高考物理真题分项汇编（3年（2021-2023）（北京专用）专题06 功和能

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专题06 功和能

1.（2023·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

2.（2021·北京卷）如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（　　）

A．在ab段汽车的输出功率逐渐减小 B．汽车在ab段的输出功率比bc段的大
C．在cd段汽车的输出功率逐渐减小 D．汽车在cd段的输出功率比bc段的大


一、单选题
1.（2023·清华附中·校考三模）在惯性参考系中，力对质点所做功仅取决于质点的初始位置和末位置，而与质点通过的路径无关，这种力称为保守力，重力、弹簧弹力、静电力、万有引力等均为保守力。保守力做功的特点决定了质点在惯性系中的每一个位置都有一种由该位置确定的能量，称为势能；势能随位置变化的曲线称为势能曲线。如图所示为两个势能曲线，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中势能为零的位置，质点所受保守力为零
B．图甲中质点所受保守力的方向沿x轴的正方向
C．图乙中质点从x1运动到x2的过程中保守力做正功
D．图乙中质点在x1位置，所受保守力大于质点在x2位置所受保守力

2.（2023·北大附中·校考三模）复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（    ）

A．牵引力保持不变 B．加速度逐渐变大
C．牵引力的功率 D．牵引力做功

3.（2023·北京房山·统考二模）将传感器安装在蹦极运动员身上，可以测量出运动员在不同时刻下落的高度及速度，如图甲所示。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的v-x图像。下列说法正确的是（　　）

A．运动员下落整个过程中加速度保持不变
B．运动员下落整个过程中机械能守恒
C．运动员下落15m时，弹性绳的拉力等于运动员的重力
D．弹性绳达到原长，运动员的动能开始减小

4.（2023·北京门头沟·统考二模）一水平轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度3m/s，此后两物块的速度随时间变化的规律如图所示，从图像信息可得（　　）

A．在t1、t3时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都是处于压缩状态
B．从t1到t3时刻弹簧由压缩状态恢复到原长
C．两物体的质量之比为m1:m2＝1:3
D．在t2时刻A与B的动能之比为Ek1:Ek2＝1:8

5.（2023·北京门头沟·统考二模）如图所示，质量相等的A、B两个小球沿着倾角不同的两个光滑固定斜面从同一高度静止下滑，关于A、B两物体在斜面上的运动，下列说法正确的是（　　）

A．重力做功的平均功率相等 B．动能的变化量相同
C．速度的变化相同 D．运动到斜面底端时重力的瞬时功率相等

6.（2023·北京朝阳·统考一模）质量为m的同学原地跳绳时，上下运动，其速度大小v随时间t的变化图像如图所示。重力加速度为g。则（　　）

A. 0~内，该同学的最大速度约为
B. 0~内，该同学上升的最大高度约为
C. 该同学克服重力做功的平均功率约为
D. 每跳一次，地面对该同学所做的功约为

7．（2023·北京东城·统考一模）如图甲所示，一物块以一定的初速度冲上倾角为30°的固定斜面，物块在斜面上运动的过程中，其动能与运动路程s的关系如图乙所示。已知物块所受的摩擦力大小恒定，g取10。下列说法正确的是（ ）

A. 物块质量为0.7
B. 物块所受摩擦力大小为0.4N
C. 0~20m过程中，物块克服摩擦力做功为40J
D. 0~10m过程中与10m~20m过程中物块所受合力之比为3∶4

8．（2023·北京海淀八模（一））如图所示，质量分别为m和3m的小物块A和B，用劲度系数为k轻质弹簧连接后放在水平地面上，A通过一根水平轻绳连接到墙上。A、B与地面间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将B向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，B恰好能保持静止，弹簧形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。下列判断正确的是（　　）

A. 物块B向右移动的最大距离为
B. 若剪断轻绳，A在随后的运动过程中相对于其初位置的最大位移大小
C. 若剪断轻绳，A在随后的运动过程中通过的总路程为
D. 若剪断轻绳，A最终会静止时弹簧处于伸长状态，其伸长量为

9．（2023·北京海淀八模（二））如图甲所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长，取斜面底端为重力势能的零势点，已知上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 木块上滑过程中，重力势能增加了
B. 木块受到的摩擦力大小为
C. 木块的重力大小为
D. 木块与斜面间的动摩擦因数为

10．（2023·北京海淀八模（三））某同学将手中的弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的Ek-h图像如图所示，则下列判断正确的是（　　）

A. 弹簧原长为h1
B. 弹簧最大弹性势能大小为Ekm
C. O到h3之间弹簧的弹力先增加再减小
D. h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小

11．（2023·北京海淀八模（四））我国早在3000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒的半径为R，质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为，桶中水的质量为m。井中水面与井口的高度差为H，重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。下列分析判断正确的是（ ）

A. 若人以恒定以像速度匀速转动卷筒，则水桶上升的速度为
B. 若人以恒定功率P转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，水桶上升过程的最大速度为
C. 空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，水桶落到水面时的速度大小
D. 忽略提水过程中水面高度的变化，水桶从图示位置缓慢上升高度H，人做的功

12．（2023·北京西城·统考一模）如图所示，将拱形桥面近似看作圆弧面，一辆汽车以恒定速率通过桥面，其中a、c两点高度相同，b点为桥面的最高点．假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变．下列说法正确的是（ ）

A. 在段汽车对桥面的压力大小不变
B. 在段汽车对桥面的压力逐渐增大
C. 在段汽车的输出功率逐渐增大
D. 在段汽车发动机做功比段多

13．（2023·北京延庆·统考一模）如图甲所示，物体以一定初速度从倾角的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为。选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能随高度h的变化如图乙所示。，，。则（　　）

A. 物体的质量
B. 物体与斜面间的动摩擦因数
C. 物体上升过程的加速度大小
D. 物体回到斜面底端时的动能

14．（2023·北京汇文中学·校考一模）质量为m的小球用长为l的细线悬于A点，初始时刻使小球在水平面内以角速度ω做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g。由于空气阻力作用，小球的运动状态缓慢变化，最终静止在A点的正下方，在此过程中（　　）

A. 绳的拉力始终小于等于mg
B. 小球的线速度始终小于等于ωlsinθ
C. 空气阻力做的功为mgl（1-cosθ）
D. 重力做的功为mgl（1-cosθ）

15．（2023·北京四中·校考一模）一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取。则（　　）

A. 物块下滑过程中机械能守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物块下滑时加速度的大小为 D. 当物块下滑2.0m时机械能损失了12J

16．（2023·北京海淀·统考一模）如图所示，轻杆的一端固定在通过O点的水平转轴上，另一端固定一小球，轻杆绕O点在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，其中A点为最高点、C点为最低点，B点与O点等高，下列说法正确的是（　　）

A. 小球经过A点时，所受杆的作用力一定竖直向下
B. 小球经过B点时，所受杆的作用力沿着BO方向
C. 从A点到C点的过程，小球重力的功率保持不变
D. 从A点到C点的过程，杆对小球的作用力做负功

17．（2023·北京海淀·统考一模）如图所示，轻弹簧下端连接一重物，用手托住重物并使弹簧处于压缩状态。然后手与重物一同缓慢下降，直至重物与手分离并保持静止。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 弹簧的弹性势能与物体的重力势能之和先减少再增加
B. 弹簧对重物做的功等于重物机械能的变化量
C. 重物对手的压力随下降的距离均匀变化
D. 手对重物做的功一定等于重物重力势能的变化量

18.（2023·昌平区市级名校·联考）如图所示，在光滑水平桌面内，固定有光滑轨道，其中半圆轨道与直轨道相切于点，物体受到与平行的水平拉力，从静止开始运动，拉力的大小满足如图乙所示（以为坐标原点，拉力从指向为正方向）。若，，半圆轨道的半径，重力加速度取。则下列说法中正确的是（　　）

A．拉力从到做功为
B．物体从到过程中，所受的合外力为0
C．物体能够到达点，且速度大小为
D．物体能够到达点，且速度大小为

19．（2023·北京朝阳·统考二模）电动平衡车作为一种电力驱动的运输载具，被广泛应用在娱乐、代步、安保巡逻等领域。某人站在平衡车上以初速度在水平地面上沿直线做加速运动，经历时间t达到最大速度，此过程电动机的输出功率恒为额定功率P。已知人与车整体的质量为m，所受阻力的大小恒为f。则（　　）
A.
B. 车速为时的加速度大小为
C. 人与车在时间t内的位移大小等于
D. 在时间t内阻力做的功为

20．（2023·北京十二中·校考模拟）2018年1月12日，我国成功发射北斗三号组网卫星．如图为发射卫星的示意图，先将卫星发射到半径为r的圆轨道上做圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为2r的圆轨道．已知卫星在椭圆轨道时距地球的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为M，引力常量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(忽略卫星的质量变化)（ ）

A．
B．
C．
D．

21．（2023·北京中关村中学·校考模拟）背越式跳高采用弧线助跑，距离长，速度快，动作舒展大方。如图所示是某运动员背越式跳高过程的分解图，由图可估算出运动员在跃起过程中起跳的竖直速度大约为

A．2m/s B．5m/s C．8m/s D．11m/s

22．（2023·北京中关村中学·校考模拟）如图所示，两个完全相同的小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出，下列说法正确的是（　　）

A．两小球落地时的速度相同
B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同
C．从开始运动至落地，重力对两小球做功相同
D．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同

23．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，水平传送带的质量，两端点间距离，传送带以加速度由静止开始顺时针加速运转的同时，将一质量为的滑块（可视为质点）无初速度地轻放在点处，已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.1，取，电动机的内阻不计。传送带加速到的速度时立即开始做匀速转动而后速率将始终保持不变，则滑块从运动到的过程中（ ）

A．系统产生的热量为
B．滑块机械能的增加量为
C．滑块与传送带相对运动的时间是
D．传送滑块过程中电动机输出的电能为

24．（2023·北京十二中·校考模拟）一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动，某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的小物块，如图甲所示，以此时为计时起点t=0，小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系如图乙所示，图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，v1>v2，已知传送带的速度保持不变，则（ ）

A．小物块与传送带间的动摩擦因数μv2，已知传送带的速度保持不变，则（ ）

A. 小物块与传送带间的动摩擦因数μ