专题05 机械能守恒定律(学考真题汇编,福建专用)2027年高中物理
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内容正文:
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专题05
考点1功与功率
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】A
5.【答案】A
6.【答案】C
7.【答案】B
8.【答案】D
9.【答案】A
10.【答案】C
11.【答案】A
12.【答案】C
13.【答案】C
14.【答案】A
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机械能守恒定律
1/3
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15.【答案】A
考点2动能定理及其应用
1.【答案】D
2.【答案】(1)f=1N;(2)t=0.4s;(3)Ek=2.5J
3.【答案】(1)200N
(2)360J
(3)6m/s
考点3机械能守恒定律及其应用
1.【答案】A
2.【答案】C
3.【答案】(1)0.8J(2)0.5m(3)2m
考点4功能关系能量守恒定律
1.【答案】D
2.【答案】B
3.【答案】A
4.【答案】D
5.【答案】B
6.【答案】(1)7500J:(2)75N;(3)6075J
213
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让教与学更高效
考点5动力学和能量观点的综合应用
2
1.【答案】(1)25J
(2)25N(3)3m
2【答案】(山)m哈
1
(3)2g0
3.【答案】(1)2m/s;(2)0.2;(3)1.16m
4.【答案】(1)2J:(2)2m/s:(3)5m/s2
5.【答案】(1)EpA=5J
(2)VB=5m/y▣
(3)Ekc=2.5J
(4)
不能
考点6验证机械能守恒定律
1.【答案】(1)B(2)A(3)B
2.【答案】①A②B③A
3.【答案】①B②A③A
4.【答案】①B②A③A
5.【答案】①B②A③B
6.【答案】(1)B(2)B(3)A
7.【答案】①A②B③>
8.【答案】(1)A(2)B(3)B
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专题05 机械能守恒定律
5年真题
考点分类
福建考情
命题规律
考点1 功与功率
2025福建(1题)、2024-2025高二下福建(2题)、2024-2025高二上福建(2题)、2024福建(2题)、2023福建(2题)、2022福建(4题)、2021福建(2题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:功的正负及判断、功率的定义(式)、瞬时功率、重力做功。
·趋势:整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点2 动能定理及其应用
2023福建(1题)、2022福建(1题)、2021福建(1题)
·情境:常以生活设施和日常场景作为命题背景。
·重点:动能定理的初步应用、动能。
·趋势:情境化命题逐步加深,常与做功等知识板块交叉融合。
考点3 机械能守恒定律及其应用
2024-2025高二下福建(1题)、2024-2025高二上福建(1题)、2024福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:判断系统机械能是否守恒、机械能守恒定律在曲线运动中的应用。
·趋势:常与势能、做功等知识板块交叉融合。
考点4 功能关系 能量守恒定律
2023福建(2题)、2022福建(2题)、2021福建(2题)
·情境:倾向于融入前沿科技与工程应用情境。
·重点:常见力做功与相应的能量转化、重力势能的变化和重力做功的关系、摩擦力做功。
·趋势:情境化命题逐步加深,常与势能、做功等知识板块交叉融合。
考点5 动力学和能量观点的综合应用
2025福建(1题)、2024-2025高二下福建(1题)、2024福建(1题)、2023福建(1题)、2021福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:动能定理的初步应用。
·趋势:常与势能、做功等知识板块交叉融合,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点6 验证机械能守恒定律
2025福建(1题)、2024-2025高二上福建(1题)、2023福建(2题)、2022福建(2题)、2021福建(2题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:验证机械能守恒定律。
·趋势:情境化命题逐步加深,整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点1 功与功率
1.(2025·福建·学业考试真题)如图,质量相等的甲、乙两人同时从驻地P出发,分别沿a、b路线登山,同时到达山顶Q。已知此过程中甲、乙克服重力做的功分别为W1、W2,克服重力做功的功率分别为P1、P2。则( )
A. W1=W2
B. W1<W2
C. P1>P2
D. P1<P2
2.(2024·福建·学业考试真题)如图,一物块在大小为F的水平外力推动下,沿水平地面运动一段距离,此时物块速度大小为v,方向与水平外力相同。则该时刻水平外力的瞬时功率为( )
A. 0
B. Fv
C.
D. 2Fv
3.(2024·福建·学业考试真题)如图,一物块沿固定的斜面下滑,此过程中重力G与支持力N对物块做功的情况是( )
A. G不做功
B. G做正功
C. N做正功
D. N做负功
4.(2023·福建·学业考试真题)如图,物块在斜面上由静止开始下滑。在下滑过程中,重力G与支持力N对物块做功的情况是( )
A. G做正功
B. G做负功
C. N做正功
D. N做负功
5.(2023·福建·学业考试真题)如图,短道速滑接力赛中,运动员甲追上前面滑行的队友乙,甲用力推乙并完成接力 ,在甲推乙的过程中( )
A. 甲对乙做正功
B. 甲对乙不做功
C. 乙对甲做正功
D. 乙对甲不做功
6.(2022·福建·学业考试真题)如图,用手拉着弹簧上端将物体缓慢提升的过程中( )
A. 重力对物体做正功
B. 重力对物体不做功
C. 弹簧对物体的拉力做正功
D. 弹簧对物体的拉力做负功
7.(2022·福建·学业考试真题)汽车从静止开始以恒定功率启动,当汽车的速度时,牵引力的大小为( )
A.
B.
C.
D.
8.(2022·福建·学业考试真题)国际单位制中,功率的单位是( )
A. 秒
B. 米
C. 千克
D. 瓦特
9.(2022·福建·学业考试真题)滑草是一项深受年轻人喜爱的娱乐运动。如图所示,一滑草运动爱好者从滑草场顶端由静止开始下滑,然后沿水平面滑动一段距离后停下来。在整个运动过程中,滑草者受到的重力、支持力对他做功的情况是( )
A. 重力对他做正功
B. 重力对他做负功
C. 支持力对他做正功
D. 支持力对他做负功
10.(2021·福建·学业考试真题)如图甲,拖把是由拖杆和拖把头构成的清洁工具。某同学保持拖杆与水平方向的夹角为,并用沿拖杆方向的恒力F推动拖把头,使其在水平地面沿直线运动,发生的位移为s,如图乙所示。则恒力F做的功为( )
A. 0
B. Fs
C.
D.
11.(2021·福建·学业考试真题)如图,足球运动员将足球从静止开始踢出,足球沿水平草地做直线运动,整个过程中对足球做正功的力是( )
A. 踢球的力
B. 草地的阻力
C. 足球的重力
D. 草地的支持力
12.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)小明骑自行车在平直路面上匀速行驶,克服阻力做功的平均功率为260W,他骑行10s克服阻力做的功为( )
A. 26J
B. 52J
C. 2600J
D. 5200J
13.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)在国际单位制中,功率的单位是( )
A. 秒
B. 焦耳
C. 瓦特
D. 米/秒
14.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)如图,起重机利用绳索将货物竖直吊起。在此过程中,绳索对货物的拉力( )
A. 做正功
B. 做负功
C. 不做功
D. 先做正功后做负功
15.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)如图,用轻绳拴一物块,手提轻绳使物块竖直上升。在此过程中,物块所受的重力和拉力对物块做功的情况是( )
A. 重力做负功,拉力做正功
B. 重力做负功,拉力做负功
C. 重力做正功,拉力做负功
D. 重力做正功,拉力做正功
考点2 动能定理及其应用
1.(2023·福建·学业考试真题)国际单位制中,动能的单位是( )
A. 秒
B. 米
C. 千克
D. 焦耳
2.(2022·福建·学业考试真题)如图,一小物块在水平桌面上滑动,滑离桌面后水平抛出,落到地面。小物块质量,与桌面的动摩擦因数,滑离桌面时的速度,桌面的高度。不计空气阻力,重力加速度g取。求
(1)小物块在水平桌面上运动时受到的摩擦力大小f;
(2)小物块从水平抛出至落地的时间t;
(3)落地时小物块的动能。
3.(2021·福建·学业考试真题)图为儿童游乐园中一种滑道的示意图,滑道最高点B与最低点C之间的高度差。一质量的小孩(可视为质点)沿左边的台阶登上滑道顶端,再从B点由静止开始沿滑道下滑,忽略BC段所受阻力,重力加速度取。求:
(1)小孩静止在台阶上A点时所受支持力的大小;
(2)小孩从B点滑到C点的过程中重力所做的功;
(3)小孩到达C点时的速度大小。
考点3 机械能守恒定律及其应用
1.(2024·福建·学业考试真题)如图,一质量为0.1kg的小球从A点下落到地面上的B点,A点距桌面的高度h1=1m,桌面距地面的高度h2=0.8m。取重力加速度g=10m/s2,以桌面为零势能参考平面,则小球在A点、B点的重力势能分别为( )
A. 1J,0.8J
B. 1J,0.8J
C. 1.8J,0
D. 1.8J,0.8J
2.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)如图,高台滑雪运动员经过一段滑行后从斜坡上的O点水平飞出,落到斜坡上的A点。从O点到A点的过程中,不计空气阻力,该运动员( )
A. 动能减小
B. 动能不变
C. 机械能不变
D. 重力势能不变
3.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)如图,ABC为固定在竖直平面的轨道,其中AB段为光滑曲面,BC段为足够长的粗糙斜面。小滑块自A点由静止释放后,在ABC轨道上运动。已知小滑块的质量m =0.2 kg,BC段斜面的倾角,小滑块与BC段斜面间的动摩擦因数,A点与B点间的高度差。取重力加速度g =10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求小滑块在运动过程中
(1)第一次滑到B点时的动能;
(2)沿BC段向上滑行距B点的最大距离;
(3)在BC段斜面上运动的总路程。
考点4 功能关系 能量守恒定律
1.(2023·福建·学业考试真题)跳水运动员在空中下落的过程中,运动员的( )
A. 动能增加,重力势能增加
B. 动能减少,重力势能减少
C. 动能减少,重力势能增加
D. 动能增加,重力势能减少
2.(2023·福建·学业考试真题)国际单位制中,重力势能的单位是( )
A. 秒
B. 焦耳
C. 米
D. 千克
3.(2022·福建·学业考试真题)用硬卡纸做个小纸帽套在从圆珠笔里取出的弹簧上。先用力把小纸帽往下压,使弹簧产生一定的弹性形变,然后迅速放开手,小纸帽被弹起。在弹簧把小纸帽弹起过程中( )
A. 弹簧的弹性势能减少
B. 弹簧的弹性势能不变
C. 小纸帽的动能减少
D. 小纸帽的动能不变
4.(2021·福建·学业考试真题)如图,某同学投出的篮球在上升过程中( )
A. 动能增大,重力势能减小
B. 动能增大,重力势能增大
C. 动能减小,重力势能减小
D. 动能减小,重力势能增大
5.(2021·福建·学业考试真题)如图,“天问一号”火星探测器在发射的初始阶段加速上升,此过程中探测器的( )
A. 重力势能减小
B. 重力势能增加
C. 动能逐渐减小
D. 动能保持不变
6.(2022·福建·学业考试真题)雪车是冬季娱乐运动项目之一,如图,运动员乘坐雪车从A点无初速度沿斜坡赛道下滑至点,然后沿水平赛道匀减速直线运动至点停止。已知雪车和运动员的总质量,A点距水平赛道高度,雪车下滑至点的速度,在水平赛道做匀减速直线运动的加速度大小。重力加速度取,空气阻力不计。求:
(1)雪车和运动员在A点时的重力势能(取水平赛道为零势能参考面);
(2)雪车受到水平赛道的滑动摩擦力大小;
(3)雪车和运动员在水平赛道从点运动到点的过程中损失的机械能。
考点5 动力学和能量观点的综合应用
1.(2025·福建·学业考试真题)如图,竖直面内的光滑固定轨道ABCD,AB段是长度s=1m的水平轨道,BCD段是半径R=0.4m的半圆轨道,两段相切于B点,C点与半圆的圆心O等高。 一质量m=2kg的小球,在水平向右的恒力F=25N的作用下,从A点由静止开始沿直线运动, 到B点时撤去恒力F,取重力加速度g=10m/s²。
(1)小球到达B点时的动能Ek为多少?
(2)小球到达最高点D时对轨道的压力N的大小为多少?
(3)只把恒力大小改为F'=16N, 其它条件不变,小球运动到CD段的某点P(图中未画出)时脱离轨道,求P、B两点间的高度差H。
2.(2024·福建·学业考试真题)如图,质量为m的物块以一定的初速度v0从斜面底端冲上斜面。已知斜面的倾角为θ,重力加速度为g。取斜面底端所在水平面为零势能参考平面。
(1)若斜面是光滑的,求物块沿斜面向上运动到最高点时的重力势能Ep;
(2)若物块与斜面间存在摩擦,物块在斜面底端上冲的初动能为E0,从底端向上运动到最高点过程机械能损失了。求物块最后返回到斜面底端时的动能Ek;
(3)已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ。物块沿斜面向上运动的最远距离与v0、μ和斜面倾角θ都有关。调节斜面倾角θ,在不同倾角时,物块都以相同大小的初速度v0从底端冲上斜面。求物块从底端沿斜面向上运动最远距离的最小值。
3.(2023·福建·学业考试真题)如图,一光滑圆弧轨道AB与一粗糙的水平木板BC相切于B点,且平滑连接,整个装置固定在竖直平面内。A端与BC的高度差h=0.2m,BC的长度s=1m。现让一小滑块从A端由静止滑下,滑到C点时的速度为零。取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)小滑块经过B点时的速率vB为多少?
(2)小滑块与木板之间的动摩擦因数μ为多少?
(3)已知木板B端距正下方地面O点的高度差H=0.8m,若将木板右端截去一段,小滑块仍从A端静止释放,将从木板右端水平飞出,则小滑块落地点与O点的最大距离xm为多少?
4.(2021·福建·学业考试真题)如图,动摩擦因数μ=0.5的粗糙水平轨道与光滑的竖直圆轨道在A点平滑连接。质量m=1kg的小滑块,在F=10N的水平拉力作用下从O点由静止开始沿水平轨道运动,到达A点时撤去拉力,小滑块刚好能滑到B点。已知A、B两点的高度差h=0.2m,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)小滑块在B点的重力势能Ep(以水平轨道所在水平面为零势能参考面)
(2)小滑块经过A点时的速度大小vA
(3)小滑块沿水平轨道运动时的加速度的大小a
5.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)如图,水平地面上有一轨道ABCD固定在竖直平面内,倾斜轨道AB和半圆形轨道CD均光滑,水平轨道BC粗糙,AB与BC平滑连接,BC与CD相切于C点。小物块从A点由静止开始下滑。已知小物块质量,与水平轨道BC间的动摩擦因数,A点离地高度,BC的长度,CD的半径,取重力加速度,以地面为零势能参考平面。求小物块:
(1)在A点的重力势能;
(2)经过B点时的速度大小;
(3)经过C点时的动能;
(4)能否到达最高点D?请通过计算说明理由。
考点6 验证机械能守恒定律
1.(2025·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。
(1)已知电源的频率为50 Hz,则打点计时器打点的时间间隔为 ( 选填"A"或“B”);
A. 0.01s
B. 0.02s
(2)为验证机械能是否守恒,可以比较重物下落过程中某两点间的 (选填“A”或“B”);
A. 动能的增加量和重力势能的减小量是否相等
B. 速度的增加量和下落的高度是否相等
(3)实验结果显示,重物在下落过程中机械能略有减小,产生这种误差的主要原因是 (选填“A”或“B”)。
A. 所选重物质量太大
B. 存在摩擦阻力和空气阻力
2.(2023·福建·学业考试真题)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
(1)为了减小阻力对实验结果的影响,应选择的重物 (选填“A”或“B”);
A.体积小,质量大 B.体积大,质量小
(2)实验中必须通过纸带测得重物的 (选填“A”或“B”);
A.下落时间 B.下落高度
(3)在实际测量中,重物减少的重力势能通常会 重物增加的动能 (选填“A”或“B”)。
A.略大于 B.略小于
3.(2023·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示,所使用器材有铁架台、打点计时器、电源、纸带、重物、导线、刻度尺等。
(1)实验中打点计时器所接电源为 (填“A”或“B”)。
A.直流电源 B.交流电源
(2)实验中开始前重物应 (填“A”或“B”)打点计时器。
A.靠近 B.远离
(3)实验应该 (填“A”或“B”)。
A.先接通电源再释放纸带 B.先释放纸带再接通电源
4.(2022·福建·学业考试真题)如图是“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)本实验应选用 (填“A”或“B”)的重物;
A. 密度小、体积大 B. 密度大,体积小
(2)释放纸带时,重物应 (填“A”或“B”)打点计时器;
A. 靠近 B. 远离
(3)完成本实验 (填“A”或“B”)刻度尺。
A. 需要 B. 不需要
5.(2022·福建·学业考试真题)利用铁架台、打点计时器、电源、纸带、重物、导线等器材,组成如图所示的装置,完成“验证机械能守恒定律”实验。
(1)完成本实验 (选填“A”或“B”)用到秒表;
A. 需要 B. 不需要
(2)实验中,打点计时器必须接 (选填“A”或“B”)电源;
A. 交流 B. 直流
(3)为了减小实验误差,重物应选择 (选填“A”或“B”)。
A. 橡皮锤 B. 金属锤
6.(2021·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。(已知重力加速度为g)
(1)为减小实验误差,应选择质量为___________(填“A”或“B”)的重物;
A. 5g
B. 200g
(2)除装置中的器材外,本实验还需要的测量工具是___________(填“A”或“B”);
A. 秒表
B. 刻度尺
(3)若重物做自由落体运动,则纸带上第1个点和第2个点之间的距离接近___________(填“A”或“B”)。
A. 2mm
B. 2m
7.(2021·福建·学业考试真题)如图是某实验小组“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)打点计时器使用的是 (填“A”或“B”);
A交流电源 B直流电源
(2)实验中 (填“A”或“B”)用到天平;
A需要 B不需要
(3)由于阻力的影响,重锤的重力势能减小量ΔEp与动能的增加量ΔEk的关系是ΔEp ΔEk(填“>”=”或“<”)。
8.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”实验装置如图甲所示。
(1)实验时手提纸带将重物靠近打点计时器,接着 (选填“A”或“B”);
A. 先接通电源,后释放重物 B. 先释放重物,后接通电源
(2)实验中应通过纸带测量重物的 (选填“A”或“B”);
A. 质量 B. 下落高度
(3)某同学按照正确操作所得纸带如图乙所示,其中A、B、C是连续打下的3个点,测得各点到起始点O的距离分别为hA、hB、hC,已知重物的质量为m,打点计时器每隔时间T打一个点,则B点动能的表达式为 (选填“A”或“B”)。
A. B.
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专题05 机械能守恒定律
5年真题
考点分类
福建考情
命题规律
考点1 功与功率
2025福建(1题)、2024-2025高二下福建(2题)、2024-2025高二上福建(2题)、2024福建(2题)、2023福建(2题)、2022福建(4题)、2021福建(2题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:功的正负及判断、功率的定义(式)、瞬时功率、重力做功。
·趋势:整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点2 动能定理及其应用
2023福建(1题)、2022福建(1题)、2021福建(1题)
·情境:常以生活设施和日常场景作为命题背景。
·重点:动能定理的初步应用、动能。
·趋势:情境化命题逐步加深,常与做功等知识板块交叉融合。
考点3 机械能守恒定律及其应用
2024-2025高二下福建(1题)、2024-2025高二上福建(1题)、2024福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:判断系统机械能是否守恒、机械能守恒定律在曲线运动中的应用。
·趋势:常与势能、做功等知识板块交叉融合。
考点4 功能关系 能量守恒定律
2023福建(2题)、2022福建(2题)、2021福建(2题)
·情境:倾向于融入前沿科技与工程应用情境。
·重点:常见力做功与相应的能量转化、重力势能的变化和重力做功的关系、摩擦力做功。
·趋势:情境化命题逐步加深,常与势能、做功等知识板块交叉融合。
考点5 动力学和能量观点的综合应用
2025福建(1题)、2024-2025高二下福建(1题)、2024福建(1题)、2023福建(1题)、2021福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:动能定理的初步应用。
·趋势:常与势能、做功等知识板块交叉融合,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点6 验证机械能守恒定律
2025福建(1题)、2024-2025高二上福建(1题)、2023福建(2题)、2022福建(2题)、2021福建(2题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:验证机械能守恒定律。
·趋势:情境化命题逐步加深,整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点1 功与功率
1.(2025·福建·学业考试真题)如图,质量相等的甲、乙两人同时从驻地P出发,分别沿a、b路线登山,同时到达山顶Q。已知此过程中甲、乙克服重力做的功分别为W1、W2,克服重力做功的功率分别为P1、P2。则( )
A. W1=W2
B. W1<W2
C. P1>P2
D. P1<P2
【答案】A
【详解】AB.由题意可知,甲乙质量相等,且甲乙登山的高度相等,所以根据可知,甲乙两人登山过程中克服重力做功的大小关系是,故A正确,B错误;CD.因为甲乙同时到达山顶,根据可知,甲乙两人克服重力做功的功率大小关系是,故CD错误。故选A。
2.(2024·福建·学业考试真题)如图,一物块在大小为F的水平外力推动下,沿水平地面运动一段距离,此时物块速度大小为v,方向与水平外力相同。则该时刻水平外力的瞬时功率为( )
A. 0
B. Fv
C.
D. 2Fv
【答案】B
【详解】根据功率的概念可知,该时刻水平外力的瞬时功率为P=Fv。故选B。
3.(2024·福建·学业考试真题)如图,一物块沿固定的斜面下滑,此过程中重力G与支持力N对物块做功的情况是( )
A. G不做功
B. G做正功
C. N做正功
D. N做负功
【答案】B
【详解】重力方向竖直向下,与位移方向成锐角,可知重力G做正功;支持力N与位移方向垂直,则支持力不做功。故选B。
4.(2023·福建·学业考试真题)如图,物块在斜面上由静止开始下滑。在下滑过程中,重力G与支持力N对物块做功的情况是( )
A. G做正功
B. G做负功
C. N做正功
D. N做负功
【答案】A
【详解】AB.重力方向与运动方向的夹角小于90°,所以重力做正功,故A正确、B错误;CD.支持力方向与运动方向始终垂直,所以支持力不做功,故CD错误。故选A。
5.(2023·福建·学业考试真题)如图,短道速滑接力赛中,运动员甲追上前面滑行的队友乙,甲用力推乙并完成接力 ,在甲推乙的过程中( )
A. 甲对乙做正功
B. 甲对乙不做功
C. 乙对甲做正功
D. 乙对甲不做功
【答案】A
【详解】在甲推乙的过程中,甲对乙的作用力与乙的运动方向相同,甲对乙做正功;乙对甲的作用力与甲的运动方向相反,乙对甲做负功。故选A。
6.(2022·福建·学业考试真题)如图,用手拉着弹簧上端将物体缓慢提升的过程中( )
A. 重力对物体做正功
B. 重力对物体不做功
C. 弹簧对物体的拉力做正功
D. 弹簧对物体的拉力做负功
【答案】C
【详解】AB.物体缓慢上升时,位移方向向上,重力方向向下,所以重力做负功,AB错误;CD.弹簧拉力向上与物体位移方向相同,所以做正功,C正确,D错误。故选C。
7.(2022·福建·学业考试真题)汽车从静止开始以恒定功率启动,当汽车的速度时,牵引力的大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】根据可得,当汽车的速度时,牵引力的大小为故选B。
8.(2022·福建·学业考试真题)国际单位制中,功率的单位是( )
A. 秒
B. 米
C. 千克
D. 瓦特
【答案】D
【详解】国际单位制中,功率的单位是瓦特。故选D。
9.(2022·福建·学业考试真题)滑草是一项深受年轻人喜爱的娱乐运动。如图所示,一滑草运动爱好者从滑草场顶端由静止开始下滑,然后沿水平面滑动一段距离后停下来。在整个运动过程中,滑草者受到的重力、支持力对他做功的情况是( )
A. 重力对他做正功
B. 重力对他做负功
C. 支持力对他做正功
D. 支持力对他做负功
【答案】A
【详解】AB.运动员从高处向低处运动,可知重力对他做正功,故A正确,B错误;CD.由于支持力方向总是与速度方向垂直,可知支持力对他不做功,故CD错误。故选A。
10.(2021·福建·学业考试真题)如图甲,拖把是由拖杆和拖把头构成的清洁工具。某同学保持拖杆与水平方向的夹角为,并用沿拖杆方向的恒力F推动拖把头,使其在水平地面沿直线运动,发生的位移为s,如图乙所示。则恒力F做的功为( )
A. 0
B. Fs
C.
D.
【答案】C
【详解】根据功的计算公式可得故选C。
11.(2021·福建·学业考试真题)如图,足球运动员将足球从静止开始踢出,足球沿水平草地做直线运动,整个过程中对足球做正功的力是( )
A. 踢球的力
B. 草地的阻力
C. 足球的重力
D. 草地的支持力
【答案】A
【详解】A.踢球的力使足球的动能增加,则踢球的力对足球做正功,故A正确;B.草地的阻力使足球的动能逐渐减小,则草地的阻力对足球做负功,故B错误;CD.足球的重力和草地的支持力与足球的运动方向垂直,则足球的重力和草地的支持力对足球均不做功,故CD错误。故选A。
12.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)小明骑自行车在平直路面上匀速行驶,克服阻力做功的平均功率为260W,他骑行10s克服阻力做的功为( )
A. 26J
B. 52J
C. 2600J
D. 5200J
【答案】C
【详解】根据功率的定义公式可得已知平均功率时间代入计算得故选C。
13.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)在国际单位制中,功率的单位是( )
A. 秒
B. 焦耳
C. 瓦特
D. 米/秒
【答案】C
【详解】物理上每一个物理量都有国际上通用的单位称国际单位,还有一些生活中的常用单位,在国际单位制中,时间的单位是秒,功的单位是焦耳,功率的单位是瓦特,速度的单位是米/秒.故选C。
14.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)如图,起重机利用绳索将货物竖直吊起。在此过程中,绳索对货物的拉力( )
A. 做正功
B. 做负功
C. 不做功
D. 先做正功后做负功
【答案】A
【详解】绳索对货物的拉力与货物的运动方向相同,根据可知绳索对货物的拉力做正功。故选A。
15.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)如图,用轻绳拴一物块,手提轻绳使物块竖直上升。在此过程中,物块所受的重力和拉力对物块做功的情况是( )
A. 重力做负功,拉力做正功
B. 重力做负功,拉力做负功
C. 重力做正功,拉力做负功
D. 重力做正功,拉力做正功
【答案】A
【详解】手提轻绳使物块竖直上升,位移方向向上,拉力向上,重力竖直向下,设位移为,拉力做功重力做功故重力做负功,拉力做正功。故选A。
考点2 动能定理及其应用
1.(2023·福建·学业考试真题)国际单位制中,动能的单位是( )
A. 秒
B. 米
C. 千克
D. 焦耳
【答案】D
【详解】动能是能量的一种,单位是焦耳。故选D。
2.(2022·福建·学业考试真题)如图,一小物块在水平桌面上滑动,滑离桌面后水平抛出,落到地面。小物块质量,与桌面的动摩擦因数,滑离桌面时的速度,桌面的高度。不计空气阻力,重力加速度g取。求
(1)小物块在水平桌面上运动时受到的摩擦力大小f;
(2)小物块从水平抛出至落地的时间t;
(3)落地时小物块的动能。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】
(1)小物块在水平桌面上运动时受到的摩擦力大小为(2)小球水平抛出后做平抛运动,则竖直方向上做自由落体运动,则解得(3)根据动能定理可得解得
3.(2021·福建·学业考试真题)图为儿童游乐园中一种滑道的示意图,滑道最高点B与最低点C之间的高度差。一质量的小孩(可视为质点)沿左边的台阶登上滑道顶端,再从B点由静止开始沿滑道下滑,忽略BC段所受阻力,重力加速度取。求:
(1)小孩静止在台阶上A点时所受支持力的大小;
(2)小孩从B点滑到C点的过程中重力所做的功;
(3)小孩到达C点时的速度大小。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 小孩站在台阶A点上静止时受力平衡则有即小孩静止在台阶上A点时所受支持力的大小为200N;
(2) 小孩从B点到C点重力所做的功为(3) 根据动能定理可知,小孩到达C点的速度为解得
考点3 机械能守恒定律及其应用
1.(2024·福建·学业考试真题)如图,一质量为0.1kg的小球从A点下落到地面上的B点,A点距桌面的高度h1=1m,桌面距地面的高度h2=0.8m。取重力加速度g=10m/s2,以桌面为零势能参考平面,则小球在A点、B点的重力势能分别为( )
A. 1J,0.8J
B. 1J,0.8J
C. 1.8J,0
D. 1.8J,0.8J
【答案】A
【详解】以桌面为零势能参考平面,则小球在A点的重力势能 B点的重力势能为故选A。
2.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)如图,高台滑雪运动员经过一段滑行后从斜坡上的O点水平飞出,落到斜坡上的A点。从O点到A点的过程中,不计空气阻力,该运动员( )
A. 动能减小
B. 动能不变
C. 机械能不变
D. 重力势能不变
【答案】C
【详解】如图,高台滑雪运动员经过一段滑行后从斜坡上的O点水平飞出,落到斜坡上的A点。从O点到A点的过程中,重力做功,重力势能减小,根据动能定理可知动能增大,机械能守恒。故选C。
3.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)如图,ABC为固定在竖直平面的轨道,其中AB段为光滑曲面,BC段为足够长的粗糙斜面。小滑块自A点由静止释放后,在ABC轨道上运动。已知小滑块的质量m =0.2 kg,BC段斜面的倾角,小滑块与BC段斜面间的动摩擦因数,A点与B点间的高度差。取重力加速度g =10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求小滑块在运动过程中
(1)第一次滑到B点时的动能;
(2)沿BC段向上滑行距B点的最大距离;
(3)在BC段斜面上运动的总路程。
【答案】(1)0.8J (2)0.5m (3)2m
【讲解】(1) 根据机械能守恒定律得解得(2) 根据动能定理得 解得(3) 根据动能定理得 解得
考点4 功能关系 能量守恒定律
1.(2023·福建·学业考试真题)跳水运动员在空中下落的过程中,运动员的( )
A. 动能增加,重力势能增加
B. 动能减少,重力势能减少
C. 动能减少,重力势能增加
D. 动能增加,重力势能减少
【答案】D
【分析】【详解】跳水运动员在空中下落的过程中,高度降低,重力势能减少;根据动能定理,重力做正功,动能增加。故选D。
2.(2023·福建·学业考试真题)国际单位制中,重力势能的单位是( )
A. 秒
B. 焦耳
C. 米
D. 千克
【答案】B
【详解】国际单位制中,重力势能的单位是焦耳。故选B。
3.(2022·福建·学业考试真题)用硬卡纸做个小纸帽套在从圆珠笔里取出的弹簧上。先用力把小纸帽往下压,使弹簧产生一定的弹性形变,然后迅速放开手,小纸帽被弹起。在弹簧把小纸帽弹起过程中( )
A. 弹簧的弹性势能减少
B. 弹簧的弹性势能不变
C. 小纸帽的动能减少
D. 小纸帽的动能不变
【答案】A
【详解】AB.在弹簧把小纸帽弹起过程中,弹簧的形变量(压缩量)逐渐减小,则弹簧弹性势能减少,故A正确、B错误;CD.小纸帽在上升的过程中,受到的弹簧弹力先大于重力,再等于重力,后小于重力,即小纸帽受到的合力方向先向上,再向下,则小纸帽先加速后减速,动能先增大后减小,故CD错误。故选A。
4.(2021·福建·学业考试真题)如图,某同学投出的篮球在上升过程中( )
A. 动能增大,重力势能减小
B. 动能增大,重力势能增大
C. 动能减小,重力势能减小
D. 动能减小,重力势能增大
【答案】D
【详解】某同学投出的篮球在上升过程中,重力做负功,则动能减小,重力势能增大。故选D。
5.(2021·福建·学业考试真题)如图,“天问一号”火星探测器在发射的初始阶段加速上升,此过程中探测器的( )
A. 重力势能减小
B. 重力势能增加
C. 动能逐渐减小
D. 动能保持不变
【答案】B
【详解】“天问一号”火星探测器在发射的初始阶段加速上升,“天问一号”火星探测器的位置升高,则重力势能增加,速度增大,则动能增加,故B正确,ACD错误。故选B。
6.(2022·福建·学业考试真题)雪车是冬季娱乐运动项目之一,如图,运动员乘坐雪车从A点无初速度沿斜坡赛道下滑至点,然后沿水平赛道匀减速直线运动至点停止。已知雪车和运动员的总质量,A点距水平赛道高度,雪车下滑至点的速度,在水平赛道做匀减速直线运动的加速度大小。重力加速度取,空气阻力不计。求:
(1)雪车和运动员在A点时的重力势能(取水平赛道为零势能参考面);
(2)雪车受到水平赛道的滑动摩擦力大小;
(3)雪车和运动员在水平赛道从点运动到点的过程中损失的机械能。
【答案】(1)7500J;(2)75N;(3)6075J
【详解】
(1)由题意,可得雪车和运动员在A点时的重力势能(2)根据牛顿第二定律,可得雪车受到水平赛道的滑动摩擦力大小(3)需车和运动员在水平赛道从点运动到点的过程中损失的机械能
考点5 动力学和能量观点的综合应用
1.(2025·福建·学业考试真题)如图,竖直面内的光滑固定轨道ABCD,AB段是长度s=1m的水平轨道,BCD段是半径R=0.4m的半圆轨道,两段相切于B点,C点与半圆的圆心O等高。 一质量m=2kg的小球,在水平向右的恒力F=25N的作用下,从A点由静止开始沿直线运动, 到B点时撤去恒力F,取重力加速度g=10m/s²。
(1)小球到达B点时的动能Ek为多少?
(2)小球到达最高点D时对轨道的压力N的大小为多少?
(3)只把恒力大小改为F'=16N, 其它条件不变,小球运动到CD段的某点P(图中未画出)时脱离轨道,求P、B两点间的高度差H。
【答案】(1) (2)25N (3)
【讲解】(1) 根据动能定理
(2) 从A到D过程在D点根据牛顿第三定律到达最高点D时对轨道的压力
(3) 小球运动到CD段的某点P(图中未画出)时脱离轨道,设此时与水平方向的夹角为,根据牛顿第二定律可得从B到P点,根据能量守恒可得联立解得则P、B两点间的高度差为
2.(2024·福建·学业考试真题)如图,质量为m的物块以一定的初速度v0从斜面底端冲上斜面。已知斜面的倾角为θ,重力加速度为g。取斜面底端所在水平面为零势能参考平面。
(1)若斜面是光滑的,求物块沿斜面向上运动到最高点时的重力势能Ep;
(2)若物块与斜面间存在摩擦,物块在斜面底端上冲的初动能为E0,从底端向上运动到最高点过程机械能损失了。求物块最后返回到斜面底端时的动能Ek;
(3)已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ。物块沿斜面向上运动的最远距离与v0、μ和斜面倾角θ都有关。调节斜面倾角θ,在不同倾角时,物块都以相同大小的初速度v0从底端冲上斜面。求物块从底端沿斜面向上运动最远距离的最小值。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 若斜面光滑,根据机械能守恒定律可得
(2) 若物块与斜面间存在摩擦,根据能量守恒定律可得
(3) 根据牛顿第二定律可得根据速度位移关系可得联立可得由此可知
3.(2023·福建·学业考试真题)如图,一光滑圆弧轨道AB与一粗糙的水平木板BC相切于B点,且平滑连接,整个装置固定在竖直平面内。A端与BC的高度差h=0.2m,BC的长度s=1m。现让一小滑块从A端由静止滑下,滑到C点时的速度为零。取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)小滑块经过B点时的速率vB为多少?
(2)小滑块与木板之间的动摩擦因数μ为多少?
(3)已知木板B端距正下方地面O点的高度差H=0.8m,若将木板右端截去一段,小滑块仍从A端静止释放,将从木板右端水平飞出,则小滑块落地点与O点的最大距离xm为多少?
【答案】(1)2m/s;(2)0.2;(3)1.16m
【详解】
(1)由动能定理可得可得(2)由动能定理可得可得(3)滑块飞出后做平抛运动,由可得设将木板右端截去x,由动能定理可得平抛水平位移联立可得可得滑块落地点与O点的最大距离
4.(2021·福建·学业考试真题)如图,动摩擦因数μ=0.5的粗糙水平轨道与光滑的竖直圆轨道在A点平滑连接。质量m=1kg的小滑块,在F=10N的水平拉力作用下从O点由静止开始沿水平轨道运动,到达A点时撤去拉力,小滑块刚好能滑到B点。已知A、B两点的高度差h=0.2m,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)小滑块在B点的重力势能Ep(以水平轨道所在水平面为零势能参考面)
(2)小滑块经过A点时的速度大小vA
(3)小滑块沿水平轨道运动时的加速度的大小a
【答案】(1)2J;(2)2m/s;(3)5m/s2
【详解】
(1)小滑块在B点的重力势能(2)从A到B由机械能守恒定律解得小滑块经过A点时的速度大小 (3)小滑块沿水平轨道运动时,根据牛顿第二定律解得加速度的大小a=5m/s2
5.(2024-2025高二下·福建·学业考试真题)如图,水平地面上有一轨道ABCD固定在竖直平面内,倾斜轨道AB和半圆形轨道CD均光滑,水平轨道BC粗糙,AB与BC平滑连接,BC与CD相切于C点。小物块从A点由静止开始下滑。已知小物块质量,与水平轨道BC间的动摩擦因数,A点离地高度,BC的长度,CD的半径,取重力加速度,以地面为零势能参考平面。求小物块:
(1)在A点的重力势能;
(2)经过B点时的速度大小;
(3)经过C点时的动能;
(4)能否到达最高点D?请通过计算说明理由。
【答案】(1) (2) (3) (4)不能
【讲解】(1) 以地面为零势能参考平面,小物块在A点的重力势能代入数据可得
(2) 小物块从点到点过程,根据机械能守恒定律代入数据可得
(3) 小物块从到过程,根据动能定理代入数据可得
(4) 小物块能过最高点,最小速度需满足可得小物块从到过程,根据动能定理解得可知小物块不能到达最高点D。
考点6 验证机械能守恒定律
1.(2025·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。
(1)已知电源的频率为50 Hz,则打点计时器打点的时间间隔为 ( 选填"A"或“B”);
A. 0.01s
B. 0.02s
(2)为验证机械能是否守恒,可以比较重物下落过程中某两点间的 (选填“A”或“B”);
A. 动能的增加量和重力势能的减小量是否相等
B. 速度的增加量和下落的高度是否相等
(3)实验结果显示,重物在下落过程中机械能略有减小,产生这种误差的主要原因是 (选填“A”或“B”)。
A. 所选重物质量太大
B. 存在摩擦阻力和空气阻力
【答案】(1)B (2)A (3)B
【讲解】(1) 已知电源的频率为50 Hz,则打点计时器打点的时间间隔为故选B。
(2) 为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的重力势能的减少量与动能的增加量是否在误差允许的范围之内相等。故选A。
(3) 重物在下落过程中机械能略有减小,产生这种误差的主要原因是存在摩擦阻力和空气阻力。故选B。
2.(2023·福建·学业考试真题)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
(1)为了减小阻力对实验结果的影响,应选择的重物 (选填“A”或“B”);
A.体积小,质量大 B.体积大,质量小
(2)实验中必须通过纸带测得重物的 (选填“A”或“B”);
A.下落时间 B.下落高度
(3)在实际测量中,重物减少的重力势能通常会 重物增加的动能 (选填“A”或“B”)。
A.略大于 B.略小于
【答案】① A ② B ③ A
【详解】
(1)[1]为了减小阻力对实验结果的影响,应选择体积小,质量大的重物。故选A。
(2)[2]实验中必须通过纸带测得重物的下落高度,从而得到重物下落过程减少的重力势能,以及计算对应计数点的速度,从而得到重物下落过程增加的动能。故选B。
(3)[3]在实际测量中,重物减少的重力势能通常会略大于重物增加的动能,因为下落过程中,一定存在有空气阻力和摩擦阻力,使得减少的重力势能有一部分转化为内能。故选A。
3.(2023·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示,所使用器材有铁架台、打点计时器、电源、纸带、重物、导线、刻度尺等。
(1)实验中打点计时器所接电源为 (填“A”或“B”)。
A.直流电源 B.交流电源
(2)实验中开始前重物应 (填“A”或“B”)打点计时器。
A.靠近 B.远离
(3)实验应该 (填“A”或“B”)。
A.先接通电源再释放纸带 B.先释放纸带再接通电源
【答案】① B ② A ③ A
【详解】
(1)[1]打点计时器使用交流电源。故选B。
(2)[2]开始前重物应靠近打点计时器。故选A。
(3)[3]实验应先接通电源再释放纸带。故选A。
4.(2022·福建·学业考试真题)如图是“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)本实验应选用 (填“A”或“B”)的重物;
A. 密度小、体积大 B. 密度大,体积小
(2)释放纸带时,重物应 (填“A”或“B”)打点计时器;
A. 靠近 B. 远离
(3)完成本实验 (填“A”或“B”)刻度尺。
A. 需要 B. 不需要
【答案】① B ② A ③ A
【详解】
(1)[1]本实验中要较小空气阻力对实验的影响应选用密度大,体积小的重物。故选B。
(2)[2] 释放纸带时,重物应靠近打点计时器。故选A。
(3)[3] 完成本实验需要使用刻度尺测量位移。故选A。
5.(2022·福建·学业考试真题)利用铁架台、打点计时器、电源、纸带、重物、导线等器材,组成如图所示的装置,完成“验证机械能守恒定律”实验。
(1)完成本实验 (选填“A”或“B”)用到秒表;
A. 需要 B. 不需要
(2)实验中,打点计时器必须接 (选填“A”或“B”)电源;
A. 交流 B. 直流
(3)为了减小实验误差,重物应选择 (选填“A”或“B”)。
A. 橡皮锤 B. 金属锤
【答案】① B ② A ③ B
【详解】
(1)[1]打点计时器本身就是计时仪器,故不用秒表。故选B。
(2)[2]打点计时器的工作时必须接交流电源。故选A。
(3)[3] 为了减小实验误差,重物应选择体积小密度大的物体。故选B。
6.(2021·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。(已知重力加速度为g)
(1)为减小实验误差,应选择质量为___________(填“A”或“B”)的重物;
A. 5g
B. 200g
(2)除装置中的器材外,本实验还需要的测量工具是___________(填“A”或“B”);
A. 秒表
B. 刻度尺
(3)若重物做自由落体运动,则纸带上第1个点和第2个点之间的距离接近___________(填“A”或“B”)。
A. 2mm
B. 2m
【答案】(1)B (2)B (3)A
【讲解】(1) 为了减小阻力的影响,通常选择密度大,体积小的物体,密度相同时,通常选择质量相对大的物体,来减小阻力的影响;故选B。
(2) A.打点计时器本身就可以记录物体运动的时间,所以不需要测量时间的工具,A错误;B.数据分析时,需要测量纸带上各点迹之间的距离,从而计算出各点的速度,B正确;故选B。
(3) 重物做自由落体运动,根据自由落体运动规律可得故选A。
7.(2021·福建·学业考试真题)如图是某实验小组“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)打点计时器使用的是 (填“A”或“B”);
A交流电源 B直流电源
(2)实验中 (填“A”或“B”)用到天平;
A需要 B不需要
(3)由于阻力的影响,重锤的重力势能减小量ΔEp与动能的增加量ΔEk的关系是ΔEp ΔEk(填“>”=”或“<”)。
【答案】① A ② B ③ >
【详解】
(1)[1]打点计时器使用的是交流电源,故选A;
(2)[2]实验中要验证的关系是两边消掉了m,则不需要用到天平测质量;故选B。
(3)[3]由于阻力的影响,则机械能有损失,则重锤的重力势能减小量ΔEp与动能的增加量ΔEk的关系是ΔEp>ΔEk
8.(2024-2025高二上·福建·学业考试真题)“验证机械能守恒定律”实验装置如图甲所示。
(1)实验时手提纸带将重物靠近打点计时器,接着 (选填“A”或“B”);
A. 先接通电源,后释放重物 B. 先释放重物,后接通电源
(2)实验中应通过纸带测量重物的 (选填“A”或“B”);
A. 质量 B. 下落高度
(3)某同学按照正确操作所得纸带如图乙所示,其中A、B、C是连续打下的3个点,测得各点到起始点O的距离分别为hA、hB、hC,已知重物的质量为m,打点计时器每隔时间T打一个点,则B点动能的表达式为 (选填“A”或“B”)。
A. B.
【答案】(1)A (2)B (3)B
【讲解】(1) 实验时,应先接通电源,后释放重物。故选A。
(2) 机械能守恒时则有整理可得故只需测量重物下落的高度即可。故选B。
(3) 根据匀变速直线运动规律可得,打B点时的瞬时速度B点动能的表达式为故选B。
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