

误.0~2s内48下落的高度6>：x9x2m=9m,A、B系统的重力势能减少量

2

m22

△FP=（A+>2x10x9J=180J,动能增加量较