2025届高考物理一轮复习专题训练 功和机械能

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 功和机械能，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，某人从距山脚高为H处将质量为m的石子以速率抛出。不计空气阻力，重力加速度大小为g。当石子下落到距地面高为h处时，其动能为( )
A.B.
C.D.
2．“笛音雷”是春节期间常放的一种鞭炮，其着火后一段时间内的速度一时间图像如图所示（取竖直向上为正方向），其中时刻为“笛音雷”起飞时刻、DE段是斜率大小为重力加速度g的直线。不计空气阻力，则关于“笛音雷”的运动，下列说法正确的是( )
A.“笛音雷”在时刻上升至最高点
B.时间内“笛音雷”做自由落体运动
C.时间内“笛音雷”的平均速度为
D.时间内“笛音雷”的平均速度
3．人用绳子通过光滑定滑轮拉静止在地面上的物体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上升高度h后到达如图所示位置时，此时绳与竖直杆的夹角为θ。已知重力加速度为g，则( )
A.此时物体A的速度为
B.此时物体A的速度为
C.该过程中绳对物体A做的功为
D.该过程中绳对物体A做的功为
4．如图所示，两个互相垂直的力和作用在同一物体上，使物体运动，物体发生一段位移后，力对物体做功为4J，力对物体做功为3J，则力与的合力对物体做功为( )
A.7JB.5JD.1J
5．如图所示，质量为m、内壁光滑的圆管用轻绳竖直悬吊在天花板上，质量分别为2m、m的小球甲、乙（均可视为质点）在圆管内逆时针运动，两小球的直径略小于圆管的内径.已知两球圆周运动的轨道半径为R，且经过最低点时的速率相等，当小球乙位于圆管最低点时小球甲刚好位于最高点，此时轻绳的拉力大小为mg（g为重力加速度）.则两球在最低点的速率为( )
A.B.C.D.
6．质量为的汽车由静止开始沿水平公路直线行驶，当速度达到某数值后关闭发动机滑行，汽车的速度与时间的关系图像如图所示，汽车关闭发动机前瞬间牵引力的功率为( )
A.150 kWB.100 kWC.75 kWD.50 kW
7．近年来，机器人逐渐走入我们的生活。如图所示，某科技小组在研究机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端电压为、通过的电流为时，电动机没有转动。当电动机两端电压为、通过的电流为时，电动机正常转动。则这台电动机正常工作时的输出功率为( )
A.B.C.D.
8．如图所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，一铁球从弹簧的正上方h高处由静止释放.以铁球释放点为原点，竖直向下为正方向，分别用y、和E表示铁球的位移、动能和机械能.不计空气阻力，弹簧在弹性限度内.关于铁球从释放到最低点的过程中，其或图像可能正确的是( )
A.B.C.D.
9．如图所示，长直木板右端垫高制作成斜面，木板左端点与水平面在A点平滑连接，右端点在O正上方。一小木块从斜面顶端由静止下滑，到达水平面上的B点停下，小木块与木板、水平面间的动摩擦因数相同。现用相同材质、不同长度的木板按图甲乙丙丁放置，则( )
A.图甲中小木块将停在B点左侧
B.图乙中小木块将停在B点左侧
C.图丙中小木块将停在B点左侧
D.图丁中小木块将停在B点正上方的木板上
10．功率的单位瓦特用基本单位表示应为( )
A.B.C.D.
11．竞速游泳的出发技术十分重要，如图，某运动员两次跳离出发台时仅速度方向不同，若将运动员视作质点，不计空气阻力。相比之下，第1次起跳( )
A.最高点速度较大B.在空中运动时间较长
C.入水时速度较大D.入水点离出发点较远
12．如图所示，一名滑雪爱好者从离地高的山坡上A点由静止沿两段坡度不同的直雪道AD、DC滑下，滑到坡底C时的速度大小，已知滑雪爱好者的质量，滑雪板与雪道间的动摩擦因数，BC间的距离，重力加速度，忽略在D点损失的机械能，则下滑过程中滑雪爱好者做的功为( )
A.3000JB.4000JC.5000JD.6000J
二、多选题
13．如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为和的两物块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，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得( )
A.在、时刻两物块达到共同速度，且弹簧都处于伸长状态
B.从到时刻弹簧由伸长状态恢复到原长
C.两物体的质量之比为
D.在时刻A与B的动能之比为
14．如图所示，木块质量为m，两个轻质弹簧1、2的劲度系数分别为、，弹簧与木块、地面各接触点都栓连，整个系统静止。在弹簧1的上端A点施加竖直向上的拉力，将木块缓慢提起，停止时弹簧2的弹力大小变为原来的一半，则在这一过程中A点向上移动的距离可能为( )
A.B.C.D.
15．如图所示，一半径为R的光滑圆环竖直固定在能提供水平向右的恒定风力的风洞中。一质量为m的小球穿在圆环上，若小球静止时处于如图所示的A点，已知与水平方向的夹角为，现在A点给小球某一初速度，发现小球恰好能做完整的圆周运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.风力大小为B.小球在A点的初速度为
C.小球在最低点C的速度为D.小球在最高点B的速度为
三、填空题
16．一个同学正在练习篮球，若篮球离开手时速度方向竖直向下，底部距离地面，已知篮球直径为，质量为，若以地面为零势能面，篮球离开手时，重力势能为_______J。（重力加速度）
17．某学习兴趣小组利用小球从一定高度落下过程中拍得的一段频闪照片来验证机械能守恒定律。某同学拍得的一段频闪照片如图所示，频闪的频率为f，图中背景方格的实际长度均为L。则小球落到A处的速度大小为___________；小球落到B处的速度大小为___________，已知当地的重力加速度为g，只要满足___________条件，则说明小球从A处下落到B处的过程中机械能守恒。（用题中所给物理量的符号表示）
四、计算题
18．如图所示，带孔物块A穿在竖直固定的细杆上，不可伸长的轻质柔软细绳一端连接物块A，另一端跨过轻质定滑轮连接物块B，用手将物块A向上移动到与定滑轮等高处由静止释放后，两物块开始在竖直方向上做往复运动。已知物块A的质量为m，物块B的质量为2m，定滑轮到细杆的距离为L，细绳的长度为2L，重力加速度大小为g，忽略一切阻力，定滑轮大小不计，两物块均可视为质点，求：
（1）物块A下降的最大高度h；
（2）物块A、B处于同一高度时物块B的动能；
（3）物块A、B的总动能最大时物块A的动能。
参考答案
1．答案：B
解析：根据动能定理可得解得石子下落到距地面高为h处时，其动能为故选B。
2．答案：D
解析：A.由图可知，时间内“笛音雷”的速度一直为正值，表明其速度方向始终向上，可知，“笛音雷”在时刻并没有上升至最高点，上升至最高点应该在时刻之后，故A错误；B.时间内“笛音雷”速度方向向上，图像斜率为一恒定的负值，表明时间内“笛音雷”实际上是在向上做竖直上抛运动，其加速度就是重力加速度g，故B错误；C.将A、B用直线连起来，该直线代表匀加速直线运动，其平均速度为，而AB线段与横轴所围的面积大于AB曲线与横轴所围的面积，该面积表示位移，根据可知，直线代表的匀加速直线运动的平均速度大于AB曲线代表的变加速直线运动的平均速度，即时间内“笛音雷”的平均速度小于号，故C错误；D.根据上述，时间内“笛音雷”做竖直上抛运动，做匀变速直线运动，故平均速度为故D正确。故选D。
3．答案：D
解析：AB.将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示
拉绳子的速度等于A沿绳子方向的分速度，根据平行四边形定则得，实际速度
AB错误；
CD.在A上升的过程中根据动能定理有
即绳对A做的功为
C错误，D正确。
故选D。
4．答案：A
解析：力与的合力对物体做功为
故选A。
5．答案：D
解析：设两球在最低点的速率为，则甲、乙两球在最低点时，由牛顿第二定律得、，小球甲从最低点运动到最高点的过程中，由机械能守恒定律得，则小球甲在最高点时有，由题意可知，联立以上可解得，D正确，ABC错误.
6．答案：A
解析：根据图像可得关闭发动机后的加速度大小
根据牛顿第二定律可得汽车受到的阻力
汽车加速阶段的加速度大小
根据牛顿第二定律
解得汽车的牵引力
汽车关闭发动机前瞬间牵引力的功率
故选A。
7．答案：B
解析：电动机内阻为，这台电动机正常工作时的输出功率为，解得，故选B。
8．答案：C
解析：AB.整个过程中，机械能守恒，始终不变，AB均错误；
CD.没接触弹簧之前，动能等于重力势能，即
接触弹簧后，重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能，当重力等于弹力时，动能达到最大值，而后动能才逐渐减小，故C正确，D错误。
故选C。
9．答案：A
解析：BC.设斜面的长度为，倾角为θ，小木块的最终停止点到斜面底端的距离为，小木块的释放点到水平面的高度为h，则小木块由释放到停止的整个过程中，根据动能定理，有
整理，得
式中即为小木块的释放点到最终停止点的水平距离，设，则
显然，只要释放点到水平面的高度h不变，x不变，即图乙、丙中的小木块仍将停在B点，故B、C错误；
A.图甲中小木块的释放点到水平面的高度大于h，由可知，x也将变大，即小木块将停在B点左侧，故A正确；
D.由得
丁图中斜面底端在B点左侧，即
即
即小木块所受重力沿斜面向下的分力小于滑动摩擦力，故小木块释放后不会下滑，故D错误。
故选A。
10．答案：D
解析：根据，，，则有，利用单位运算可知，功率的单位瓦特用基本单位表示应为。故选D。
11．答案：B
解析：A.由于运动员在最高点时，竖直方向上的速度为零（因为竖直方向上是竖直上抛运动，到达最高点时速度为零），所以最高点的速度就等于水平方向上的速度。由图可知第1次起跳比第2次起跳时速度与水平方向的夹角大，故第1次水平方向上的分速度小，因此最高点速度较小，故A错误；B.设运动员的初速度为，跳台高出水面H，初速度与水平方向的夹角为θ，那么运动员在空中的运动时间t可以由竖直方向上的竖直上抛运动决定，当抛到最高点时发生的时间为，由加速度公式变换得，当运动员从最高点落到跳台高度时，发生的时间为，运动员从跳台高度处再继续落入水面时，发生的时间为，则有位移公式有，当运动员落到跳台高度时竖直方向的速度为，以上解得，所以运动员在空中运动时间为，由此可以得出初速度与水平方向的夹角θ越大，在空中运动时间越长，故B正确；C.由于机械能守恒，运动员在起跳时的动能和势能之和等于入水时的动能和势能之和（这里势能都为零，因为都是相对于出发台的高度）。而两次起跳的初动能是相同的，所以入水时的动能也是相同的，因此入水时速度大小相等，选项C错误；D.入水点离出发点的距离可以定性的解题思路，速度大小相同的情况下，当起跳时的速度与水平方向的夹角为45°时，入水点离出发点最远。如果第2次起跳的速度与水平方向的夹角45°时，入水点离出发点相比第1次远，故D错误。故选B。
12．答案：A
解析：根据动能定理有，即，求得；
A.3000J，与结论相符，选项A正确；
B.4000J，与结论不相符，选项B错误；
C.5000J，与结论不相符，选项C错误；
D.6000J，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
13．答案：BD
解析：AB.根据图乙可知，在时刻两物块达到共同速度1m/s，初始时刻A速度大于B，故可知，时刻处于压缩状态，图像面积代表位移，时刻弹簧处于伸长状态，在时刻回到初始状态，所以从到时刻弹簧由伸长状态恢复到原长，故A错误;B正确;C.系统动量守恒共速为1m/s，解得：故C错误;D.在时刻A与B的动能之比为故D正确。故选BD。
14．答案：CD
解析：
15．答案：AC
解析：
16．答案：3.6
解析：以地面为零势能面，篮球的中心到地面的高度为
则篮球离开手时，重力势能为
17．答案：；；
解析：相邻点迹之间的时间间隔，根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度;小球在A位置的速度为，小球在B位置的速度为，小球从A位置下落到B位置的过程中，小球下落的高度，重力势能的减少量为，动能的增加量为，代入数据解得，如果机械能守恒，则重力势能的减少量等于动能的增加量，即，联立解得，因此只要满足，则说明小球从A处下落到B处的过程中机械能守恒。
18．答案：（1）（2）（3）
解析：本题考查动能定理的综合应用，目的是考查学生的模型建构能力。
（1）释放瞬间系统总动能为零，物块A下降到最低点时，系统总动能又为零，因此物块A减少的重力势能等于物块B增加的重力势能，有
解得。
（2）设物块处于同一高度时定滑轮左侧细绳与水平方向所成的角为β，物块B的速度大小为，有
解得。
（3）设定滑轮左侧细绳与水平方向所成的角为θ时，物块A的速度大小为，物块A的动能为，则有
令，显然k为第一象限内单位圆上的点与定点连线的斜率，如图所示，易得k的最大值为，此时
解得。