功、功率与动能定理 选择题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦功、功率与动能定理核心模块，通过分层专题训练构建从概念理解到综合应用的逻辑体系，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |功与功率|7题|涵盖正负功判断、恒力/变力做功、瞬时功率计算，结合神舟返回、传送带等情境|从功的定义式到功率公式，递进考查力对空间/时间的积累效应| |机车启动问题|7题|包含额定功率应用、启动模型辨析、功率突变分析，融入高铁技术背景|围绕P=Fv公式，构建恒定功率与恒定加速度启动的动态分析框架| |动能定理应用|7题|涉及变力做功、多过程问题、图像分析，结合冰滑梯等实际场景|以动能定理为核心，整合摩擦力做功、能量转化与守恒的综合应用|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 功、功率与动能定理 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　功与功率 1.A　[返回舱在减速过程中,加速度竖直向上,处于超重状态,故A正确,B错误;主伞的拉力与返回舱运动方向相反,对返回舱做负功,故C错误;返回舱的重力与返回舱运动方向相同,重力对返回舱做正功,故D错误。] 2.AD　[根据功的计算式可知,力F对物体做功W=F(L+x),故A正确;小物体受到的摩擦力向左,摩擦力对物体做功Wf=-Ff(L+x),故B、C错误;木板受到的摩擦力向右,摩擦力对木板做功Wf'=Ffx,故D正确。] 3.BD　[摆球下落过程中,在重力方向(竖直方向)上的分速度vy先增大后减小,则由PG=mgvy,可知重力做功的功率先增大后减小,故A错误;悬线的拉力始终与速度方向垂直,做功为0,故B正确;空气阻力的大小不变,方向始终与速度方向相反,故做功为WF=-F·πL=-FπL,故C错误,D正确。] 4.A　[根据F-x图像与x轴围成的面积表示功,可知物块运动到x=3 m处,F做的总功为WF=3×2 J+2×1 J=8 J,该过程根据动能定理得WF=mv2,解得物块运动到x=3 m处时的速度为v=4 m/s,故此时F做功的瞬时功率为P=Fv=8 W,故A正确。] 5.A　[该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中,克服重力所做的功为WG=mgΔh=100×10×(2.7+2.7)J=5 400 J,故A正确;该物资从M处被运送到N处的过程中,由于M、N高度差为零,所以克服重力做功为零,故B错误;从M处沿圆形廊道运动到N处,位移大小为50 m,故C错误;从M处沿圆形廊道运动到N处,平均速率为=== m/s=0.785 m/s,故D错误。] 6.C　[Δt时间内从喷头流出的水的质量为m=ρSv·Δt,喷头喷水的功率等于单位时间内喷出的水的动能增加量,即P==,联立解得P=100 W,故C正确。] 7.C　[物块加速到与传送带速度相等之前,物块所受传送带的摩擦力水平向右,根据牛顿第二定律有μmg+F=ma1,解得物块的加速度a1=8 m/s2,加速至与传送带共速所用时间t1==2 s,物块向右运动的距离x1=a1=16 m=L,可知物块从A端运动到B端的过程一直做匀加速运动,运动的时间t=t1=2 s,故A、B错误;摩擦力对物块做功W=μmgL=96 J,故C正确;物块运动到B端时速度大小为v1=a1t1=16 m/s,恒力F的瞬时功率P=Fv1=160 W,故D错误。] 小专题2　机车启动问题 1.C　[汽车匀速行驶,牵引力与阻力平衡,则有F=f=1.8×103 N,汽车发动机输出的实际功率P=Fv=1.8×103×20 W=36 kW,故C正确。] 2.BD　[启动时乘客的加速度方向与车厢运动方向是相同的,所以启动时乘客受到车厢水平作用力的方向与车运动的方向相同,故A错误;设每一节车厢的质量是m,阻力为kmg,做加速运动时,对6、7、8车厢进行受力分析得F1-3kmg=3ma,对7、8车厢进行受力分析得F2-2kmg=2ma,联立可得=,故B正确;设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s,则有v2=2a's,对8节车厢整体,由牛顿第二定律有8kmg=8ma',可得s=,可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比,故C错误;设每节动车的功率为P,当只有两节动车时,最大速率为v,则有2P=8kmgv,改为4节动车带4节拖车的动车组时,最大速度设为v',则有4P=8kmgv',可得v'=2v,故D正确。] 3.A　[在0~t1时间内,如果匀速,则v-t图像是与时间轴平行的直线,如果是加速,根据P=Fv可知,牵引力减小,根据F-f=ma可知,加速度减小,则汽车做加速度减小的加速运动,当加速度为0,即F1=f时,汽车开始做匀速直线运动,此时速度v1==,所以0~t1时间内,v-t图像先是平滑的曲线,且斜率逐渐减小,后是平行于横轴的直线;在t1~t2时间内,功率突然增加,故牵引力突然增加,汽车做加速运动,根据P=Fv可知,牵引力减小,再根据F-f=ma可知,加速度减小,则汽车做加速度减小的加速运动,当加速度为0,即F2=f时,汽车开始做匀速直线运动,此时速度v2==,所以在t1~t2时间内,v-t图像先是平滑的曲线,且斜率逐渐减小,后是平行于横轴的直线,A正确。] 4.A　[汽车驶入沙地前,做匀速直线运动,牵引力和阻力平衡;汽车刚驶入沙地时,阻力增大,牵引力小于阻力,加速度向后,汽车做减速运动,根据功率P=Fv可知,随着速度的减小,牵引力不断增大,根据f-F=ma可知,加速度不断减小;当加速度减为零后汽车做匀速运动;汽车刚离开沙地时,阻力减小,牵引力大于阻力,故加速度向前,汽车做加速运动,根据功率P=Fv可知,随着速度的增加,牵引力不断减小,根据F-f=ma可知,加速度不断减小,汽车做加速度减小的加速运动;当加速度减为零后汽车做匀速运动,且速度与进入沙地前速度相等。s-t图线上某点的斜率表示该点对应时刻的瞬时速度,故A正确。] 5.D　[由题可知汽车所受阻力Ff=0.1mg=2.5×103 N,由v-t图像可知前4 s内的加速度为a= m/s2=2 m/s2,前4 s内汽车做匀加速运动,由牛顿第二定律可得F-Ff=ma,代入数据解得F=7.5×103 N,故A错误;由题可知汽车在4 s时达到额定功率,其额定功率为P=Fv=60 kW,故B错误;当汽车受力平衡时速度最大,其最大速度为vm==24 m/s,故C错误;当汽车的速度为12 m/s时,牵引力为F'== N=5×103 N,根据牛顿第二定律得F'-Ff=ma',解得a'=1 m/s2,故D正确。] 6.BC　[开始时重物做匀加速运动,当达到额定功率后,随着速度的增加,牵引力F'逐渐减小,则加速度a=,逐渐减小,则最大加速度a=,A错误;开始时重物做匀加速运动,则功率P=Fv=Fat,即功率与时间成正比,此过程中的平均功率等于,此后功率保持P不变,则整个过程中的平均功率大于,B正确;当牵引力等于重力时加速度为零,速度最大,则最大速度vm=>,C正确;匀加速能达到的最大速度v=,匀加速的时间t1===<,D错误。] 7.ABC　[根据题述,两车额定功率P相同,匀速运动后牵引力等于阻力,根据甲车t2时刻后和乙车t4时刻后两车牵引力不变,甲车牵引力大于乙车,可知甲车阻力大于乙车阻力,根据f=kmg,可知甲车的总重比乙车大,故A正确;如图所示,甲车在A点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等,所以甲车从这个时刻开始做加速运动;乙车在B点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等,乙车从这个时刻开始加速,所以甲车比乙车先开始运动,故B正确;两车分别从t1和t3时刻开始以额定功率行驶,这两个时刻,两车的牵引力等大,由P=Fv可知,甲车在t1时刻和乙车在t3时刻的速率相同,故C正确;t2时刻甲车达到最大速度,t4时刻乙车达到最大速度,根据汽车的额定功率P=fvm,由于甲车的阻力比乙车大,所以甲车在t2时刻的速率小于乙车在t4时刻的速率,故D错误。] 小专题3　动能定理的应用 1.B　[在运动过程中,只有摩擦力做功,而摩擦力做功与路径有关,根据动能定理有-Ff·2πL=0-m,可得摩擦力的大小Ff=,故B正确。] 2.B　[设斜面Ⅰ倾角为θ,长度为l,高度为h,甲在水平面滑行s后静止,全程由动能定理可得mgh-μmglcos θ-μmgs=0,整理得mgh-μmg(lcos θ+s)=0,lcos θ为斜面在水平方向的投影,可得s水平=,由于斜面Ⅱ的高度与斜面Ⅰ相同,两物体与接触面的动摩擦因数相同,则乙物体由静止下滑至水平面静止时水平位移与甲物体相同,故乙物体运动到Р点停止,A、C、D错误,B正确。] 3.D　[小物块从A点出发到最后停下来,设小物块在BC面上运动的总路程为s,小物块在盆底BC面上所受的滑动摩擦力大小不变,整个过程由动能定理有mgh-μmgs=0,解得小物块在BC面上运动的总路程为s== m=3 m,因d=0.50 m,则s=6d,所以小物块在BC面上刚好3个来回,最终停在B点,即到B点的距离为0,A、B、C错误,D正确。] 4.A　[0~10 m内物块上滑,由动能定理得-mgsin 30°·s-Ffs=Ek-Ek0,整理得Ek=Ek0-(mgsin 30°+Ff)s,结合0~10 m内的Ek-x图像得,斜率的绝对值|k|=mgsin 30°+Ff=4 N;10~20 m内物块下滑,由动能定理得(mgsin 30°-Ff)(s-s1)=Ek,整理得Ek=(mgsin 30°-Ff)s-(mgsin 30°-Ff)s1,结合10~20 m内的Ek-x图像得,斜率k'=mgsin 30°-Ff=3 N,联立解得Ff=0.5 N,m=0.7 kg,故A正确。] 5.C　[撤去拉力后,两物体的v-t图像平行,故加速度大小相等,设两物体与水平地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,则有a1=μ1g=a2=μ2g=1 m/s2,解得μ1=μ2=0.1,两物体质量相等,则Ff1=Ff2,根据动能定理,对A有WF1-Ff1s1=0,对B有WF2-Ff2s2=0,根据速度—时间图像与坐标轴围成的面积表示位移,可得s1=4×2.5× m=5.0 m,s2=2×5× m=5.0 m,则WF1=WF2,故A、B错误;对A根据牛顿第二定律有F1-μ1mg=ma',其中a'= m/s2= m/s2,解得F1=m,所以拉力F1的最大瞬时功率P1=F1v1 m=m,同理可得F2=m,所以拉力F2的最大瞬时功率P2=F2v2 m=m,则P1=2P2,故C正确,D错误。] 6.D　[由题图可知,汽车在AB段牵引力不变,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,解得a=2.5 m/s2,可知汽车在AB段做匀加速直线运动,汽车在BC段牵引力逐渐减小,做加速度减小的加速运动,故汽车启动后先做匀加速直线运动,后做加速度减小的加速运动,直到速度达到最大,故A、B错误;t1=6 s时汽车的速度为v1=at1=15 m/s,汽车额定功率为P=Fv1=10×103×15 W=1.5×105 W,汽车达到的最大速度大小为 vm=== m/s=30 m/s,故C错误;汽车做匀加速直线运动的位移为x1=a=45 m,从匀加速结束到速度最大的过程中,根据动能定理有P(t2-t1)-mgx2=m-m,解得x2=105 m,汽车通过的距离为x=x1+x2=150 m,故D正确。] 7.CD　[设倾斜滑道倾角为θ,游客在倾斜滑道上均减速下滑,则需满足mgsin θ<μmgcos θ,可得μ>tan θ=,即有L1>,因μ0≤μ≤1.2μ0,所以L1>,滑行结束时停在水平滑道上,对全程由动能定理有mg·2h-μmgcos θ·-μmgx=0-0,其中0<x≤L2,可得L1<,L1+L2≥,代入μ0≤μ≤1.2μ0,可得L1<,L1+L2≥,综上可知,L1、L2的组合需满足<L1<和L1+L2≥,故C、D正确。] 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 选择题专项强化练习 功、功率与动能定理 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　功与功率 (分值:42分) 1~7题,每小题6分,共42分。 1.(正、负功的判断)神舟十九号载人飞船返回舱于2025年4月30日在东风着陆场成功着陆,在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速,返回舱速度大大减小,在减速过程中(　　) A.返回舱处于超重状态 B.返回舱处于失重状态 C.主伞的拉力不做功 D.重力对返回舱做负功 2.(恒力做功)(多选)如图所示,质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上,质量为m的小物体(可视为质点)放在木板上最左端,现用水平恒力F作用在小物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动。已知物体和木板之间的摩擦力为Ff。当物体滑到木板的最右端时,木板运动的距离为x,则在此过程中(　　) A.力F对物体做功大小为F(L+x) B.摩擦力对物体做功为-FfL C.摩擦力对物体做功为-Ffx D.摩擦力对木板做功为Ffx 3.(变力做功)(多选)如图所示,摆球质量为m,悬线长度为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到最低点B点的过程中空气阻力的大小恒为F,则在该过程中(　　) A.重力做功的功率一直增大 B.悬线的拉力做功为0 C.空气阻力做功为-mgL D.空气阻力做功为-FπL 4.(瞬时功率)质量为1 kg的物块静置于光滑水平地面上,设物块静止时的位置为x轴零点。现给物块施加一沿x轴正方向的水平力F,其大小随位置x变化的关系如图所示,则物块运动到x=3 m处,F做功的瞬时功率为(　　) A.8 W B.16 W C.24 W D.36 W 5.(重力做功)福建土楼兼具居住和防御的功能,承启楼是圆形土楼的典型代表,如图(a)所示。承启楼外楼共四层,各楼层高度如图(b)所示。同一楼层内部通过直径约50 m的圆形廊道连接。若将质量为100 kg的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处,再用100 s沿廊道运送到N处,如图(c)所示。重力加速度大小取10 m/s2,则(　　) A.该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中,克服重力所做的功为5 400 J B.该物资从M处被运送到N处的过程中,克服重力所做的功为78 500 J C.从M处沿圆形廊道运动到N处,位移大小为78.5 m D.从M处沿圆形廊道运动到N处,平均速率为0.5 m/s 6.(流体的功率问题)一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为2×10-4 m2,喷水速度约为10 m/s,水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度g=10 m/s2,则该喷头喷水的功率约为(　　) A.10 W B.20 W C.100 W D.200 W 7.(传送带模型中的功与功率)如图所示,水平传送带以恒定速度v=16 m/s顺时针匀速运行,左右两端A、B之间距离L=16 m。现将一质量m=2 kg可看作质点的物块轻轻放到传送带A端,同时对物块施加一水平向右的恒力F=10 N。已知物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.30,重力加速度g=10 m/s2。物块从A端运动到B端的过程中,下列说法正确的是(　　) A.物块从A端运动到B端的过程先匀加速运动后匀速运动 B.物块从A端运动到B端的时间t=1 s C.摩擦力对物块做功W=96 J D.物块运动到B端时,恒力F的瞬时功率P=200 W 小专题2　机车启动问题 (分值:42分) 1~7题,每小题6分,共42分。 1.(P=fvm的应用)质量为1.5×103 kg的汽车在水平路面上匀速行驶,速度为20 m/s,受到的阻力大小为1.8×103 N。此时,汽车发动机输出的实际功率是(　　) A.90 W B.30 kW C.36 kW D.300 kW 2.(机车编组问题)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组(　　) A.启动时乘客受到车厢水平作用力的方向与车运动的方向相反 B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2 C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2 3.(功率突变问题)一汽车在平直公路上行驶,从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度随时间t变化的图像中,可能正确的是(　　) A.A B.B C.C D.D 4.(阻力突变问题)汽车以恒定功率沿公路做直线运动,途中通过一块沙地。汽车在公路及沙地上所受阻力均为恒力,且在沙地上受到的阻力大于在公路上受到的阻力。汽车在驶入沙地前已做匀速直线运动,它从匀速运动到驶出沙地后的一段时间内,位移s随时间t的变化关系可能是(　　) A.A B.B C.C D.D 5.(恒定加速度启动)一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前4 s内做匀加速直线运动,4 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=2.5×103 kg,汽车受到地面的阻力为Ff=0.1mg,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是(　　) A.汽车在2 s时的牵引力为5×103 N B.汽车的额定功率为72 kW C.汽车的最大速度为20 m/s D.当汽车的速度为12 m/s时,其加速度为1 m/s2 6.(类机车启动模型)(多选)一台起重机先以不变的牵引力F将一质量为m的重物由静止竖直向上提起,当起重机的输出功率达到额定功率P后,保持该功率直到重物做匀速运动,重力加速度为g。重物在上升过程中(　　) A.最大加速度等于 B.平均功率大于 C.最大速度大于 D.匀加速时间等于 7.(恒定功率启动)(多选)额定功率相同的甲、乙两车在同一水平路面上从静止启动,其发动机的牵引力随时间的变化曲线如图所示。两车分别从t1和t3时刻开始以额定功率行驶,从t2和t4时刻开始牵引力均视为不变。若两车行驶时所受的阻力大小与重力成正比,且比例系数相同,则(　　) A.甲车的总重比乙车大 B.甲车比乙车先开始运动 C.甲车在t1时刻和乙车在t3时刻的速率相同 D.甲车在t2时刻和乙车在t4时刻的速率相同 小专题3　动能定理的应用 (分值:42分) 1~7题,每小题6分,共42分。 1.(动能定理求解变力)如图所示,粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆,一端可绕竖直光滑轴O转动,另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发,恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中,木块所受摩擦力的大小为(　　) A. B. C. D. 2.(斜面摩擦做功的推论在动能定理中的应用)如图所示,甲、乙两个小物体从同一高度分别沿斜面Ⅰ、Ⅱ下滑,两物体与接触面的动摩擦因数均为μ,斜面与水平面接触处有光滑的小圆弧相连。若甲物体由静止下滑运动到水平面上的P点静止,则乙物体由静止下滑,当其运动到水平面时,将停在(　　) A.P点右侧 B.P点 C.P点左侧 D.无法确定 3.(动能定理求往复运动的路程)如图所示,ABCD是一个固定在水平地面上的盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧,BC水平,其长度d=0.50 m,盆边缘的高度为h=0.30 m。在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑。已知盆内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10。小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停止的地点到B的距离为(　　) A.0.50 m B.0.25 m C.0.10 m D.0 4.(动能定理解决图像问题)如图(a)所示,一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑,运动过程中摩擦力大小Ff恒定,物块动能Ek与运动路程s的关系如图(b)所示,重力加速度大小取10 m/s2,物块质量m和所受摩擦力大小Ff分别为(　　) A.m=0.7 kg,Ff=0.5 N B.m=0.7 kg,Ff=1.0 N C.m=0.8 kg,Ff=0.5 N D.m=0.8 kg,Ff=1.0 N 5.(全程应用动能定理解决“0-v-0”模型)质量相等的两个物体A和B,并排放在水平地面上。现用同向水平拉力F1、F2分别作用于物体A和B上,作用一段时间后撤去,两物体各自滑行一段距离后停止。A、B两物体运动的v-t图像分别如图线1、2所示。由图中信息可以得出(　　) A.F1对A所做的功小于F2对B所做的功 B.F1对A所做的功大于F2对B所做的功 C.F1的最大瞬时功率是F2的最大瞬时功率的2倍 D.F2的最大瞬时功率是F1的最大瞬时功率的2倍 6.(应用动能定理解决机车启动)加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求,我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能,t=0时刻驾驶汽车由静止启动,t1=6 s时汽车达到额定功率,t2=14 s时汽车速度达到最大,如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m=2 000 kg,所受阻力与总重力的比值恒为,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是(　　) A.汽车启动后做匀加速直线运动,直到速度达到最大 B.汽车在BC段做匀加速直线运动,在AB段做匀速运动 C.汽车达到的最大速度大小为15 m/s D.从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150 m 7.(应用动能定理解决多过程问题)(多选)冰滑梯是东北地区体验冰雪运动乐趣的设施之一。某冰滑梯的示意图如图所示,螺旋滑道的摩擦可忽略,倾斜滑道和水平滑道与同一滑板间的动摩擦因数μ相同,因滑板不同μ满足μ0≤μ≤1.2μ0。在设计滑梯时,要确保所有游客在倾斜滑道上均减速下滑,且滑行结束时停在水平滑道上,以下L1、L2的组合符合设计要求的是(　　) A.L1=,L2= B.L1=,L2= C.L1=,L2= D.L1=,L2= 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $