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1、三年高考（2016-2022）高考物理試題分項版解析 專題06 功和能（含解析） 1．從地面豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后落回地面．忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關系圖像是（ ） A. B. C. D. 【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（江蘇卷） 【答案】 A 點睛：本題以豎直上拋運動為背景考查動能的概念和Ek-t圖象，解題的方法是先根據(jù)豎直上拋運動物體的速度特點寫出速度公式，在根據(jù)動能的概念寫出函數(shù)方程，最后根據(jù)函數(shù)方程選擇圖象。 2．高空墜物極易對行人造成傷害。若一個50 g的雞蛋從一居民樓的25層

2、墜下，與地面的撞擊時間約為2 ms，則該雞蛋對地面產生的沖擊力約為（ ） A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N 【來源】2018年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國II卷） 【答案】 C 【解析】試題分析：本題是一道估算題，所以大致要知道一層樓的高度約為3m，可以利用動能定理或者機械能守恒求落地時的速度，并利用動量定理求力的大小。 設雞蛋落地瞬間的速度為v，每層樓的高度大約是3m， 點睛：利用動能定理求出落地時的速度，然后借助于動量定理求出地面的接觸力 3．如圖，某同學用繩子拉動木箱，使它從靜止開始沿粗糙水平路面運

3、動至具有某一速度，木箱獲得的動能一定（ ） A. 小于拉力所做的功 B. 等于拉力所做的功 C. 等于克服摩擦力所做的功 D. 大于克服摩擦力所做的功 【來源】2018年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國II卷） 【答案】 A 【解析】試題分析：受力分析，找到能影響動能變化的是那幾個物理量，然后觀測這幾個物理量的變化即可。 木箱受力如圖所示： 木箱在移動的過程中有兩個力做功，拉力做正功，摩擦力做負功， 根據(jù)動能定理可知即： ，所以動能小于拉力做的功，故A正確；無法比較動能與摩擦力做功的大小，CD錯誤。 故選A 點睛：正確受力分析，知道木箱在運動過程中

4、有那幾個力做功且分別做什么功，然后利用動能定理求解末動能的大小。 4．滑雪運動深受人民群眾的喜愛，某滑雪運動員（可視為質點）由坡道進入豎直面內的圓弧形滑道AB，從滑道的A點滑行到最低點B的過程中，由于摩擦力的存在，運動員的速率不變，則運動員沿AB下滑過程中 A. 所受合外力始終為零 B. 所受摩擦力大小不變 C. 合外力做功一定為零 D. 機械能始終保持不變 【來源】2018年全國普通高等學校招生同一考試理科綜合物理試題（天津卷） 【答案】 C 恒定，且在減小，所以曲面對運動員的支持力越來越大，根據(jù)可知摩擦力越來越大，B錯誤；運動員運動過程中速率不變，質量不變，即動能不變

5、，動能變化量為零，根據(jù)動能定理可知合力做功為零，C正確；因為克服摩擦力做功，機械能不守恒，D錯誤； 【點睛】考查了曲線運動、圓周運動、動能定理等；知道曲線運動過程中速度時刻變化，合力不為零；在分析物體做圓周運動時，首先要弄清楚合力充當向心力，然后根據(jù)牛頓第二定律列式，基礎題，難以程度適中． 5．在一斜面頂端，將甲乙兩個小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出，兩球都落在該斜面上。甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時速率的 A. 2倍 B. 4倍 C. 6倍 D. 8倍 【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（全國III卷） 【答案】 A 點睛

6、 此題將平拋運動、斜面模型、機械能守恒定律有機融合，綜合性強。對于小球在斜面上的平拋運動，一般利用平拋運動規(guī)律和幾何關系列方程解答。 6．如圖，abc是豎直面內的光滑固定軌道，ab水平，長度為2R：bc是半徑為R的四分之一的圓弧，與ab相切于b點。一質量為m的小球。始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點處從靜止開始向右運動，重力加速度大小為g。小球從a點開始運動到其他軌跡最高點，機械能的增量為（ ） A. 2mgR B. 4mgR C. 5mgR D. 6mgR 【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（新課標I卷） 【答案】 C 【解析】本題

7、考查了運動的合成與分解、動能定理等知識，意在考查考生綜合力學規(guī)律解決問題的能力。 設小球運動到c點的速度大小為vC，則對小球由a到c的過程，由動能定理得：F·3R-mgR=mvc2，又F=mg，解得：vc2=4gR，小球離開c點后，在水平方向做初速度為零的勻加速直線運動，豎直方向在重力作用力下做勻減速直線運動，由牛頓第二定律可知，小球離開c點后水平方向和豎直方向的加速度大小均為g，則由豎直方向的運動可知，小球從離開c點到其軌跡最高點所需的時間為:t=vC/g=2，小球在水平方向的加速度a=g，在水平方向的位移為x=at2=2R。由以上分析可知，小球從a點開始運動到其軌跡最高點的過程中，水平方

8、向的位移大小為5R，則小球機械能的增加量△E=F·5R=5mgR，選項C正確ABD錯誤。 【點睛】此題將運動的合成與分解、動能定理有機融合，難度較大，能力要求較高。 7．高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的均加速直線運動，在啟動階段列車的動能（ ） A. 與它所經歷的時間成正比 B. 與它的位移成正比 C. 與它的速度成正比 D. 與它的動量成正比 【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（新課標I卷） 【答案】 B 【解析】本題考查勻變速直線運動規(guī)律、動能、動量及其相關的知識點。 根據(jù)初速度為零勻變速直線運動規(guī)律可知，在啟動階段，列車的速度與時

9、間成正比，即v=at，由動能公式Ek=mv2，可知列車動能與速度的二次方成正比，與時間的二次方成正比，選項AC錯誤；由v2=2ax，可知列車動能與位移x成正比，選項B正確；由動量公式p=mv，可知列車動能Ek=mv2=，即與列車的動量二次方成正比，選項D錯誤。 8．（多選）如圖所示，輕質彈簧一端固定，另一端連接一小物塊，O點為彈簧在原長時物塊的位置．物塊由A點靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運動，最遠到達B點．在從A到B的過程中，物塊（ ） A. 加速度先減小后增大 B. 經過O點時的速度最大 C. 所受彈簧彈力始終做正功 D. 所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的

10、功 【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（江蘇卷） 【答案】 AD A點到O點過程，彈簧由壓縮恢復原長彈力做正功，從O點到B點的過程，彈簧伸長，彈力做負功，故選項C錯誤；從A到B的過程中根據(jù)動能定理彈簧彈力做的功等于物體克服摩擦力做的功，故選項D正確。 點睛：本題以彈簧彈開物體的運動為背景考查力與運動的關系和功能關系，解題的關鍵是要分階段將物體的受力情況和運動情況綜合分析，另外還要弄清整個運動過程中的功能關系。 9．（多選）地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機通過豎井運送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關系如圖所示，其中圖線①②分別描述兩次不同的提

11、升過程，它們變速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程， A. 礦車上升所用的時間之比為4:5 B. 電機的最大牽引力之比為2:1 C. 電機輸出的最大功率之比為2:1 D. 電機所做的功之比為4:5 【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（全國III卷） 【答案】 AC 速上升過程的加速度a2=-，減速上升過程的牽引力F2=ma2+mg=m(g -)，勻速運動過程的牽引力F3=mg。第次提升過程做功W1=F1××t0×v0+ F2××t0×v0=mg v0t0；第次提升過程做功W2=F1

12、××t0×v0+ F3×v0×3t0/2+ F2××t0×v0 =mg v0t0；兩次做功相同，選項D錯誤。 點睛 此題以速度圖像給出解題信息。解答此題常見錯誤主要有四方面：一是對速度圖像面積表示位移掌握不到位；二是運用牛頓運動定律求解牽引力錯誤；三是不能找出最大功率；四是不能得出兩次提升電機做功。實際上，可以根據(jù)兩次提升的高度相同，提升的質量相同，利用功能關系得出兩次做功相同。 【2017高考真題】 1．【2017·新課標Ⅱ卷】如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內，在大圓環(huán)上套著一個小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用

13、力 A．一直不做功 B．一直做正功 C．始終指向大圓環(huán)圓心 D．始終背離大圓環(huán)圓心 【答案】A 【考點定位】圓周運動；功 【名師點睛】此題關鍵是知道小圓環(huán)在大圓環(huán)上的運動過程中，小圓環(huán)受到的彈力方向始終沿大圓環(huán)的半徑方向，先是沿半徑向外，后沿半徑向里。 2．【2017·江蘇卷】一小物塊沿斜面向上滑動，然后滑回到原處．物塊初動能為，與斜面間的動摩擦因數(shù)不變，則該過程中，物塊的動能與位移的關系圖線是 【答案】C 【解析】向上滑動的過程中，根據(jù)動能定理：，同理，下滑過程中，由動能定理可得：，故C正確；ABD錯誤． 【考點定位】動能定理 【名師點

14、睛】本題考查動能定理及學生的識圖能力，根據(jù)動能定理寫出Ek–x圖象的函數(shù)關系，從而得出圖象斜率描述的物理意義． 3．【2017·新課標Ⅲ卷】如圖，一質量為m，長度為l的均勻柔軟細繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點，M點與繩的上端P相距。重力加速度大小為g。在此過程中，外力做的功為 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點，PM段繩的機械能不變，MQ段繩的機械能的增加量為，由功能關系可知，在此過程中，外力做的功，故選A。 【考點定位】重力勢能、功能關系 【名師點睛】重點理解機械能變化與外力做功的關系，本

15、題的難點是過程中重心高度的變化情況。 4．【2017·天津卷】“天津之眼”是一座跨河建設、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內做勻速圓周運動。下列敘述正確的是 A．摩天輪轉動過程中，乘客的機械能保持不變 B．在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力 C．摩天輪轉動一周的過程中，乘客重力的沖量為零 D．摩天輪轉動過程中，乘客重力的瞬時功率保持不變 【答案】B ，其中θ為線速度和豎直方向的夾角，摩天輪轉動過程中，乘客的重力和線速度的大小不變，但θ在變化，所以乘客重力的瞬時功率在不斷變化，故D錯誤。 【考點定位】機械能，向心力，沖量和動

16、量定理，瞬時功率 【名師點睛】本題的難點在于對動量定理的理解，是“物體所受合力的沖量等于動量的變化”，而學生經常記為“力的沖量等于物體動量的變化”。 5．【2017·新課標Ⅱ卷】如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關，此距離最大時。對應的軌道半徑為（重力加速度大小為g） A． B． C． D． 【答案】B 【考點定位】機械能守恒定律；平拋運動 【名師點睛】此題主要是對平拋運動的考查；解題時設法找到物塊的水平射程與圓軌道半徑的函數(shù)關系，即

17、可通過數(shù)學知識討論；此題同時考查學生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力。 6．【2017·江蘇卷】如圖所示，三個小球A、B、C的質量均為m，A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接，桿長為L，B、C置于水平地面上，用一輕質彈簧連接，彈簧處于原長．現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點，兩輕桿間夾角α由60°變?yōu)?20°，A、B、C在同一豎直平面內運動，彈簧在彈性限度內，忽略一切摩擦，重力加速度為g．則此下降過程中 （A）A的動能達到最大前，B受到地面的支持力小于mg （B）A的動能最大時，B受到地面的支持力等于mg （C）彈簧的彈性勢能最大時，A的加速度方向豎直向下 （D）彈簧的彈性勢能最大值為mgL

18、【答案】AB 【考點定位】物體的平衡 能量守恒 牛頓第二定律 【名師點睛】本題的重點是當A球的動能最大時，受合外力為零，在豎直方向整體加速度為零，選擇整體為研究對象，分析AB兩個選項；彈性勢能最大對應A球下降至最低點，根據(jù)能量守恒定律，可求最大的彈性勢能． 【2016高考真題】 1．【2016·四川卷】韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。韓曉鵬在此過程中 A．動能增加了1 900 J B．動能增

19、加了2 000 J C．重力勢能減小了1 900 J D．重力勢能減小了2 000J 【答案】C 【解析】根據(jù)動能定理可知，動能的增加量等于合外力做功，即動能的增加量為1 900 J-100 J=1 800 J，選項AB錯誤；重力做功等于重力勢能的變化量，故重力勢能減小了1 900 J，選項C正確，D錯誤。 考點：功能關系 【名師點睛】此題是對功能關系的考查；關鍵是搞清功與能的對應關系：合外力的功等于動能的變化量；重力做功等于重力勢能的變化量；除重力以外的其它力做功等于機械能的變化量. 2．【2016·上海卷】在今年上海的某活動中引入了全國首個戶外風洞

20、飛行體驗裝置，體驗者在風力作用下漂浮在半空。若減小風力，體驗者在加速下落過程中 A．失重且機械能增加 B．失重且機械能減少 C．超重且機械能增加 D．超重且機械能減少 【答案】B 【解析】據(jù)題意，體驗者漂浮時受到的重力和風力平衡；在加速下降過程中，風力小于重力，即重力對體驗者做正功，風力做負功，體驗者的機械能減?。患铀傧陆颠^程中，加速度方向向下，體驗者處于失重狀態(tài)，故選項B正確。 【考點定位】平衡條件、機械能變化與外力做功關系、超重和失重 【方法技巧】通過體驗者加速度方向判斷超重和失重，通過除重力外其他

21、力做正功機械能增加，其他力做負功機械能減少判斷機械能變化情況。 3．【2016·海南卷】如圖，光滑圓軌道固定在豎直面內，一質量為m的小球沿軌道做完整的圓周運動。已知小球在最低點時對軌道的壓力大小為N1，在高點時對軌道的壓力大小為N2。重力加速度大小為g，則N1–N2的值為 A．3mg B．4mg C．5mg D．6mg 【答案】D 【考點定位】牛頓第二定律、動能定理 【名師點睛】解決本題的關鍵知道向心力的來源，知道最高點的臨界情況，通過動能定理和牛頓第二定律進行求解。 4．【2016·全國新

22、課標Ⅱ卷】小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質量大于Q球的質量，懸掛P球的繩比懸掛Q 球的繩短。將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示。將兩球由靜止釋放，在各自軌跡的最低點， A．P球的速度一定大于Q球的速度 B．P球的動能一定小于Q球的動能 C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力 D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 【答案】C 【解析】小球擺動至最低點由動能定理：，可得：，因，故，選項A錯誤；由，因，則動能無法比較，選項B錯誤；在最低點，，可得，選項C正確；，兩球的向心加速度相等，選項D錯誤，故選C。 【考點定位】圓周運動、機械能、向心力

23、【名師點睛】此題考查機械能守恒定律及牛頓第二定律的應用；解題時要通過選擇合適的物理規(guī)律列出方程找到要討論的物理量，然后根據(jù)題目的條件來分析結論；此題意在考查考生對基本規(guī)律的掌握情況。 5．【2016·全國新課標Ⅱ卷】兩實心小球甲和乙由同一種材質制成，甲球質量大于乙球質量。兩球在空氣中由靜止下落，假設它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關。若它們下落相同的距離，則 A．甲球用的時間比乙球長 B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 【答案】BD 【考點定位】牛頓第二定律、勻變速

24、直線運動 【名師點睛】此題主要考查牛頓第二定律的應用；首先應該根據(jù)牛頓第二定律找到物體的加速度與小球的半徑的關系，然后比較加速度，再結合運動公式來討論其他物理量；此題意在考查考生綜合分析的能力及對基礎知識的運用能力。 6．【2016·天津卷】我國高鐵技術處于世界領先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車。假設動車組各車廂質量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比。某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組 A．啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反 B．

25、做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3:2 C．進站時從關閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關閉發(fā)動機時的速度成正比 D．與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1:2 【答案】BD 的最大速度為；8節(jié)車廂有4節(jié)動車時的最大速度為，則，選項D正確。 【考點定位】牛頓第二定律、功率、動能定理 【名師點睛】此題是力學綜合問題，考查牛頓第二定律、功率以及動能定理等知識點；解題時要能正確選擇研究對象，靈活運用整體法及隔離法列方程；注意當功率一定時，牽引力等于阻力的情況，速度最大。 7．【2016·浙江卷】如圖所示為一滑草場。某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分

26、別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為。質量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端（不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，，）。則 A．動摩擦因數(shù) B．載人滑草車最大速度為 C．載人滑草車克服摩擦力做功為mgh D．載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為 【答案】AB 【考點定位】動能定理；牛頓第二定律的應用 【名師點睛】此題以娛樂場中的滑草場為背景，考查了牛頓第二定律的綜合應用及動能定理。解本題的關鍵是分析物體運動的物理過程及受力情況，正確選擇合適的物理規(guī)律列出方程解答。此題難度中等，考查學生利用物理

27、知識解決實際問題的能力。 8．【2016·全國新課標Ⅱ卷】如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經過了N點。已知M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球從M點運動到N點的過程中 A．彈力對小球先做正功后做負功 B．有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度 C．彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零 D．小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差 【答案】BCD 【解析】因M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<，知M處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，N處的彈簧

28、處于伸長狀態(tài)，則彈簧的彈力對小球先做負功后正功，選項A錯誤。當彈簧水平時，豎直方向的力只有重力，加速度為g，當豎直方向的合外力為mg時，加速度為也g，則有兩個時刻的加速度大小等于g，選項B正確；彈簧長度最短時，即彈簧水平，彈力與速度垂直，則做功的功率為零，選項C正確； M→N由動能定理，因M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，則由彈力做功特點知，即，選項D正確，故選BCD。 【考點定位】牛頓第二定律、能量守恒定律 【名師點睛】此題是牛頓第二定律和動能定理的綜合應用問題；解題時要認真分析物體的受力情況，尤其是彈力變化情況，結合功的概念及牛頓第二定律來討論；注意彈簧彈力相等時，無論是壓縮狀態(tài)還是拉伸狀態(tài)，彈性勢能相等。 二、非選擇題 9．【2016·上海卷】地面上物體在變力F作用下由靜止開始豎直向上運動，力F隨高度x的變化關系如圖所示，物體能上升的最大高度為h，h