考點9 功和能-五年（2020-2024年）高考物理真題專項分類匯編

五年（2020-2024）高考真題專項分類匯編PAGEPAGE15考點9功和能—五年（2020—2024年）高考物理真題專項分類匯編一、單選題1．[2024年浙江高考真題]一個音樂噴泉噴頭出水口的橫截面積為，噴水速度約為10m/s，水的密度為，則該噴頭噴水的功率約為()A.10W B.20W C.100W D.200W2．[2024年安徽高考真題]某同學(xué)參加戶外拓展活動，遵照安全規(guī)范，坐在滑板上，從高為h的粗糙斜坡頂端由靜止下滑，至底端時速度為v.已知人與滑板的總質(zhì)量為m，可視為質(zhì)點.重力加速度大小為g，不計空氣阻力.則此過程中人與滑板克服摩擦力做的功為()A. B. C. D.3．[2023年湖北高考真題]兩節(jié)動車的額定功率分別為和，在某平直鐵軌上能達(dá)到的最大速度分別為和?，F(xiàn)將它們編成動車組，設(shè)每節(jié)動車運行時受到的阻力在編組前后不變，則該動車組在此鐵軌上能達(dá)到的最大速度為()A. B. C. D.4．[2023年山東高考真題]《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場景.引水過程簡化如下：兩個半徑均為R的水輪，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有n個，與水輪間無相對滑動.每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為m的水，其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則筒車對灌入稻田的水做功的功率為()A. B. C. D.5．[2023年浙江高考真題]鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運動時的加速度大小a、速度大小v、動能和機械能E隨運動時間t的變化關(guān)系中，正確的是()A. B.C. D.二、多選題6．[2024年湖北高考真題]如圖所示，在光滑水平面上靜止放置一質(zhì)量為M、長為L的木塊，質(zhì)量為m的子彈水平射入木塊。設(shè)子彈在木塊內(nèi)運動過程中受到的阻力不變，其大小f與射入初速度大小成正比，即（k為已知常量）。改變子彈的初速度大小，若木塊獲得的速度最大，則()A.子彈的初速度大小為B.子彈在木塊中運動的時間為C.木塊和子彈損失的總動能為D.木塊在加速過程中運動的距離為7．[2023年廣東高考真題]人們用滑道從高處向低處運送貨物。如圖所示，可看作質(zhì)點的貨物從圓弧滑道頂端P點靜止釋放，沿滑道運動到圓弧末端Q點時速度大小為6m/s。已知貨物質(zhì)量為20kg，滑道高度h為4m，且過Q點的切線水平，重力加速度取。關(guān)于貨物從P點運動到Q點的過程，下列說法正確的有()A.重力做的功為360JB.克服阻力做的功為440JC.經(jīng)過Q點時向心加速度大小為D.經(jīng)過Q點時對軌道的壓力大小為380N8．[2023年重慶高考真題]某實驗小組測得在豎直方向飛行的無人機飛行高度y隨時間t的變化曲線如圖所示，為曲線上的點，段可視為兩段直線，其方程分別為和。無人機及其載物的總質(zhì)量為2kg，取豎直向上為正方向。則()A.EF段無人機的速度大小為4m/sB.FM段無人機內(nèi)的裝載物處于失重狀態(tài)C.FN段無人機和裝載物總動量變化量大小為4kg·m/sD.MN段無人機機械能守恒9．[2022年重慶高考真題]一物塊在傾角為45°的固定斜面上受到方向與斜面平行、大小與摩擦力相等的拉力作用，由靜止開始沿斜面向下做勻變速直線運動，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)處處相同。若拉力沿斜面向下時，物塊滑到底端的過程中重力和摩擦力對物塊做功隨時間的變化分別如圖曲線①、②所示，則()A.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為B.當(dāng)拉力沿斜面向上，重力做功為9J時，物塊動能為3JC.當(dāng)拉力分別沿斜面向上和向下時，物塊的加速度大小之比為1:3D.當(dāng)拉力分別沿斜面向上和向下時，物塊滑到底端時的動量大小之比為三、計算題10．[2024年湖北高考真題]如圖所示，水平傳送帶以5m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶左右兩端的距離為3.6m。傳送帶右端的正上方有一懸點O，用長為0.3m、不可伸長的輕繩懸掛一質(zhì)量為0.2kg的小球，小球與傳送帶上表面平齊但不接觸。在O點右側(cè)的P點固定一釘子，P點與O點等高。將質(zhì)量為0.10kg的小物塊無初速輕放在傳送帶左端，小物塊運動到右端與小球正碰，碰撞時間極短，碰后瞬間小物塊的速度大小為1m/s、方向水平向左。小球碰后繞O點做圓周運動，當(dāng)輕繩被釘子擋住后，小球繼續(xù)繞P點向上運動。已知小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度大小。（1）求小物塊與小球碰撞前瞬間，小物塊的速度大小。（2）求小物塊與小球碰撞過程中，兩者構(gòu)成的系統(tǒng)損失的總動能。（3）若小球運動到P點正上方，繩子不松弛，求P點到O點的最小距離。11．[2023年海南高考真題]如圖所示，有一固定的光滑圓弧軌道A，半徑，一質(zhì)量為的小滑塊B從軌道頂端滑下，在其沖上長木板C左端時，給木板一個與小滑塊相同的初速度，已知，間動摩擦因數(shù)，C與地面間的動摩擦因數(shù)，C右端有一個擋板，C長為L。已知g取。（1）B滑到A的底端時對A的壓力是多大？（2）若B未與C右端擋板碰撞，當(dāng)B與地面保持相對靜止時，間因摩擦產(chǎn)生的熱量是多少？（3）在時，B與C右端擋板發(fā)生碰撞，且碰后粘在一起，求B從滑上C到最終停止所用的時間。12．[2024年山東高考真題]如圖甲所示，質(zhì)量為M的軌道靜止在光滑水平面上，軌道水平部分的上表面粗糙，豎直半圓形部分的表面光滑，兩部分在P點平滑連接，Q為軌道的最高點。質(zhì)量為m的小物塊靜置在軌道水平部分上，與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。已知軌道半圓形部分的半徑，重力加速度大小。（1）若軌道固定，小物塊以一定的初速度沿軌道運動到Q點時，受到軌道的彈力大小等于，求小物塊在Q點的速度大小v；（2）若軌道不固定，給軌道施加水平向左的推力F，小物塊處在軌道水平部分時，軌道加速度a與F對應(yīng)關(guān)系如圖乙所示。（ⅰ）求μ和m；（ⅱ）初始時，小物塊靜置在軌道最左端，給軌道施加水平向左的推力，當(dāng)小物塊到P點時撤去F，小物塊從Q點離開軌道時相對地面的速度大小為7m/s。求軌道水平部分的長度L。13．[2024年安徽高考真題]如圖所示，一實驗小車靜止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平軌道與光滑四分之一圓弧軌道。圓弧軌道與水平軌道相切于圓弧軌道最低點，一物塊靜止于小車最左端，一小球用不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線懸掛于O點正下方，并輕靠在物塊右側(cè)?，F(xiàn)將細(xì)線拉直到水平位置時，靜止釋放小球，小球運動到最低點時與物塊發(fā)生彈性碰撞。已知細(xì)線長。小球質(zhì)量。物塊、小車質(zhì)量均為。小車上的水平軌道長。圓弧軌道半徑。小球、物塊均可視為質(zhì)點。不計空氣阻力，重力加速度g取.（1）求小球運動到最低點與物塊碰撞前所受拉力的大??；（2）求小球與物塊碰撞后的瞬間，物塊速度的大小；（3）為使物塊能進(jìn)入圓弧軌道，且在上升階段不脫離小車，求物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ的取值范圍。14．[2023年浙江高考真題]一游戲裝置豎直截面如圖所示，該裝置由固定在水平地面上傾角的直軌道AB、螺旋圓形軌道BCDE、傾角的直軌道EF、水平直軌道FG組成，除FG段外各段軌道均光滑，且各處平滑連接。螺旋圓形軌道與軌道相切于B（E）處。凹槽GHIJ底面HI水平光滑，上面放有一無動力擺渡車，并緊靠在豎直側(cè)壁GH處，擺渡車上表面與直軌道FG、平臺JK位于同一水平面。已知螺旋圓形軌道半徑點高度為長度長度，擺渡車長度、質(zhì)量。將一質(zhì)量也為m的滑塊從傾斜軌道AB上高度處靜止釋放，滑塊在FG段運動時的阻力為其重力的。（擺波車位到豎直側(cè)壁IJ立即靜止，滑塊視為質(zhì)點，不計空氣阻力，，，重力加速度g取）（1）求滑塊過C點的速度大小和軌道對滑塊的作用力大??；（2）擺渡車碰到IJ前，滑塊恰好不脫離擺渡車，求滑塊與擺渡車之間的動摩擦因數(shù)μ；（3）在（2）的條件下，求滑塊從G到J所用的時間t。

——★參考答案★——1．答案：C解析：設(shè)時間內(nèi)從噴頭流出的水的質(zhì)量為噴頭噴水的功率等于時間內(nèi)噴出的水的動能增加量，即聯(lián)立解得故選C。2．答案：D解析：人在下滑的過程中，由動能定理可得可得此過程中人與滑板克服摩擦力做的功為故選D。3．答案：D解析：設(shè)額定功率為的動車受到的阻力大小為，額定功率為的動車受到的阻力大小為，則有，當(dāng)將它們編成動車組后，每節(jié)動車運行時受到的阻力與編組前相等，有，解得該動車組在鐵軌上能達(dá)到的最大速度為，D正確.4．答案：B解析：以n個水筒為研究對象，水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有n個，則筒車對長度l內(nèi)的水筒中流入稻田的水做的總功，做這些功所用時間，做功的功率為，B正確.5．答案：D解析：由題意可知，鉛球被水平推出后做平拋運動，加速度a即為重力加速度，故a不變，A錯誤；設(shè)鉛球初速度大小為，由平拋運動規(guī)律以及速度的合成可知，v與t的關(guān)系為，不是一次函數(shù)關(guān)系，B錯誤；由動能可知，與t是二次函數(shù)關(guān)系，C錯誤；鉛球在空中運動時只受重力，機械能守恒，D正確.6．答案：AD解析：子彈在木塊內(nèi)運動的過程中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)所受合外力為0，所以該系統(tǒng)動量守恒，若子彈沒有射出木塊，則由動量守恒定律有，解得木塊獲得的速度大小為，又子彈的初速度越大，其打入木塊越深，則當(dāng)子彈恰不射出木塊時，木塊獲得的速度最大，此時有，解得；若子彈能夠射出木塊，則有，子彈在木塊內(nèi)運動的過程，對子彈和木塊分別由牛頓第二定律有，根據(jù)位移關(guān)系有，對木塊有，聯(lián)立解得，又越大，t越小，則越小，即隨著的增大，木塊獲得的速度不斷減小。綜上，若木塊獲得的速度最大，則子彈的初速度大小，A正確；子彈在木塊內(nèi)運動的過程，對子彈由動量定理有，解得子彈在木塊中運動的時間，B錯誤；由能量守恒定律可知，木塊和子彈損失的總動能，C錯誤；木塊在加速過程中做勻加速運動，由運動學(xué)規(guī)律有，解得木塊在加速過程中運動的距離，D正確。7．答案：BCD解析：重力做的功，A錯動能定理：，B對在Q點8．答案：AB解析：由于位移-時間圖線的斜率表示速度，則根據(jù)EF段的方程可知，EF段無人機的速度大小為4m/s，A正確；由題圖可知FM段的速度先向上減小后向下增大，則加速度方向始終向下，故該段無人機內(nèi)的裝載物處于失重狀態(tài)，B正確；根據(jù)MN段的方程可知，無人機的速度為-2m/s，則無人機及其裝載物在FM段的動量變化量的大小為，C錯誤；MN段無人機勻速下降，動能不變，重力勢能減小，則機械能減小，D錯誤。9．答案：BC解析：10．答案：（1）5m/s（2）0.3J（3）0.2m解析：（1）設(shè)小物塊的質(zhì)量為m，傳送帶左右兩端的距離為L，小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，小物塊在傳送帶上加速時的加速度大小為a，由牛頓第二定律有設(shè)小物塊到達(dá)傳送帶最右端時的速度大小為，假設(shè)小物塊在傳送帶上一直加速，由運動學(xué)公式有聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得由于，故假設(shè)不成立，小物塊到達(dá)傳送帶右端前已經(jīng)與傳送帶共速，故小物塊與小球碰撞前瞬間的速度大小為（2）設(shè)小球的質(zhì)量為M，碰撞后小物塊與小球的速度大小分別為、，碰撞過程中兩者構(gòu)成的系統(tǒng)損失的總動能為，對小物塊與小球碰撞過程，由動量守恒定律得小物塊與小球碰撞過程中，系統(tǒng)損失的總動能為聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得（3）經(jīng)分析知，小球到達(dá)P點正上方繩子拉力剛好為零時，小球繞P點運動的半徑最大，P點到O點距離最小，設(shè)這種情況下小球運動到P點正上方的速度大小為，P點到O點的距離為x，繩子的長度為l，小球運動到P點正上方時，結(jié)合牛頓第二定律和向心加速度公式有對小球的整個上升過程，由動能定理得聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得11．答案：（1）30N（2）1.6J（3）解析：（1）小滑塊B從軌道頂端下滑到軌道底部的過程，由動能定理有小滑塊B在A的底端時，有解得由牛頓第三定律可知B對A的壓力大小也為30N（2）當(dāng)B滑上C瞬間，的速度相等假設(shè)兩者之間無相對滑動，對整體有解得而B減速的最大加速度故假設(shè)不成立，間會有相對滑動則B的加速度向左，大小為C受B向右的摩擦力和地面向左的摩擦力其加速度滿足解得B向右運動的距離C向右運動的距離間因摩擦產(chǎn)生的熱量解得（3）假設(shè)B還未與C右端擋板發(fā)生碰撞，C就停下，設(shè)C從開始運動到停下用時為，有得此時的位移分別是則，此時由于，所以假設(shè)成立，一定是C停下之后，B才與C右端擋板發(fā)生碰撞設(shè)再經(jīng)時間B與C右端擋板發(fā)生碰撞，有解得（另一解不符合題意，舍去）碰撞前瞬間B的速度大小為碰撞過程由動量守恒定律可得碰撞后速度大小為之后二者一起減速，有，經(jīng)后停下則有解得故總時間12．答案：（1）4m/s（2）（?。?.2；1kg（ⅱ）4.5m解析：（1）對小物塊在Q點，由圓周運動知識有解得（2）（ⅰ）根據(jù)題圖乙分析可知，當(dāng)外力時，軌道與小物塊一起向左加速運動，對整體由牛頓第二定律有變形得結(jié)合題圖乙可知當(dāng)外力時，軌道與小物塊有相對滑動，對軌道由牛頓第二定律有變形得結(jié)合題圖乙可知，聯(lián)立解得，，（ⅱ）根據(jù)題圖乙可知，當(dāng)時，軌道的加速度為，小物塊的加速度為，方向均水平向左設(shè)經(jīng)時間，小物塊運動至軌道上的P點，由運動學(xué)規(guī)律可得此時軌道的速度小物塊在P點時的速度小物塊從P點運動至Q點的過程，小物塊與軌道組成的系統(tǒng)機械能守恒，系統(tǒng)水平方向上動量守恒，取水平向左為速度正方向，則有聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得（另一解不符合題意，舍去）根據(jù)運動學(xué)規(guī)律有解得13．答案：（1）（2）（3）解析：（1）對小球擺動到最低點的過程中，由動能定理解得在最低點，對小球由牛頓第二定律解得小球運動到最低點與物塊碰撞前所受拉力的大小為（2）小球與物塊碰撞過程中，由動量守恒定律和機械能守恒定律解得小球與物塊碰撞后的瞬間，物塊速度的大小為（3）若物塊恰好運動到圓弧軌道的最低點，此時兩者共速，則對物塊與小車整體由水平方向動量守恒由能量守恒定律解得若物塊恰好運動到與圓弧圓心等高的位置，此時兩者