2025版高考物理二轮复习 第5讲　功与功率　动能定理

第5讲功与功率动能定理高考专题辅导与测试·物理目录CONTENTS01构建·知识网络锁定主干知识02试做·高考真题探明高考考向03洞悉·高频考点精研典型例题04培优·提能加餐

拓展思维空间05演练·分层强化提升关键能力

构建·知识网络

锁定主干知识01

试做·高考真题

探明高考考向02

1.

（2024·海南高考1题）神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在

东风着陆场成功着陆，在返回舱返回至离地面十几公里时打开主伞，返

回舱快速减速，速度大大减小，在减速过程中（

）A.

返回舱处于超重状态B.

返回舱处于失重状态C.

主伞的拉力不做功D.

重力对返回舱做负功√解析：

返回舱减速下落，加速度向上，则其处于超重状态，A正

确，B错误；主伞的拉力向上，而返回舱速度向下，则主伞的拉力做负

功，C错误；返回舱的重力向下，速度向下，则重力对返回舱做正功，

D错误。2.

（2024·浙江6月选考5题）一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为2×10

－4

m2，喷水速度约为10

m/s，水的密度为1×103

kg/m3，则该喷头喷水

的功率约为（

）A.10

WB.20

WC.100

WD.200

W

√3.

（2024·新课标卷24题）将重物从高层楼房的窗外运到地面时，为安全

起见，要求下降过程中重物与楼墙保持一定的距离。如图，一种简单的

操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P，另一人在地面控

制另一根一端系在重物上的绳子Q，二人配合可使重物缓慢竖直下降。

若重物的质量m＝42

kg，重力加速度大小g＝10

m/s2。当P绳与竖直方向

的夹角α＝37°时，Q绳与竖直方向的夹角β＝53°。（sin

37°＝0.6）（1）求此时P、Q绳中拉力的大小；答案：

1

200

N

900

N

解析：

由题意可知重物下降过程中受力平衡，设此时P绳中

拉力的大小为FP、Q绳中拉力的大小为FQ，则在竖直方向上有FPcos

α＝FQcos

β＋mg在水平方向上有FPsin

α＝FQsin

β联立并代入数据，解得FP＝1

200

N、FQ＝900

N。（2）若开始竖直下降时重物距地面的高度h＝10

m，求在重物下降到地

面的过程中，两根绳子拉力对重物做的总功。答案：

－4

200

J解析：重物下降到地面的过程，根据动能定理有mgh＋W总＝0代入数据解得W总＝－4

200

J。洞悉·高频考点精研典型例题03

考点一功与功率问题1.

功的求法2.

功率的求法【例1】

（2024·广东广州模拟）如图所示，水平路面上有一辆质量为M

的汽车，车厢中有一质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a

向前加速行驶距离L的过程中，下列说法错误的是（

）A.

人对车的推力F做的功为FLB.

车对人做的功为maLC.

车对人的摩擦力做的功为（F＋ma）LD.

车对人的作用力大小为ma答案：D

【例2】

（2024·江苏苏州三模）我国劳动人民发明了汉石磨盘，人们通

常用驴来拉磨把谷物磨成面粉。如图所示，若驴对磨杆的拉力F沿圆周切

线方向作用在磨杆末端，大小为400

N，磨盘半径r＝0.5

m，磨杆长L＝0.5

m，驴以恒定的速率拉动磨盘转动，在1分钟的时间内转动了6圈。圆周率π

近似取3，下列说法正确的是（

）A.

磨盘边缘的线速度大小为3

m/sB.

磨杆末端的向心加速度大小为3.6

m/s2C.

驴拉磨转动一周拉力所做的功为1

200

JD.

驴拉磨转动一周拉力的平均功率为240

W

答案：D【例3】

（2024·江西宜春二模）一塔吊竖直提升重物由静止开始向上匀

加速运动，电动机输出功率达到某值后保持不变，最终做匀速运动。不计

阻力及绳索质量，此过程中重物的速度v、电动机输出功率P随时间t的变化

规律正确的是（

）解析：设汽车的额定功率为P，所受恒定阻力为f，牵引力为F，匀加速结

束时的速度为v，由于汽车开始做匀加速直线运动，设其加速度为a，则根

据速度与时间的关系可得v＝at，当汽车的匀加速阶段结束，其速度还未达

到最大值，此时根据P＝Fv，根据牛顿第二定律F－f＝ma可知，速度将继

续增大，而牵引力将减小，则加速度将减小，即此后汽车将做加速度逐渐

减小的加速运动，直至牵引力等于阻力时，加速度减小为0，速度达到最

大值vm，而速度—时间图像的斜率表示加速度，因此可知该图像第一阶段

为倾斜的直线，第二阶段为斜率逐渐减小的向下弯曲的曲线，故A、B错

误；答案：C根据P＝Fv，而汽车在匀加速阶段F－f＝ma，可得F＝ma＋f，而v＝at，即

在匀加速阶段有P＝Fv＝（ma＋f）v＝（ma＋f）at，等式中（ma＋f）a为

一定值，则可知在汽车匀加速阶段汽车的功率与时间成正比，即P-t图像为

过原点的一条倾斜直线，而匀加速结束后，汽车的功率达到额定值，此后

功率不变，其图像与时间轴平行，故C正确，D错误。考点二动能定理的应用运用动能定理解题的基本思路【例4】

（多选）（2024·广东深圳二模）如图，甲将排球从离地面高为1

m的O位置由静止击出并沿轨迹①运动，当排球运动到离地面高为2.8

m的

P位置时，速度大小为10

m/s，此时，被乙击回并以水平速度18

m/s沿轨迹

②运动，恰好落回到O位置。已知排球的质量约为0.3

kg，重力加速度g取

10

m/s2，忽略空气阻力，则（

）A.

排球沿轨迹②运动的时间为0.6

sB.

O、P两位置的水平距离为10.8

mC.

甲对排球做的功为20.4

JD.

乙对排球做的功约为15

J

答案：ABC【例5】

（2024·山东潍坊三模）如图所示为冰雪冲浪项目流程图，AB段为水平加速区，BC段为半径r＝22.5

m的光滑圆管型通道，AB与BC相切于B点；CDE段为半径R＝100

m的圆弧冰滑道，BC与CDE相切于C点，弧DE所对应的圆心角θ＝37°，D为轨道最低点，C、E关于OD对称。安全员将小朋友和滑板（可视为质点）从A点沿水平方向向左加速推动一段距离后释放，到达光滑圆管型通道上B点时小朋友和滑板与通道没有相互作用力，小朋友运动至滑道E点时对滑道压力FN＝410

N。已知小朋友和滑板总质量为m＝40

kg，重力加速度g取10

m/s2，sin

37°＝0.6，cos

37°＝0.8。求：（1）小朋友在B点时的速度v0；答案：

15

m/s，方向水平向左

（2）小朋友通过CDE段滑道克服摩擦力做的功。答案：

1

800

J

【例6】

（2024·江苏苏州模考）如图所示，高度h＝0.8

m的光滑导轨AB

位于竖直平面内，其末端与长度L＝0.7

m的粗糙水平导轨BC相连，BC与

竖直放置内壁光滑的半圆形管道CD相连，半圆的圆心O在C点的正下方，C

点离地面的高度H＝1.25

m。一个质量m＝1

kg的小滑块（可视为质点），

从A点由静止下滑，小滑块与BC段间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取

10

m/s2，不计空气阻力。求：（1）小滑块到达C点时的速度大小；答案：

3

m/s

（2）若半圆形管道的半径r＝0.5

m，求小滑块从C点刚进入管道时对管壁

的弹力大小和方向；答案：

8

N方向竖直向上

（3）若半圆形管道半径可以变化，则当半径为多大时，小滑块从其下端

射出的水平距离最远？最远的水平距离为多少？答案：

当r＝0.2

m时水平射程最远，最远的水平距离为1.7

m

应用动能定理解题的四点注意培优·提能加餐拓展思维空间04

动能定理与图像的结合问题【典例1】

（多选）（2024·辽宁大连五校联考）在某一粗糙的水平面

上，一质量为2

kg的物体在水平恒定拉力作用下做匀速直线运动，当运动

一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，

图中给出了拉力随位移变化的关系图像。已知重力加速度g＝10

m/s2。根

据以上信息能得出的物理量有（

）A.

物体与水平面间的动摩擦因数B.

合外力对物体所做的功C.

物体做匀速运动时的速度D.

物体运动的时间

答案：ABC【典例2】

（多选）（2024·山东德州二模）质量为m＝1

kg的物体静止在

水平且粗糙的地面上，在一水平外力F的作用下运动，如图甲所示。外力F

做的功及物体克服摩擦力f做的功与物体位移的关系如图乙所示，重力加速

度g取10

m/s2。下列分析正确的是（

）A.

物体与地面之间的动摩擦因数为0.2B.

物体的位移为13

mC.

物体在前3

m内的加速度为3

m/s2

答案：ACD演练·分层强化

提升关键能力

05

1.

人们用滑道从高处向低处运送货物，如图所示，可看作质点的货物从四

分之一圆弧滑道顶端P点由静止释放，沿滑道运动到圆弧末端Q点时速

度大小为4

m/s。已知货物质量m＝10

kg，滑道半径r＝4

m，且过Q点的

切线水平，重力加速度g取10

m/s2。关于货物从P点运动到Q点的过程，

下列说法正确的是（

）A.

重力做的功为600

JB.

经过Q点时货物对轨道的压力大小为280

NC.

经过Q点时货物的向心加速度大小为4

m/s2D.

货物克服阻力做的功为80

J√123456789

1234567892.

（多选）（2024·河南南阳模拟）解放军战士为了增强身体素质，进行

拉轮胎负重训练，如图所示，已知绳子与水平地面间的夹角恒为θ，轮

胎质量为m，该战士由静止开始做加速直线运动，位移为x时，速度达到

v，已知绳上拉力大小恒为F，重力加速度为g，则由静止加速到v的过程

中（

）A.

轮胎克服阻力做的功为Fxcos

θC.

拉力的最大功率为Fvcos

θ√√123456789

1234567893.

（2024·山东济南二模）如图所示的是古代的水车，该水车周边均匀分

布着N个盛水的容器，容器到水车大圆转轴的距离为R。在流水的冲力

作用下，水车以n转/分的转速匀速转动，当装满水的容器到达最高处时

将水全部倒入水槽中。设每个盛水容器装入水的质量均为m，忽略容器

装水给水增加的动能和水车浸入水的深度，不计一切摩擦。已知重力加

速度为g，则水车运水的功率为（

）D.2nNmgR√123456789

1234567894.

（多选）（2024·苏北四市调研）在某次帆船运动比赛中，质量为500

kg

的帆船在风力和水的阻力（1

s末风力消失）的共同作用下做直线运动的

v-t图像如图所示。下列表述正确的是（

）A.

在0～1

s内，风力对帆船做功为1

500

JB.

在0～1

s内，水的阻力对帆船做功为500

JC.

在0～1

s内，合外力对帆船做功为2

000

JD.

在1～3

s内，水的阻力对帆船做功为－1

000

J√√123456789

1234567895.

（2024·湖南长沙二模）如图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳

头、支架、井绳、水斗等部分构成，图乙为提水设施工作原理简化图，

某次从井中汲取m＝2

kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r＝0.1

m，水斗的

质量为0.5

kg，井足够深且井绳的质量忽略不计。t＝0时刻，轮轴由静

止开始绕中心轴转动向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所

示，g取10

m/s2，则（

）A.

水斗上升的加速度为2

m/s2B.10

s时水斗的动能为4

JC.10

s时井绳拉力的瞬时功率为50

WD.0～10

s内井绳拉力所做的功为255

J√123456789

1234567896.

（2024·江西赣州二模）某山顶有一排风力发电机，发电机的叶片转动

时可形成半径为R＝20

m的圆面。某时间内该山顶的风速达10

m/s，风

向恰好跟某风力发电机叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度ρ＝

1.2

kg/m3，若该风力发电机能将此圆内20％的空气动能转化为电能，则

此风力发电机发电的功率P约为（

）A.1.5×104

WB.1.5×105

WC.5×104

WD.5×105

W√123456789

123456789

7.

（2024·安徽皖江二模）一辆汽车以某一恒定功率爬上一倾角为θ的斜

坡，如图甲所示，车内的传感器记录了汽车从坡底爬到坡顶的v-t图像，

如图乙中实线AD所示，AB是曲线最左端A点的切线，CD是曲线AD的渐

近线，已知汽车质量m＝2×103

kg，汽车行驶过程中受到的阻力可视为

不变，重力加速度g取10

m/s2，sin

θ＝0