选择题专练(五) 功、功率、功能关系-【鱼跃龙门卷】2025年高考物理试题逐题突破（福建专版）

·物理D· 参考答案及解析 律有 Gmi Gmi T(2L1)2=ma1,解得a1= 一汇：，故B错误。对于三角形三星系统中其中一个星 L2 Gm 2 L2 体，根据万有引力提供向心力，有2 4π2 L度cos30=m:T×cos30,解得T,=2元 3Gm2 ,故C Gmi 正确。对于三角形三星系统中其中一个星体，根据牛顿第二定律有2 L号cos30°-m,a4,解得 d2= 3Gm,故D错误 L 14.AB【解析】由于空间站与月球具有相同的周期，则它们的角速度也相同，根据a=w2r,由于月 球运行的轨道半径较大，则空间站的加速度小于月球的加速度，A正确。根据v=w,则空间站 的线速度小于月球的线速度，B正确。根据F一m仙”r,由于月球质量和运行的轨道半径都较 大，则空间站的向心力小于月球的向心力，C错误。空间站受到月球和地球的万有引力，月球受 到空间站和地球的万有引力，D错误。 15.A【解析】小球撞到斜面时，将速度沿水平方向和竖直方向正交分解，可知tana= ,因此月 gt 球表面的重力加速度为g0。A正确。根据→ GMm-mg,可得月球的质量M=R -,B IGtan a M 3v0 错误。月球的密度p 3R3 4 4πGRtan a C错误。根据mg"可得月球的第一宇宙速应 voR ,D错误。 ttan a 16。C【解析】设卫星轨道半径为r,由万有引力提供向心力G-m二，其中M为地球的质量， 题目条件知其引力势能为E。三一G,联立可得，卫星在r处时的总能量为E=E 2m2- 1 GMm,半径为，时，卫星总能量E,=-G,半径为r,时，其总能量B: 2r 2r1 GMm 2r2 ,由功能关系得，卫星轨道变化过程中克服阻力做的功w,=E,一E,=-GMm+ 2r1 在地球表面有G-g联立可得W,一m(》。 、Mm' 2r3 物理选择题专练（五） 1,CD【解析】滑动摩擦力大小为f=mg=20N,一开始推力大于滑动摩擦力，随着推力的减小， 物体先做加速度逐渐减小的加速运动：当推力减小到20N时，加速度为零，物体的速度达到最 大：之后推力小于滑动摩擦力，物体做加速度逐渐增大的诚速运动，当推力减小为零后，物体做匀 减速运动，故A、B错误。根据F-x图像中图线与横轴所围的面积表示推力做的功，可得运动过 程中推力做的功为W=号×100X4J=20J,故C正确。当推力减小到20N时，加速度为零，物 体的速度达到最大，根据F-x图像可知此时物体的位移为x=3.2m,根据动能定理可得W。一 ·15· 高三逐题突破 工一m。一0，其中W，×100+20)X3.2J=192J,解得物体在运动过程中的最大速 m=8ms,故D正确。 2.AB【解析】根据题意可知，小球所受重力做功的功率P=ngvcos0,在0由30°转到90°的过程 中，cos0逐渐减小，则功率一直减小，故A正确。根据题意，由动能定理有W:十W。=0,可知， 拉力做功等于克服重力做功，克服重力做功的多少等于重力势能的增加量，则拉力F做了多少 功小球的重力势能就增加多少，故B正确。由功能关系可知，拉力F的功率等于重力做功的功 率，当杆与水平方向成60时，拉力的功率为P:=mgco0s60°-2mgoL,放C错误。由功能关系 可知FXmX乞os30°=mg Xl.cos60,所以F=23n 3mg,故D错误。 E B,D【解析】向心加速度为a=Ra',放A错误。相邻竹简打水的时间间隔为1= 昔误。竹筒中的水做匀速圆周运动，合力指向圆心，如图所示，可 故C错误。从C点到B点的过程中，有P=mgv,竹筒的速度在竖直方向上的分量 g v,逐渐减小，重力的功率减小，故D正确。 4.B【解析】当列车匀速行驶时，所受的牵引力等于阻力，即P=fmx,解 ◆(ms)】 得行驶过程中列车受到的阻力为f=P-750×10 N=2.5×10N,故 30 A错误。当列车以v1=15m/s行驶时，对列车由牛顿第二定律F,一f= s ma,其中P=F,v,,联立解得加速度a=0.5m/s2,故B正确。作出列车 运动的04图像，如图所示，由图可知，列车加速过程中的平均速率0十”=15ms,故C错 2 误。列车以最大功率启动，则W=P1=750×103×60×60J≠750kJ,故D错误。 5,D【解析】由a-t图像可知，物体在0~5s做匀加速直线运动，5s时物体的速度为v1=at1= 2×5m/s=10m/s,由于5s后物体继续做加速度逐渐减小的加速运动，可知物体在0~10s内 运动的最大速度大于10ms,故A错误。由a-t图像可知，在5s时，起重机功率达到最大功率， 根据牛顿第二定律可得F一mg=ma,解得F=1800N,则起重机的额定功率为P=Fv1= )W三18000W,故B错误。05s内，物体的位移为z,=?,=。5正 5s内起重机对物体做的功为W,=Fx1=1800×25J=45000J,5~10s内起重机保持额定功 率不变，则5~10s内起重机对物体做的功W,=Pt=18000×5J=90000J,可得W:=2W: 故C错误，D正确。 6.C【解析】物块从A点到B点做平抛运动，水平方向是匀速直线运动，物块从A点水平抛出，恰 好在B点无碰撞地进入倾斜传送带，可知物块在B点的速度与传送带速度相同，则物块在传送 带上水平速度不变，A正确，不符合题意：物块在传送带上由于重力作用，若物块受摩擦力方向沿 传送带向下，则物块速度会继续增大，且加速度有可能大于重力加速度，B正确，不符合题意：物 块从A到B,设物块位移与水平方向夹角为a,由动能定理可得ngr tan a=Ek一Eo,可得 Ek=Eo十mgx1tana,C错误，符合题意：物块从A到B,机械能守恒，在传送带上可能由于有摩 擦力对物块做负功，物块的机械能随位移x减小，D正确，不符合题意。 7.D【解析】从B到A过程中，小球除受重力外还受弹簧对小球的弹力，且弹力做正功，故小球的 重力势能、动能与弹簧的弹性势能发生了相互转化，故A错误。从B到A过程中，弹簧弹力和重 ·16 ·物理D· 参考答案及解析 力平衡位置处动能最大，合力对小球先做正功后做负功，小球的动能先增大后减小，故B错误。 从B到A过程中，由于弹簧的劲度系数未知，小球受力平衡的位置无法确定，不一定是在C点达 到最大动能，故C错误。因为从B到C过程弹簧的平均作用力大于从C到A过程弹簧的平均 作用力，两过程位移大小相等，故从B到C过程弹簧弹力对小球做的功大于从C到A过程弹簧 弹力对小球做的功，故D正确。 8.C【解析】机械能E与位移x的关系图像切线的斜率表示拉力F的大小，由图可知，x1处图像 切线的斜率最大，则说明此时拉力最大，在0~x1过程中物体所受拉力逐渐增大，x1~x2过程 中，拉力减小，x:处所受拉力为零，故A错误。x,一x2过程中，拉力减小，x2处所受拉力为零， 则在这一过程中物体应先加速后减速，则说明最大速度一定不在x1处，故B错误。x,~x:过程 中，物体先加速后减速，故动能先增大后减小：x2~x3的过程机械能不变，拉力为零，物体在重力 作用下做减速运动，动能继续减小，故在x1~x过程中，物体的动能先增大后减小，故C正确。 由图像可知，0~x:过程中，拉力先增大后减小，直到变为零，则物体受到的合力应先增大，后减 小，减小到零后，再反向增大，即加速度应先增大，后减小，再反向增大，故D错误。 9.D【解析】a球和b球组成的系统除重力外没有其他力做功，只有a球和b球的动能和重力势能 相互转换，因此a球和b球所组成的系统机械能守恒，a球能回到初始位置，故A错误。a球在 最低点速度为零，a球从释放运动至最低点的过程中，设杆对小球4做的功为W,由动能定理，有 0,解得W三一mg(号+1)，故B错误。设轻杆L禾 由运动关系可知vcos0=v.sinO,则v%=v.tan0,可知当b球的速度为零时，轻杆L处于水平 位置且与杆L2平行，则此时a球在竖直方向只受重力mg,因此a球的加速度大小为g,故C错 误。当杆L和杆L1第一次平行时，球运动到最低点，b球运动到L1和L:交点位置，b球的速 到最大，此时a球的速度为0，因此由系统机械能守恒有mg(号1+1)=)m,解得 √(2+2)gl,故D正确。 10.D【解析】从释放小球到a、b两球都滑到水平轨道上，两球组成的系统满足机械能守恒，则有 mgR十mg(L十R)=2×2m0,解得两球都滑到水平轨道上时，a、b两球的速度大小均为0 石m,s,从释放小球到a、b两球都滑到水平轨道上，对a球根据动能定理可得mgR十W:= 2m,解得W行=0.4小，可知整个过程中轻杆对a球做功0.4J,则a球下滑过程中机械能不守 恒，故A、B错误，D正确。从释放小球到a、b两球都滑到水平轨道上的过程中由于轻杆对a球 做正功，所以轻杆对b球做负功，故C错误。 11.D【解析】撒去拉力F的瞬间，小球A受竖直向下的重力，沿杆方向的弹力和沿绳方向的拉 力，合外力不可能为零，加速度不为零，故A错误。由于轻杆连着较链，因此杆对小球A的拉力 始终沿杆的方向与小球A的速度垂直，因此轻杆对小球A不做功，故B错误。由于小球A绕 铰链做圆周运动，当轻杆水平时，小球A水平方向合力指向M,故杆对小球A的拉力大于绳对 小球A的拉力，故C错误。设当轻杆水平时，小球A的速度为，此时小球B的速度为零，小球 1 A下落的高度为。L,小球B下降的高度为(2-3)L,根据系统机械能守恒，有2g×2L十 mg(2-3)L=2×2m0,解得v=√3-3)gL,故D正确。 ·17 高三逐题突破 12.A【解析】设B球刚落地时，A、B的速度大小为，此后A球做竖直上抛运动，根据题意有 2g一2，解得0=√，故C错误。设轻绳对A球的拉力做的功为W,根据动能定理可得W v21 mgh=- 2,解得W一。mgh,故D错误。设B球的质量为M,在B球落地前的过程，根 统机械能守恒可得Mgh一mgh=Mw+2m,解得M=3m,故A正确。设轻绳对B球的 拉力数的功为W,根据动能定理可得W'+Mgh=2Mw,解得W=一多mgh,故B错误。 13.A【解析】当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大，此时A的加速度为零，则mAg= T=2 mng sin30°，解得A的质量m4=m,选项A正确。释放A的瞬间，A、B的加速度相等，均 为a=mg。1 一2m=2g,选项B错误。开始时弹簧被压缩了△，=mgs1n30 ，C刚要离开挡板时弹簧 伸长了△r2=mgsin30° ,则在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，B运动位移为△x=△x1十 k △：-，选项C错误。在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，弹簧的弹力对系统先做正 功，后做负功，则由A、B组成的系统机械能先增大后减小，选项D错误。 14.ACD【解析】小球经过B点时速度达到最大值，可知在B点时受力平衡，则有mg=kh1,小球 做简谐运动，位移大小关于平衡位置对称，即h,=h,弹簧的劲度系数为k=m5=g,故A正 h1 h2 确。小球下降到B位置时，重力势能减小量为mgh:,且减小的重力势能转化为小球的动能和 弹簧的弹性势能，则在位置B时的动能小于mgh1,故B错误。在最高点A时小球的重力势能 转化为在最低点C时弹簧的弹性势能，可知弹性势能的最大值为mg(1十hz),故C正确。从 A到C过程中，小球的机械能和弹簧的弹性势能之和保持不变，由于弹簧的弹性势能一直变 大，则小球的机械能一直减小，故D正确。 15.BD【解析】在第一次小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第 二次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后A部分停止加速，只有B部分加速，加速度 大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B木板将更早达到共速，所以小铅块还没有运动到 B的右端就与木板B保持相对静止，A错误，B正确。根据摩擦力产生的热量计算式Q=∫· △x,由于第一次的相对位移大于第二次的相对位移的大小，则图甲所示的过程产生的热量大于 图乙所示的过程产生的热量，C错误，D正确 16.BC【解析】物块沿斜面上滑过程中动能和机械能均减小，取水平地面为零重力势能参考平面， 则物块上升到最高点时动能为零，但物块此时的机械能等于重力势能，机械能不等于零，图线 为机械能的变化图像，图线b为动能的变化图像，故A错误。动能随位移的变化图线斜率大小 等于合外力，机被能随位移的变化图线斜率大小等于摩擦力，由此可得号J/m=mgsn0十 umg cos 0, -2 4J/m=mg cos0,由图像知初动能为5」，上升到最高点时的机械能为2J,则 2m=5J小，mgX4m×n9=2小，解得m=0.1kg4= 2,wo=10m/s,故B,C正确，D错误。 ·18·2024—2025学年度高考试题还题突破—j 选择题专练（五） 物理·功、功率、功能关系 总分：64分时间：40分钟 1.(多选)如图甲示，质量为4kg的物体在水平推力作用下开 100NF/N 始运动，推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示， 物体与地面间的动摩擦因数4=0.5，g取10ms2,则 A.物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动 0 4 x/m B.物体在运动过程中的加速度先变小后不变 印 乙 C.运动过程中推力做的功为200J D.物体在运动过程中的最大速度为8m/s 2.（多选)如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水 平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，已知重力加速度为g,忽略空气阻 力的影响，在0由30°转到90°的过程中，下列说法正确的是 A.小球所受重力做功的功率一直减小 B.拉力F做了多少功，小球的重力势能就增加多少 C.当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为mgLw H/ 7177nnnn1i7i7777 D.当杆与水平方向成60时，拉力的大小为F=号mg 3.如图甲所示，筒车利用水流带动车轮，使装在车轮上的竹筒自动带水，提水上岸进行灌溉。其 简化模型如图乙所示，转轴为O,C、O、D在同一高度，A、B分别为最低点和最高点，E、F为 水面。筒车在水流的推动下做匀速圆周运动，竹筒做匀速圆周运动的半径为R,角速度大小 为ω，竹筒顺时针转动，在E点开始打水，从F点离开水面。从A点到B点的过程中，竹筒所 装的水质量为m且保持不变，重力加速度为g,下列说法正确的是 B D 水面 A 甲 A.竹筒做匀速圆周运动的向心加速度大小为R B.水轮车上装有16个竹筒，则相邻竹筒打水的时间间隔为，灭 16w C.竹筒过C点时，竹筒对水的作用力大小为mg D.竹筒从C点到B点的过程中，其重力的功率逐渐减小 4.中欧班列是指运行于中国与欧洲以及“一带一路”共建国家间的集装箱国际联运列车，从开通 至今已经完成2万余次运输。列车采用内燃加锂电池的混合动力进行驱动，整车最大功率为 750kW,行驶过程中受到的阻力恒定，速度最高为108kmh,已知列车的总质量为5× 104kg,列车以最大功率启动，下列说法正确的是 物理D·选择题专练（五）第1页（共4页） 广鱼欧龙门老 A.行驶过程中列车受到的阻力为2.0×104N B.列车以15m/s的速度行驶时的加速度是0.5m/s C.列车加速过程中的平均速率是15m/s D.列车行驶1小时，牵引力对其做功为750kJ 5.如图甲所示，起重机某次从t=0时刻由静止开始提升质量为m=150kg的物体，其a-t图像 如图乙所示，5~10s内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g=10ms2, 则以下说法正确的是 *af(m·s2) 2 0 5 10t/s 甲 A.物体在0~10s内运动的最大速度为10ms B.起重机的额定功率为1800W C.5~10s内起重机对物体做的功等于0~5s内起重机对物体做功的1.5倍 D.5~10s内起重机对物体做的功等于0~5s内起重机对物体做功的2倍 6.如图，物块从A点水平抛出，恰好在B点无碰撞地进入倾斜传送带，已知传送带沿顺时针匀 速转动，物块由A到B的运动时间为t1,水平位移大小为x1,从抛出到刚进入传送带一段时 间内关于物块水平速度和时间、竖直速度和时间、动能和水平位移、机械能和水平位移的图像 一定错误的是 上机 A B C D 7.如图所示，将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上O点，当弹簧处于自由状态时，弹簧另一端在 A点。用一个金属小球挤压弹簧至B点，由静止释放小球，随即小球被弹簧竖直弹出，已知C 点为AB的中点，则 A A.从B到A过程中，小球的动能与弹簧的弹性势能相互转化 C B.从B到A过程中，小球的动能一直在增大 毫 C.从B到A过程中，小球在C点的动能达到最大 花m D.从B到C过程弹簧弹力对小球做的功大于从C到A过程弹簧弹力对小球做的功 8.一物体静止在水平地面上，在竖直向上的拉力F的作用下开始 E 向上运动，如图甲所示，在物体运动过程中，空气阻力不计，其机 械能E与位移x的关系图像如图乙所示，其中曲线上点A处的 切线的斜率最大，则 7777777777 A.在0~x2过程中物体所受拉力是变力，且x2处所受拉力最大 B.在x1处物体的速度最大 C.x1~x3过程中，物体的动能先增大后减小 D.在0~x2过程中，物体的加速度先增大后减小 物理D·选择题专练（五）第2页（共4页） 班级 9.如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2,两杆不接触，且两杆 间的距离忽略不计。两个小球a、b(视为质点)质量均为m,a球套在竖直 杆L1上，b球套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连 姓名 45 接，将α球从图示位置（轻杆与L2杆夹角为45°）由静止释放，不计一切摩 擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是 得分 A.a球不能回到初始位置 .. B.a球从释放运动至最低点的过程中，杆对a球做的功为√2mgl C.b球的速度为零时，a球的加速度大小为零 D.b球的最大速度为√(2十√2)g( 10.如图所示，有一光滑轨道ABC,AB部分为半径0.2m的圆弧，BC 答题栏 部分水平，质量均为400g的小球α、b固定在竖直轻杆的两端，轻杆 o 长为0.2m,小球可视为质点。开始时a球处于圆弧上端A点，由静 2 止开始释放小球和轻杆，使其沿光滑弧面下滑，重力加速度g 10m/s2,下列说法正确的是 A.a球下滑过程中机械能保持不变 B.两球都滑到水平轨道上时，a球速度大小为2m/s 6 C.从释放小球到α、b两球都滑到水平轨道上的过程中轻杆对两球一直不做功 7 D.从释放小球到a、b两球都滑到水平轨道上的过程中轻杆对a球做功0.4J 11. 如图所示，长为L的轻杆一端连接在M处的铰链上，另一端连接在质量为2m的小球A上， 9 轻绳穿过N处的光滑圆环，一端连接在小球A上，另一端吊着质量为的小球B,用向上的 10 力F拉着小球A,使A、B两球均处于静止状态，此时 轻杆和连接小球A的轻绳与水平方向的夹角均为 30°，铰链和圆环在同一水平直线上，不计小球大小， 12 不计一切摩擦，重力加速度为g,某时刻撤去拉力F, 轻杆 轻绳 13 从撤去F到轻杆水平的过程中，下列说法正确的是 M 光滑圆环 14 30 A.撤去拉力F的瞬间，小球A的加速度为零 0130 铰链 15 B.轻杆对小球A做正功 16 C.当轻杆水平时，轻杆和轻绳对小球A的拉力大小 OB 相等 D.当轻杆水平时，小球A的速度大小为√(3一√3)gL 12. 如图所示，一轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B,已知A球的质量为，用手托 住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度是h,A球静止于地面上。释放B球，B球 通过轻绳带动A球上升，A球上升至时速度恰为零，A、B两球均可视为质点，不计定滑 轮的质量及一切摩擦，重力加速度为g。则从释放B球到A球达到最高点的过程中，下列说 法正确的是 A.B球的质量为3m B.从开始释放到B球刚落地，轻绳对B球做的功为一gh C.B球刚落地时，速度大小为√3gh D. 轻绳对A球的拉力做的功为mgh 物理D·选择题专练（五）第3页（共4页） 鱼欧花门老 13.如图所示，轻质弹簧的两端分别与小物块B、C相连，并放在足够长的光滑斜面上，弹簧与斜 面平行，C靠在固定的挡板P上，绕过定滑轮的轻绳一端与B相连，另一端与悬空的小物块 A相连。开始时用手托住A,使滑轮右侧的轻绳恰好伸直且无弹力，滑轮左侧轻绳沿竖直方 向，然后由静止释放A,当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大。斜面的倾角为30°， B、C的质量均为，弹簧的劲度系数为k,重力加速度大小为g,A、B、C均视为质点。不计 一切摩擦，不计空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。下列说法正确的是 A.A的质量为m B.释放A的瞬间，A的加速度大小为g B C从释放A到C刚要离开挡板的过程中，B运动的位移大小为？ 307 na D.从释放A到C刚要离开挡板的过程中，A、B组成的系统机械能一直减小 14.(多选)如图所示，轻弹簧上端固定，下端与一质量为m的小球相连。开始时用手托住小球使 弹簧恰好为原长，此时小球处于A位置。释放小球使其由静止开始竖直下落，小球经过B 点时速度达到最大值，小球能够到达的最低点为C点，运动过程中弹簧始终处于弹性限度 内。已知AB间距离为1，BC间距离为h2,重力加速度为g(不计空气阻力)，则下列说法正 确的是 A.弹簧的劲度系数为 A0不 h, h1 B.小球在位置B时的动能等于mgh1 BO本 C.弹性势能的最大值为mg(h1十hz) C6业 D.从A到C过程中小球的机械能一直减小 15.(多选)将一长木板静止放在光滑的水平面上，如图甲所示，一个小铅块（可视为质点）以水平 初速度。由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止。现将木板分成A和 B两段，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度 。由木块A的左端开始向右滑动，如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始 终不变，则下列说法正确的是 , o, A.小铅块将从木板B的右端飞离木板 AB nninmnnnnnnnnnnnn7n7nnnnnnnmnnnn7n B.小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止 分 乙 C.甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等 D.图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量 16.(多选)如图甲所示，斜面固定在水平地面上，质量为的小物块静止在斜面底端，某时刻给 物块一个沿斜面向上的初速度。使物块沿斜面上滑，物块与斜面之间的动摩擦因数为4，斜 面的倾角0=30°，取水平地面为零重力势能参考平面，在物块上滑过程中，物块的机械能E 和动能E,随沿斜面运动的位移x变化的图像如图乙所示，g取10m/s2,下列说法正确的是 ↑E(E)/J 4 3 6 777刀7T刀7刀刀刀刀刀刀刀刀7刀 12345x/m 甲 乙 A.图线b为物块机械能的变化图线 B.物块的质量m=0.1kg C.物块与斜面之间的动摩擦因数μ= √3 2 D.物块的初速度vo=15ms 物理D·选择题专练（五）第4页（共4页）