高考物理力学知识点之功和能易错题汇编附答案解析

高考物理力学知识点之功和能易错题汇编附答案解析

一、选择题

1．如图所示，一表面光滑的木板可绕固定的水平轴O转动，木板从水平位置OA转到OB 位置的过程中，木板上重为5 N的物块从靠近转轴的位置由静止开始滑到图中虚线所示位置，在这一过程中，物块的重力势能减少了4 J。则以下说法正确的是(取g＝10 m/s2)()

A．物块的竖直高度降低了0.8 m

B．由于木板转动，物块下降的竖直高度必大于0.8 m

C．物块获得的动能为4 J

D．由于木板转动，物块的机械能必定增加

2．如图，倾角为θ的光滑斜面与光滑的半径为R的半圆形轨道相切于B点，固定在水平面上，整个轨道处在竖直平面内。现将一质量为m的小球自斜面上距底端高度为H的某点A由静止释放，到达半圆最高点C时，对C点的压力为F，改变H的大小，仍将小球由

-图像中，如静止释放，到达C点时得到不同的F值，将对应的F与H的值描绘在F H

图所示。则由此可知（）

A．小球开始下滑的高度H的最小值是2R B．图线的斜率与小球质量无关

C．a点的坐标值是5R D．b点坐标的绝对值是5mg

3．把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示．迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）．忽略弹簧的质量和空气阻力．则小球从A运动到C的过程中，下列说法正确的是

A．经过位置B时小球的加速度为0

B．经过位置B时小球的速度最大

C．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒

D．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小

4．如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹

簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图（乙）所示，则

A．1t时刻小球动能最大

B．2t时刻小球动能最大

C．2t~3t这段时间内，小球的动能先增加后减少

D．2t~3t这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能

5．如图所示，物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零，运动中无碰撞能量损失。DO是水平面，AB是斜面，初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零。如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点时速度也刚好为零，则此时物体具有的初速度v（）

A．大于v0B．等于v0

C．小于v0D．决定于斜面的倾角

6．按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力。笔从最低点运动至最高点的过程中

A．笔的动能一直增大

B．笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小

C．弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量

D．弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量

7．如图所示，长为l的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端有固定转轴O，杆可在竖

直平面内绕轴O 无摩擦转动．已知小球通过最低点Q 时，速度大小为 ，则小球

的运动情况为（ ）

A ．小球不可能到达圆周轨道的最高点P

B ．小球能到达圆周轨道的最高点P ，但在P 点不受轻杆对它的作用力

C ．小球能到达圆周轨道的最高点P ，且在P 点受到轻杆对它向上的弹力

D ．小球能到达圆周轨道的最高点P ，且在P 点受到轻杆对它向下的弹力

8．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力( )

A ．等于零，对人不做功

B ．水平向左，对人做负功

C ．水平向右，对人做正功

D ．沿斜面向上，对人做正功

9．人用绳子通过定滑轮拉物体A ，A 穿在光滑的竖直杆上，当人以速度 v 竖直向下匀速拉绳使质量为m 的物体A 到达如图所示位置时，此时绳与竖直杆的夹角为θ，则物体A 的动能为（ ）

A ．2

22cos k mv E θ

=

B ．2

22tan k mv E θ

=

C ．212k E mv =

D ．221sin 2

k E mv θ=

10．物体仅在拉力、重力作用下竖直向上做匀变速直线运动，重力做功-2J ，拉力做功3J ，则下列说法正确的是 A ．物体的重力势能减少2J B ．物体的动能增加3J C ．物体的动能增加1J

D．物体的机械能增加1J

11．2019年2月16日，世界游泳锦标赛跳水项目选拔赛（第一站）在京举行，重庆选手施延懋在女子3米跳板决赛中，以386.60分的成绩获得第一名，当运动员压板使跳板弯曲到最低点时，如图所示，下列说法正确的是（）

A．跳板发生形变是因为运动员的重力大于板对她支持力

B．弯曲的跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的

C．在最低点时运动员处于超重状态

D．跳板由最低点向上恢复的过程中，运动员的机械能守恒

12．我国的传统文化和科技是中华民族的宝贵精神财富，四大发明促进了科学的发展和技术的进步，对现代仍具有重大影响，下列说法正确的是（）

A．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒

B．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力

C．装在炮弹中的火药燃烧爆炸时，化学能全部转化为弹片的动能

D．指南针的发明促进了航海和航空，静止时指南针的N极指向北方

13．我国“北斗二代”计划在2020年前发射35颗卫星，形成全球性的定位导航系统，比美国GPS多5颗．多出的这5颗是相对地面静止的高轨道卫星(以下简称“静卫”)，其他的有27颗中轨道卫星(以下简称“中卫”)的轨道高度为“静卫”轨道高度的.下列说法正确的是()

A．“中卫”的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间

B．“静卫”的轨道必须是在赤道上空

C．如果质量相同，“静卫”与“中卫”的动能之比为3∶5

D．“静卫”的运行周期小于“中卫”的运行周期

14．关于功率的概念，下列说法中正确的是( )

A．功率是描述力对物体做功多少的物理量

B．由P=W/t可知，功率与时间成反比

C．由P=Fv可知只要F不为零，v也不为零，那么功率P就一定不为零

D．某个力对物体做功越快，它的功率就一定大

15．如图所示，一质量为1kg的木块静止在光滑水平面上，在t=0时，用一大小为F=2N、方向与水平面成θ=30°的斜向右上方的力作用在该木块上，则在t=3s时力F的功率为

A ．5 W

B ．6 W

C ．9 W

D ．63W

16．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t =0时其速度为1 m/s ．从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F ，力F 和滑块的速度v 随时间的变化规律分别如图a 和图b 所示．设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F 对滑块做的功分别为123W W W 、、，则以下关系正确的是( )

A ．123W W W ==

B ．123W W W <<

C ．132W W W <<

D ．123W W W =<

17．如图所示，一个内侧光滑、半径为R 的四分之三圆弧竖直固定放置，A 为最高点，一小球（可视为质点）与A 点水平等高，当小球以某一初速度竖直向下抛出，刚好从B 点内侧进入圆弧并恰好能过A 点。 重力加速度为g ，空气阻力不计，则（ ）

A ．小球刚进入圆弧时，不受弹力作用

B gR

C ．小球在最低点所受弹力的大小等于重力的5倍

D ．小球不会飞出圆弧外

18．升降机中有一质量为m 的物体，当升降机以加速度a 匀加速上升h 高度时，物体增加的重力势能为( ) A ．mgh B ．mgh ＋mah C ．mah

D ．mgh －mah

19．将一物体竖直向上抛出，不计空气阻力。用x 表示物体运动的路程，t 表示物体运动的时间，E k 表示物体的动能，下列图像正确的是（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

20．如图所示，一辆汽车以v 1＝6 m/s 的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行l 1＝3.6 m ，如果改以v 2＝8 m/s 的速度行驶，同样的情况下急刹车后滑行的距离l 2为( )

A ．6.4 m

B ．5.6 m

C ．7.2 m

D ．10.8 m

21．下列说法不正确的是（ ） A ．10J -的功大于5J +的功

B ．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功

C ．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动

D ．功是矢量，正、负表示方向

22．水平传送带在外力 F 驱动下以恒定速度运动，将一块砖放置在传送带上，若砖块所受摩擦力为 f ，传送带所受摩擦力为f '，砖块无初速放到传送带上至砖块达到与传送带相同速度的过程中以下正确的是（ ） A ．f′所做的功等于 f 所做的功的负值

B ．F 所做的功与f '所做的功之和等于砖块所获得的动能

C ．F 所做的功与

f '所做的功之和等于零 D ．F 所做的功等于砖块所获得的动能

23．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是( )

A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功

B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功

C．从A到B重力做功mg(H＋h)

D．从A到B重力做功mgH

24．关于功、功率以下说法正确的是（）

A．滑动摩擦力对物体只能做负功

B．静摩擦力不可能对物体做功

C．作用力和反作用力可能对物体都不做功

D．功率反映的是力对物体做功的快慢，功率大，做功一定多

25．如图所示，用同种材料制成的一个轨道ABC，AB段为四分之一圆弧，半径为R，水平放置的BC段长为R。一个物块质量为m，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A 从静止开始下滑，恰好运动到C端停止，物块在AB段克服摩擦力做功为（）

A．mgR

μB．mgR

C．1

2

mgR

πμD．()

1-mgR

μ

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．A

解析：A

【解析】

【详解】

已知，由△E p=mg△h得物块降低的高度，故A正确，B错误。木板转动过程中，物块的重力势能减少了4J，则重力对物块做功为4J，木板的支持力对物

块做负功，所以外力对物块做的总功小于4J ，由动能定理知，物块获得的动能小于4 J ，故C 错误。木板的支持力对物块做负功，所以物块的机械能必定减少，故D 错误。故选A 。 【点睛】

解决本题时要注意木板的支持力对物块不是不做功，而做负功，要掌握功与能的关系，并能灵活运用．

2．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

小球经过C 点时，由合力提供圆周运动向心力，即

2 C

v F mg m R

+=

从A 到C 的过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律有

2

1(2)2

C mg H R mv -=

联立解得25mg

F H mg R

=

- A ．到达C 点时，要求0F ≥，解得min 5

2H R =，故A 错误； B ．图像的斜率

2mg

k H

=

图线的斜率与小球质量有关，故B 错误； C ．小球在a 点时有0F =，解得5

2

H R =

，故C 错误； D ．小球对C 点的压力为F 的表达式为

25mg

F H mg R

=

- b 点坐标是图像的截距，故b 点坐标的绝对值是5mg ，故D 正确。

故选D 。

3．C

解析：C 【解析】

试题分析：经位置B 时，小球只受重力，加速度为重力加速度g ，A 错误；在运动到B 位置之前，弹簧的弹力等于重力时，小球的加速度为零，那时速度最大，B 错误；由于在运动过程中，只有重力，弹簧的弹力做功，只有动能，重力势能和弹性势能之间相互转化，因此小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒，C 正确，D 错误． 考点：牛顿第二定律，机械能守恒定律

4．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

小球在接触弹簧之前做自由落体．碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0即重力等于弹簧弹力时加速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能．上升过程恰好与下降过程互逆．由乙图可知1t 时刻开始接触弹簧，但在刚开始接触后的一段时间内，重力大于弹力，小球仍做加速运动，所以此刻小球的动能不是最大，A 错误；2t 时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小，B 错误；3t 时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；

23t t 这段时间内，小球的先加速后减速，动能先增加后减少，弹簧的弹性势能转化为小

球的动能和重力势能，C 正确D 错误．

5．B

解析：B 【解析】

设斜面的倾角为θ，则滑动摩擦力对物体所做的功为W f ＝－μmg ·

BD －μmg cos θ·AB ＝－μmg ·BD －μmg ·OB ＝－μmg ·OD 。可见，W f 与θ无关，也就是说，物体从D 点出发沿DBA 或DCA 滑动到A 点，滑动摩擦力对物体所做的功相同。根据动能定理，沿DBA ，有W G ＋W f ＝0－

2012mv ；沿DCA ，有W G ＋W f ＝0－21

2

mv 。解得v ＝v 0，故选B. 点睛：该题考查斜面上的摩擦力做功的特点，解答本题关键的根据动能定理列式，对列得的方程进行讨论得出结论．

6．D

解析：D 【解析】 【详解】

开始时弹力大于笔的重力，则笔向上做加速运动；当弹力等于重力时加速度为零，速度最大；然后弹力小于重力，笔向上做减速运动，当笔离开桌面时将做竖直上抛运动，直到速度减为零到达最高点；

A ．笔的动能先增大后减小，选项A 错误；

B ．因只有弹力和重力做功，则笔的重力势能、动能和弹簧的弹性势能守恒；因动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加，选项B 错误； CD ．因整个过程中动能不变，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能的增加量，选项

C 错误，

D 正确； 故选D.

7．C

解析：C

【详解】

由能量守恒定律得：，解得：

，所以小球能到达

圆周轨道的最高点P ，且在P 点受到轻杆对它向上的弹力，故ABD 错误，C 正确．

故选：C

8．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

人的加速度斜向右上方，即加速度有水平向右的分量，可知人的脚所受的静摩擦力水平向右，摩擦力的方向与位移方向成锐角，则静摩擦力做正功。 故选Ｃ。

9．A

解析：A 【解析】 【分析】 【详解】

由图示可知，物体A 的速度

cos A v v θ

=

则物体A 的动能

2

222

11()22cos 2cos k A v mv E mv m θθ

=== 故A 正确。 故选A 。

10．C

解析：C 【解析】 【详解】

A. 物体的重力做功-2J ，则重力势能增加2J ，选项A 错误；

B. 合力功为3J+(-2J)=1J ，则物体的动能增加1J ，选项B 正确；

C. 由B 的分析可知，选项C 错误；

D. 拉力做功为3J ，则物体的机械能增加3J ，选项D 错误.

11．C

解析：C 【解析】

A. 跳板发生形变是因为运动员对跳板施加了力的作用，选项A 错误；

B.运动员对跳板有压力是由运动员的脚发生形变而产生的，故B 错误；

C.运动员在最低点具有向上的加速度，所以是处于超重状态，支持力大于重力，故C 正确；

D.跳板由最低点向上恢复的过程中，支持力对运动员做功，机械能不守恒，故D 错误。

12．D

解析：D 【解析】

鞭炮炸响的瞬间，因内力远大于外力，故系统动量守恒，同时在爆炸过程中，总能量是守恒的，A 错误；现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力和气体对火箭的作用力为作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小相等，方向相反，B 错误；装在炮弹中的火药燃烧爆炸时，化学能转化为弹片的动能和周围物体的内能，C 错误；指南针的发明促进了航海和航空，因地磁场南极处在地理北极处，故指南针静止时指南针的N 极指向北方，D 正确．

13．B

解析：B 【解析】

试题分析：7．9 km/s 是地球卫星的最大速度，所以“中卫”的线速度小于7．9 km/s ，故A 错误；同步轨道卫星轨道只能在赤道上空，则“静卫”的轨道必须是在赤道上空，故B 正

确；根据万有引力提供向心力得：2

2Mm v G m r r

＝，解得：21 22GMm mv r ＝，如果质量相

同，动能之比等于半径的倒数比，“中卫”轨道高度为静止轨道高度的3

5

，地球半径相同，所以“中卫”轨道半径不是静止轨道半径的

3

5

，则“静卫”与“中卫”的动能之比不是3：5，故

C 错误；根据2224Mm r G m r T π＝得：T “静卫”的运行周期大于“中卫”的运行周期，故

D 错误．故选B ． 考点：万有引力定律的应用

【名师点睛】此题是万有引力定律的应用问题；要知道同步卫星的轨道与地球赤道共面，7 ．9 km/s 是地球卫星的最大速度；万有引力提供圆周运动的向心力，掌握圆周运动向心力和万有引力的公式是正确解题的关键；

14．D

解析：D 【解析】 【详解】

AD ．功率是描述做功快慢的物理量，某个力对物体做功越快，它的功率就一定大，A 错误

B ．功率是表示做功的快慢，与时间的长短无关，时间长做的功也不一定多，B 错误；

C ．当F 与v 垂直时，尽管F 与v 不为零，但力F 不做功，P 为零，C 错误．

15．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

对木块根据牛顿第二定律可知，木块的加速度为：2cos F a m

θ

==，则t =3s 时的瞬

时速度为：v at ==，则力F 的瞬时功率为：

cos 29W P Fv θ==?=. A ．5W 与计算结果不相符；故A 项错误. B ．6W 与计算结果不相符；故B 项错误. C ．9W 与计算结果相符；故C 项正确.

D ．与计算结果不相符；故D 项错误.

16．B

解析：B 【解析】

试题分析：根据功的公式W=FL 可知，知道F 的大小，再求得各自时间段内物体的位移即可求得力F 做功的多少．

解：由速度图象可知，第1s 、2s 、3s 内的位移分别为0.5m 、0.5m 、1m ，由F ﹣t 图象及功的公式w=Fscosθ可求知：W 1=0.5J ，W 2=1.5J ，W 3=2J ．故本题中ACD 错，B 正确． 故选B ．

17．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．小球刚进入圆弧时，速度不为零，则向心力不为零，此时弹力提供向心力，弹力不为零，故A 错误；

B ．恰好能过A 点说明在A 点的速度为

v =

B 正确；

C ．由抛出到最低点，由动能定理

22111

222

mgR mv mv =-

在最低点，根据牛顿第二定律

2

1v F mg m R

-=

解得小球在最低点所受弹力的大小

6F mg =

故C 错误；

D ．小球从A 点飞出做平抛运动，当竖直方向的位移为R 时，根据

212

R gt =

x vt =

解得此时的水平位移

x R =>

小球会飞出圆弧外，故D 错误。 故选B 。

18．A

解析：A 【解析】

重力势能的增加量等于物体克服重力做的功，A 对，B 、C 、D 错．

19．B

解析：B 【解析】 【详解】

AB ．由机械能守恒得

2012

k mgx E mv +=

E k 与x 是线性关系，故A 错误，B 正确； CD ．根据机械能守恒定律得

2012

k mgx E mv +=

又

201

2

x v t gt =-

得

220011

()22

k E mv mg v t gt =

-- m 、v 0、g 都是定值，则E k 是t 的二次函数，E k -t 图象是抛物线，故CD 错误。 故选B 。

20．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

汽车在同样的路面上急刹车，所受的阻力大小相同，设为F，汽车的末速度都为零，根据动能定理有

-Fs1=0-1

2

mv12-Fs2=0-

1

2

mv22

所以，

2

22

2

11

s v

s v

=

s2=(2

1

v

v

)2×s1=(

8

6

)2×3.6 m=6.4 m

故选Ａ。

21．D

解析：D

【解析】

【详解】

功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作用（即力对物体做功）还是力对物体起阻力作用（即物体克服外力做功）；

A. -10J的功大于+5J的功，选项A不符合题意；

B. 功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功，选项B不符合题意；

C. 一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动，选项C不符合题意；

D. 功是标量，正、负不表示方向，选项D符合题意；

22．C

解析：C

【解析】

【详解】

A.因为砖块由静止被传送带带动并达到与传送带相同速度的过程中发生相对滑动，砖块的位移与传送带的位移不等，则f'所做的功不等于f所做的功的负值。故A错误。

BC.对传送带研究，动能不变，根据动能定理知，F所做的功与f'所做的功之和等于零。故B错误，C正确。

D.根据能量守恒得，F所做的功等于砖块动能的增加量与摩擦产生的内能之和。故D错误。

23．D

解析：D

【解析】

试题分析：重力做功与路径无关，根据两点间的高度差即可求得重力所做的功；因AB两

点间的高度差为H；则重力做功W=mgH；故选D．

考点：重力功

【名师点睛】本题考查重力做功的特点，重力做功与路径无关，只与初末状态的高度差有关；要注意正确理解重力做功与路径无关的含义，并能正确应用．

24．C

解析：C

【解析】

轻放在水平传送带上的物体，受到传送带给的滑动摩擦力，摩擦力方向和运动方向相同，对物体做正功，A错误；放在倾斜传送带上的物体，随传送带相对静止的向上端移动过程中，静摩擦力做正功，B错误；静止在桌面上的书，书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力，但在力的方向上没有位移，所以都不做功，C正确；功率大小表示对物体做功快慢的物理量，功率大，做功块，但做功不一定多，D错误．

25．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

BC段物体受摩擦力f=μmg，位移为R，故BC段摩擦力对物体做功W=-fR=-μmgR；即物体克服摩擦力做功为μmgR；对全程由动能定理可知

mgR+W1+W=0

解得W1=μmgR-mgR；故AB段克服摩擦力做功为mgR-μmgR。

故选D。