专题11功和功率-三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通）含答案

专题11功和功率考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1功和功率（5年4考）2024年高考广东卷：探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞在行星表面下落；2024年高考福建卷）在水平面上，用两根绳子拉一木板匀速前进，考查功和功率；2023年高考北京卷：一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动，考查功和功率及极值问题；2023高考山东卷：古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水；2023高考辽宁卷：两相同小物块甲、乙同时从M点沿Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道由静止释放下滑。2023年全国高考新课程卷：质量为1kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，给出拉力做的功W与物体坐标x的关系图像。1.功和功率中高考考查频率较高的知识主要表现在：以实际情景切入，与图像结合等。2.机车启动和运行考查主要集中在最大速度，达到最大速度的时间等，通常与动能定理等知识点有机结合。考点2机车启动和运行（5年2考）2023年高考湖北卷：动车组的运行；2022年高考广东物理：载有防疫物资的无人驾驶小车在水平面和倾斜路面行驶；2023高考山东高中学业水平等级考试：质量为M的玩具动力小车在水平面上拖物体运动；2022年6月浙江选考：小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，提升重物的最短时间。考点01功和功率1.（2024年高考广东卷）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（）A.该行星表面的重力加速度大小为B.该行星的第一宇宙速度为C.“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为D.“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW【参考答案】.AC【名师解析】本题考查万有引力，宇宙速度，牛顿运动定律，功率及其相关知识点。由GM=gR2可得行星表面g’大小为g’=g=·22·10==4m/s2，A正确；由第一宇宙速度公式v=可得行星的第一宇宙速度为v’=×7.9km/s=×7.9km/s=×7.9km/s，B错误；根据题述，探测器、背罩通过弹性轻绳连接降落伞，在某行星表面时以v=60m/s竖直匀速下落，可知所受空气阻力f=（M+m）g’=4200N，探测器与背罩断开瞬间，由牛顿第二定律，f-mg’=ma，解得背罩的加速度大小为a=80m/s2，C正确；探测器与背罩断开瞬间，探测器受重力做功功率为P=Mg’v=1000×4×60W=240kW，D错误。【关键点拨】探测器与背罩断开瞬间，探测器做自由落体运动，背罩和降落伞受到向上的空气阻力和重力，利用牛顿第二定律计算其加速度。2.（2024年高考福建卷）在水平面上，用两根绳子拉一木板，绳子与水平方向夹角为θ=22.5°，每条绳子上拉力F=250N，在15s内木板匀速前进20m。cos22.5°≈0.9求：（1）阻力f大小；（2）两绳拉力做的功；（3）两绳拉力总功率。【答案】（1）450N；（2）9.0×103J；（3）600W【名师解析】（1）由平衡条件，2Fcosθ=f解得f=450N（2）两绳拉力做的功W=2Fcosθ·x=9.0×103J（3）两绳拉力总功率P=W/t=600W4．（2024高考北京卷）水平传送带匀速运动，将一物体无初速度地放置在传送带上，最终物体随传送带一起匀速运动．下列说法正确的是（）A．刚开始物体相对传送带向前运动B．物体匀速运动过程中，受到静摩擦力C．物体加速运动过程中，摩擦力对物体做负功D．传送带运动速度越大，物体加速运动的时间越长【参考答案】．D【考查知识点】相对运动、功、牛顿第二定律【名师解析】刚开始时，物体速度小于传送带速度，则物体相对传送带向后运动，A错误；匀速运动过程中，物体与传送带之间无相对运动趋势，则物体不受摩擦力作用，B错误；物体加速，由动能定理可知，摩擦力对物体做正功，C错误；设物体与传送带间动摩擦因数为μ，物体相对传送带运动时，，做匀加速运动时，物体速度小于传送带速度则一直加速，由可知，传送带速度越大，物体加速运动的时间越长，D正确．3．（2023年高考北京卷）如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动．已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为x的过程中（）A．摩擦力做功大小与F方向无关B．合力做功大小与F方向有关C．F为水平方向时，F做功为D．F做功的最小值为【参考答案】D【名师解析】由于物体对水平桌面的压力大小与F方向有关，所以摩擦力大小与F方向有关，摩擦力做功大小与F方向有关，A错误；根据牛顿第二定律，F=ma，物体所受合外力大小只与物体加速度成正比，在物体移动距离为x的过程中，合力做功大小与F方向无关，B错误；F为水平方向时，由F-μmg=ma，F做功为W=Fx=（ma+μmg）x，C错误；设F的方向与水平方向的夹角为θ，由牛顿第二定律Fcosθ-f=ma，f=μFN，Fsinθ+FN=mg，W=Fcosθ·x，联立解得W=Fcosθ·x=max+μ（mg-Fsinθ）x。当mg-Fsinθ=0时，力F做功最小，F做功的最小值为max，D正确。4.（2023高考山东高中学业水平等级考试）《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（）A B. C. D.nmgωRH【参考答案】B【名师解析】由题知，水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，且每个水筒离开水面时装有质量为m的水、其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田，则水轮转一圈灌入农田的水的总质量为m总=2πRnm×60%=1.2πRnm则水轮转一圈灌入稻田的水克服重力做的功W=1.2πRnmgH则筒车对灌入稻田的水做功的功率为，联立有，B正确。5.（2023高考选择性考试辽宁卷）如图（a），从高处M点到地面N点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放，沿不同轨道滑到N点，其速率v与时间t的关系如图（b）所示。由图可知，两物块在离开M点后、到达N点前的下滑过程中（）A.甲沿I下滑且同一时刻甲的动能比乙的大B.甲沿Ⅱ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小C.乙沿I下滑且乙的重力功率一直不变D.乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大【参考答案】B【名师解析】由图（a）可知，光滑轨道I为凹陷轨道，物块下滑过程中做加速度逐渐减小的加速运动，对应于速度图像乙；光滑轨道II为倾斜轨道，物块下滑过程中做加速度不变的匀加速运动，对应于图线甲；所以甲下滑过程中，甲做匀加速直线运动，则甲沿Ⅱ下滑，乙做加速度逐渐减小的加速运动，乙沿I下滑，任意时刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一时刻甲的动能比乙的小，A错误，B正确；乙沿I下滑，开始时乙速度为0，到点时乙竖直方向速度为零，根据瞬时功率公式可知重力瞬时功率先增大后减小，CD错误。6.（2023高考江苏学业水平选择性考试）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（）A.受到的合力较小 B.经过A点的动能较小C.在A、B之间的运动时间较短 D.在A、B之间克服摩擦力做的功较小【参考答案】C【名师解析】因为频闪照片时间间隔相同，对比图甲和乙可知图甲中滑块加速度大，是上滑阶段；根据牛顿第二定律可知图甲中滑块收到的合力较大；故A错误；从图甲中的A点到图乙中的A点，先上升后下降，重力做功为0，摩擦力做负功；根据动能定理可知图甲经过A点的动能较大，故B错误；由于图甲中滑块加速度大，根据，可知图甲在A、B之间的运动时间较短，故C正确；由于无论上滑或下滑均受到滑动摩擦力大小相等，故图甲和图乙在A、B之间克服摩擦力做的功相等，故D错误；7．（2023年全国高考新课程卷）一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为x轴零点，拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重力加速度大小取10m/s2。下列说法正确的是（）A．在时，拉力的功率为6WB．在时，物体的动能为2JC．从运动到，物体克服摩擦力做的功为8JD．从运动到的过程中，物体的动量最大为【参考答案】BC【名师解析】在0~2m内，拉力做的功W与物体坐标x的关系图像可知，图像斜率k=6，即W=6x，由W=F1x可知拉力为F1=6N；克服摩擦力做功Wf=μmgx=4x，由动能定理，可知W-μmgx=2x。在时，物体动能为2J，由Ek=，解得v=2m/s，拉力的功率为P=Fv=6×2W=12W，A错误；在2~4m内，拉力做的功W与物体坐标x的关系图像斜率k=3，拉力F2=3N。由动能定理，W2-μmgx=18J-0.4×1×10×4J=2J，即在时，物体的动能为2J，B正确；从运动到，物体克服摩擦力做的功为Wf=μmgx=8J，C正确；x=2m时，物体动能最大，在0~2m内，由动能定理，W-μmg×2=Ek，解得Ek=10J，由Ek==，解得p=2kgm/s，D错误。8．（2023全国高考新课程卷）无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为（重力加速度大小为g）（）A．0B．mghC．D．【参考答案】B【名师解析】.在地面附近匀速下落，f=mg，在下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为Wf=fh=mgh，B正确。9.（2023学业水平等级考试上海卷）若有个物体在空中发生爆炸，分裂成三个速率相同但质量不同的物块，忽略空气阻力，则它们落到水平地面上是速率的大小关系是A.质量大的落地速率大B.质量大的落地速率大C.三者落地速率相同D.无法判断【参考答案】C【名师解析】.分裂成三个速率相同但质量不同的物块，下落过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以三者落地速率相同，C正确。10．（2023年6月高考浙江选考科目）铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（）A．B．C．D．【参考答案】D【名师解析】铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，铅球只受重力，其加速度a=g，铅球竖直速度随时间均匀增大，水平速度不变，所以铅球速度随时间不是均匀增大，AB错误；铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，铅球只受重力，机械能守恒，动能逐渐增大，但不是均匀增大，C错误D正确。11.（2023高考湖南卷）如图，固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成，两段相切于B点，AB段与水平面夹角为θ，BC段圆心为O，最高点为C、A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达C点，下列说法正确的是（）A.小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大B.小球从A到C的过程中，重力的功率始终保持不变C.小球初速度D若小球初速度v0增大，小球有可能从B点脱离轨道【参考答案】AD【名师解析】小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大，A正确；小球从A到C的过程中，重力的功率逐渐减小，B错误；题述小球从A点以初速度v0冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达C点，由机械能守恒定律，=mg·2R，解得：，C错误；若小球初速度v0增大，小球有可能从B点脱离轨道做斜抛运动，D正确。12.（2023新高考福建卷）福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约50m的圆形廊道连接。若将质量为100kg的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用100s沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取10m/s2，则（）A.该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为B.该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为C.从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为D.从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为【参考答案】A【命题意图】此题考查功、位移、路程和平均速率及其相关知识点。【名师解析】根据功的定义，该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为，选项A正确；该物资从M处被运送到N处的过程中，由于M、N高度差为零，所以克服重力做功为零，选项B错误；从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为50m，故C错误；从M处沿圆形廊道运动到N处，路程s=πr，其平均速率为，故D错误。13.（2022年1月浙江选考）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（）

A.每秒水泵对水做功为75JB.每秒水泵对水做功为225JC.水泵输入功率为440WD.电动机线圈的电阻为10【参考答案】D【名师解析】每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为，故AB错误；水泵的输出能量转化为水的机械能，则，而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，则，故C错误；电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为，而电动机的电功率为，。由能量守恒可知，联立解得，故D正确。考点02机车启动和运行1.（2023年高考湖北卷）两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（）A. B. C. D.【参考答案】D【名师解析】由题意可知两节动车分别有，当将它们编组后有联立可得，D正确。2.（2022年高考广东物理）如图8所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率、速度匀速行驶。己知小车总质量为，，PQ段的倾角为，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的有（）A．从M到N，小车牵引力大小为、B．从M到N，小车克服摩擦力做功C．从P到Q，小车重力势能增加D．从P到Q，小车克服摩擦力做功【参考答案】ABD【命题意图】本题考查功率，平衡条件，重力势能和摩擦力做功的计算。【解题思路】从M到N，由P1=F1v1，解得小车牵引力F1=P1/v1=200/5N=40N，A正确；从M到N，小车匀速行驶，牵引力等于摩擦力，可得摩擦力f1=F1=40N，小车克服摩擦力做功Wf1=f1x=40×20J=800J，B正确；从P到Q，小车上升高度h=PQsin30°=20×0.5m=10m，小车重力势能增加△Ep=mgh=50×10×10J=5000J，C错误；从P到Q，由P2=F2v2，解得小车牵引力F2=P2/v2=570/2N=285N，从P到Q，小车匀速行驶，小车牵引力F2=f2+mgsin30°，解得f2=F2-mgsin30°=285N-50×10×1/2N=35N。从P到Q，小车克服摩擦力做功Wf2=f2x=35×20J=700J，D正确。【一题多解】对选项B，由于小车匀速运动，动能不变，也可利用动能定理，得出W1-Wf1=0，W1=P1t1，t1=x/v1，得出Wf1=W=P1x/v1=200×20/5J=800J。对选项D，由于小车匀速运动，动能不变，也可利用功能关系，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高考山东高中学业水平等级考试）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（）A. B.C. D.【参考答案】A【名师解析】设物体与地面间的动摩擦因数为μ，当小车拖动物体行驶的位移为S1的过程中有F－f－μmg=(m＋M)av2=2aS1，P0=Fv轻绳从物体上脱落后，物体m的加速度a2=μgv2=2a2(S2－S1)联立有，A正确。4．（2022年6月浙江选考）小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5m/s2的匀减速运动，到达平台速度刚好为零，则提升重物的最短时间为A．13.2s B．14.2sC．15.5s D．17.0s【参考答案】C【命题意图】本题考查功率、直线运动和牛顿运动定律。【解题思路】以最大加速度向上运动时间最短。提升向上加速的最大加速度a1=（F-mg）/m=5m/s2。当功率达到额定功率时，设重物速度为，则有，加速上升时间为t1=v1/a=0.8s，匀加速上升高度h1=v1t1/2=1.6m，减速上升时间t3=v/a=1.2s，上升高度h3=vt2/2=3.6m，设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为，上升高度h2=85.2m-h1-h3=85.2m-1.6m-3.6m=80m。该过程以额定功率提升重物，根据动能定理可得Pt2-mgh2=-，解得t2=13,5s。提升重物的最短时间为t=t1+t2+t3=0.8s+13.5s+1.2s=15.5s，，所以C正确。专题12动能定理和机械能守恒定律考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1动能定理（5年4考）2024年高考福建卷：先后两次从高处斜向上抛出同一物体；2022年1月浙江选考：滑块在几段不同的轨道上运动；2022年福建高考：一物块以初速度自固定斜面底端沿斜面向上运动，一段时间后回到斜面底端。1.动能定理是物理学中重要规律，也是高考考查频率较高的知识；考查的方式主要表现在：结合实际情景；结合图像等。2.重力势能和机械能守恒定律的考查主要集中在结合体育运动、结合图像等。3.能量转化和守恒定律贯穿于各个领域和各个方面。高考对能量转化和守恒定律的考查在力学中主要有：计算损失的机械能，摩擦生热等。考点2重力势能和机械能守恒定律（5年4考）2022年全国理综甲卷第14题：北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台；2022年全国理综乙卷第16题：固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑；2022新高考江苏卷：滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳，选择正确的图像。考点3能量转化和守恒定律（5年4考）2023年高考全国乙卷：一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动。2024年1月浙江选考：如图所示，质量为m的足球从水平地面上位置1被踢出，足球运动过程受到空气阻力。考点01动能和动能定理1..（2024年高考福建卷）先后两次从高为高处斜向上抛出质量为同一物体落于，测得，两轨迹交于P点，两条轨迹最高点等高且距水平地面高为，下列说法正确的是（）A.第一次抛出上升时间，下降时间比值为B.第一次过P点比第二次机械能少C.落地瞬间，第一次，第二次动能之比为D.第二次抛出时速度方向与落地瞬间速度方向夹角比第一次大【参考答案】B【名师解析】第一次斜抛出物体上升的高度为h1=3.2m-1.4m=1.8m逆向思维为平抛运动，可得h1=，解得上升时间t1上=0.6s最高点距离水平地面高度为h0=3.2m，由平抛运动规律，h0=，解得下落时间t1下=0.8s第一次抛出上升时间，下降时间比值为t1上׃t1下=0.6׃0.8=3׃4，A错误。两条轨迹最高点等高，故可知两次从抛出到落地的时间相等，从抛出到落地的时间为t=t1上׃+1下=0.6+0.8=1.4s第一次抛出时水平方向的分速度为vx1=OQ1/t=6m/s第二次抛出时水平方向的分速度为vx2=OQ2/t=7m/s由于两条轨迹最高点等高，故抛出时竖直方向的分速度相等为=6m/s物体斜抛运动机械能守恒，故物体第一次过P点比第二次机械能少△E=-=，B正确；物体从抛出到落地瞬间的过程，由动能定理，故落地瞬间，第一次，第二次动能之比为100׃113，C错误；根据前面分析可知，两次抛出时竖直方向的分速度相等，两次落地时物体在竖直方向的分速度也相等。由于第一次抛出时水平分速度较小，故可知第一次抛出时初速度与水平方向的夹角较大，第一次落地时速度与水平方向的夹角也较大，故第二次抛出时速度方向与落地瞬间速度方向夹角比第一次小，D错误。2.（2022年1月浙江选考）如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，由倾角=37°的光滑直轨道AB、圆心为O1的半圆形光滑轨道BCD、圆心为O2的半圆形光滑细圆管轨道DEF、倾角也为37°的粗糙直轨道FG组成，B、D和F为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道固定在G点（与B点等高），B、O1、D、O2和F点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质量m=0.1kg，轨道BCD和DEF的半径R=0.15m，轨道AB长度，滑块与轨道FG间的动摩擦因数，滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，sin37°=0.6，cos37°=0.8。滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放，（1）若释放点距B点的长度l=0.7m，求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；（2）设释放点距B点的长度为，滑块第一次经F点时的速度v与之间的关系式；（3）若滑块最终静止在轨道FG的中点，求释放点距B点长度的值。【参考答案】（1）7N；（2）；（3）见解析【名师解析】（1）到C点过程C点时由牛顿第二定律，解得：（2）能过最高点时，则能到F点，则恰到最高点时解得要能过F点（3）设摩擦力做功为第一次到达中点时的n倍解得当时，当时，当时，易错警示：本题（2）中考生容易得出速度关系，但的取值范围弄错，写成，导致这种错误的原因是漏掉必须通过圆弧轨道的最高点才能到达点，即漏掉这个制约关系从而无法正确界定。本题（3）中考生易漏掉这个条件，从而不能完整的解答。考点02机械能和机械能守恒定律1．（2022年全国理综甲卷第14题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（）A．B．C．D．【参考答案】D【命题意图】本题考查机械能守恒定律，牛顿运动定律，圆周运动。【解题思路】从a到c，由机械能守恒定律，mgh=mv2，在c点，由牛顿第二定律，F-mg=m，F≤kmg，联立解得R≥，选项D正确。2.（2022年全国理综乙卷第16题）固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（）A.它滑过的弧长B.它下降的高度C.它到P点的距离D.它与P点的连线扫过的面积【参考答案】C【名师解析】设小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑到Q，如图所示设圆环下降的高度为，圆环的半径为，它到P点的距离为，根据机械能守恒定律得由几何关系可得，联立可得由可得，即小环的速率正比于它到P点的距离L，故C正确，ABD错误。3.（2022新高考江苏卷）某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能与水平位移x的关系图像正确的是（）A. B.C. D.【参考答案】A【命题意图】本题考查动能定理及其相关知识点。【解题思路】设斜面倾角为θ，不计摩擦力和空气阻力，由题意可知，运动员在沿斜面下滑过程中，根据动能定理有Ek=mgxtanθ，即Ek=mgtanθ×x，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳，下滑过程中开始阶段倾角θ不变，Ek-x图像为一条倾斜的直线；经过圆弧轨道过程中θ先减小后增大，即图像斜率先减小后增大，所以运动员的动能与水平位移x的关系图像正确的是图A。4.（2022新高考江苏卷）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接在一起，处于压缩状态，A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分离，当A回到初始位置时速度为零，A、B与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度，则（）

A.当上滑到最大位移的一半时，A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑时、弹簧的弹力方向不发生变化C.下滑时，B对A的压力先减小后增大D.整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功大于B的重力势能减小量【参考答案】B【命题意图】本题考查牛顿运动定律、能量守恒定律及其相关知识点。【解题思路】由于A、B在下滑过程中不分离，设在最高点的弹力为F，方向沿斜面向下为正方向，斜面倾角为θ，AB之间的弹力为FAB，摩擦因素为μ，刚下滑时根据牛顿第二定律对AB整体有隔离B分析受力，根据牛顿第二定律有联立可得。由于A对B的弹力FAB方向沿斜面向上，故可知在最高点F的方向沿斜面向上；由于在开始时弹簧弹力也是沿斜面向上的，所以弹簧一直处于压缩状态，所以A上滑时、弹簧的弹力方向一直沿斜面向上，弹力方向不发生变化，选项B正确；设弹簧原长在O点，A刚开始运动时距离O点为x1，A运动到最高点时距离O点为x2；下滑过程A、B不分离，则弹簧一直处于压缩状态，上滑过程根据能量守恒定律可得，化简得。当上滑到最大位移的一半时，A所受合外力代入k值可知F合=0，由牛顿第二定律可知此时加速度为0，选项A错误；根据B的分析可知再结合B选项的结论可知下滑过程中F向上且逐渐变大，则下滑过程FAB逐渐变大，根据牛顿第三定律可知B对A的压力逐渐变大，选项C错误；由于A回到初始位置，整个过程中弹力做的功为0，A重力做的功为0，当A回到初始位置时速度为零，根据功能关系可知整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功等于B的重力势能减小量，选项D错误。5.（2022年福建高考）一物块以初速度自固定斜面底端沿斜面向上运动，一段时间后回到斜面底端。该物体的动能随位移x的变化关系如图所示，图中、、均己知。根据图中信息可以求出的物理量有（）A.重力加速度大小 B.物体所受滑动摩擦力的大小C.斜面的倾角 D.沿斜面上滑的时间【参考答案】BD【命题意图】此题考查动能定理、对动能随位移x的变化关系图像的理解及其相关知识点。【名师解析】由动能定义式得，则可求解质量m；上滑时，由动能定理下滑时，由动能定理x0为上滑的最远距离；由图像的斜率可知，两式相加可得相减可知即可求解gsinθ和所受滑动摩擦力f的大小，但重力加速度大小、斜面的倾角不能求出，故选项AC错误，B正确；根据牛顿第二定律和运动学关系得，故可求解沿斜面上滑的时间，选项D正确。考点02重力势能和机械能守恒定律6.（2024高考甲卷）如图，一光滑大圆环固定在竖直平面内，质量为m的小环套在大圆环上，小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部，Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力大小（）A.在Q点最大 B.在Q点最小 C.先减小后增大 D.先增大后减小【答案】C【解析】方法一（分析法）：设大圆环半径为，小环在大圆环上某处（点）与圆环的作用力恰好为零，如图所示设图中夹角为，从大圆环顶端到点过程，根据机械能守恒定律在点，根据牛顿第二定律联立解得从大圆环顶端到点过程，小环速度较小，小环重力沿着大圆环圆心方向的分力大于小环所需的向心力，所以大圆环对小环的弹力背离圆心，不断减小，从点到最低点过程，小环速度变大，小环重力和大圆环对小环的弹力合力提供向心力，所以大圆环对小环的弹力逐渐变大，根据牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的作用力大小先减小后增大。方法二（数学法）：设大圆环半径为，小环在大圆环上某处时，设该处与圆心的连线与竖直向上的夹角为，根据机械能守恒定律在该处根据牛顿第二定律联立可得则大圆环对小环作用力的大小根据数学知识可知的大小在时最小，结合牛顿第三定律可知小环下滑过程中对大圆环的作用力大小先减小后增大。故选C。7．（2024高考北京卷）如图所示，光滑水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆形轨道BC在B点平滑连接．一小物体将轻弹簧压缩至A点后由静止释放，物体脱离弹簧后进入半圆形轨道，恰好能够到达最高点C．下列说法正确的是（）A．物体在C点所受合力为零B．物体在C点的速度为零C．物体在C点的向心加速度等于重力加速度D．物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点的动能【参考答案】．C【考查知识点】竖直平面内的圆周运动、能量守恒定律【名师解析】物体恰好能到达最高点C，则物体在最高点只受重力，且重力全部用来提供向心力，设半圆轨道的半径为r，由牛顿第二定律得，解得物体在C点的速度，AB错误；由牛顿第二定律得，解得物体在C点的向心加速度，C正确；由能量守恒定律知，物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点时的动能和重力势能之和，D错误．2．（2023年6月高考浙江选考科目）铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中，正确的是（）A．B．C．D．【参考答案】D【名师解析】铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，铅球只受重力，其加速度a=g，铅球竖直速度随时间均匀增大，水平速度不变，所以铅球速度随时间不是均匀增大，AB错误；铅球被水平推出后的运动过程中，不计空气阻力，铅球只受重力，机械能守恒，动能逐渐增大，但不是均匀增大，C错误D正确。考点03能量转化和守恒定律6.（2023高考选择性考试辽宁卷）某大型水陆两柄飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该飞机在水而上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到v₁=80m/s时离开水面，该过程滑行距离L=1600m、汲水质量m=1.0×10⁴kg。离开水面后，飞机琴升高度h=100m时速度达到v₂=100m/s，之后保持水平匀速飞行，