2023年高考物理真題：機械能（解析版）

機檐能

目錄

真題考查解讀

2023年真題展現(xiàn)

考向一功功率和機車啟動

考向二動能定理及其應(yīng)用

考向三機械能守恒定律及其應(yīng)用

考向四功能關(guān)系能量守恒定律

近年真題對比

考向一功功率和機車啟動、動能定理應(yīng)用萬

考向二機械能守恒定律應(yīng)用、功能關(guān)系能量守恒定律

命題規(guī)律

名校模擬探源

易錯易混速記

真題考查解讀

------1*

【命題意圖】機械能內(nèi)容近幾年來，是每年各省高考必考的內(nèi)容之一，主要考察功和功率的計算、動能定理

和機械能守恒定律的應(yīng)用，所涉及到的題型多種多樣，一般力學知識綜合,構(gòu)成較為復雜的題型,不論是選

擇題還是解答題,往往都是以壓軸題的形式出現(xiàn),綜合性較強。而常常還會與電場和磁場相關(guān)的知識結(jié)合

在一起，綜合性也較高。動能定律是每年各省高考的必考內(nèi)容,既可以出現(xiàn)在簡單題中也可以出現(xiàn)在壓軸

題中，出題形式多種多樣，既能與曲線運動和天體運動結(jié)合在一起，又可以與電場和磁場產(chǎn)生聯(lián)系。

【考查要點】（1）功和功率的計算,變力功的計算方法；（2）應(yīng)用動能定理解決多過程問題;應(yīng)用動能定理解

決圖像的綜合問題；（3）單個物體的機械能守恒問題的理解和計算和多個物體關(guān)聯(lián)的機械能守恒問題的理

解和計算；（4）功能關(guān)系的應(yīng)用和摩擦力做功與能量的轉(zhuǎn)化；

【課標鏈接】①熟練掌握功和功率的計算方法;熟練掌握并區(qū)分機車的兩種啟動方式,學會運用機車啟動知

識去解釋起重機牽引物體的運動方式；；②動能定理理解及其應(yīng)用；③機械能守恒定律的理解及應(yīng)用、功能

關(guān)系和同時解及應(yīng)用。

2023年真題展現(xiàn)

考向一功功率和機車啟動

版目工（2023山東卷）《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場景。引水過程簡

化如下:兩個半徑均為R的水輪，以角速度。勻速轉(zhuǎn)動。水筒在筒車上均勻排布,單位長度上有九個，與水

輪間無相對滑動。每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為小的水,其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻

田。當?shù)氐闹亓铀俣葹間,則筒車對灌入稻田的水做功的功率為（）

Q.nmga^RH3nmgcoRH3nmga^RH

-A..~~（_>?~D?HJTYI/QCL）RH

555

【答案】B

【解析】由題知，水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有幾個，且每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為小的水、其

中的60%被輸送到高出水面〃處灌入稻田，則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入農(nóng)田的水的總質(zhì)量為

m總=2nRnmX60%=1.2nRnm,則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入稻田的水克服重力做的功W=1.2icRnimgH,則

筒車對灌入稻田的水做功的功率為P=27=2二聯(lián)立有P=3儂?。無”故選E。

135

題目g（2023遼寧卷）如圖（a）,從高處加■點到地面N點有I、II兩條光滑軌道。兩相同小物塊甲、乙同時

從初點由靜止釋放,沿不同軌道滑到N點，其速率。與時間t的關(guān)系如圖（0所示。由圖可知，兩物塊在離

A.甲沿/下滑且同一時刻甲的動能比乙的大B.甲沿II下滑且同一時刻甲的動能比乙的小

C.乙沿/下滑且乙的重力功率一直不變D.乙沿II下滑且乙的重力功率一直增大

【答案】8

【解析】AB.由圖乙可知，甲下滑過程中，甲做勻加速直線運動，則甲沿II下滑，乙做加速度逐漸減小的加

速運動，乙沿/下滑，任意時刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時刻甲的動能比乙的小，力錯誤，B正

確；CD.乙沿/下滑，開始時乙速度為0,到N點時乙豎直方向速度為零，根據(jù)瞬時功率公式P=zng與可

知重力瞬時功率先增大后減小，CD錯誤。故選B。

題目（2023湖北卷）兩節(jié)動車的額定功率分別為8和2,在某平直鐵軌上能達到的最大速度分別為g和

3?，F(xiàn)將它們編成動車組，設(shè)每節(jié)動車運行時受到的阻力在編組前后不變，則該動車組在此鐵軌上能達到

的最大速度為（）

A—”1+如2B?—+￡%（一+2）。@2D

'P1+P2'P1+P2'PiVi+PiVi'P^Vi+PiV-i

【答案】。

【解析】由題意可知兩節(jié)動車分別有丹=力%呂=/2。2當將它們編組后有與+2=（力+力）”?M

聯(lián)立可得o=故選。。

P1V2+P2^1

題目⑷（2023山東卷）質(zhì)量為M的玩具動力小車在水平面上運動時，牽引力F和受到的阻力/均為恒力，如

圖所示，小車用一根不可伸長的輕繩拉著質(zhì)量為小的物體由靜止開始運動。當小車拖動物體行駛的位移

為S1時，小車達到額定功率，輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時間后停下，其總位移為S2。物體與

地面間的動摩擦因數(shù)不變，不計空氣阻力。小車的額定功率區(qū)為（）

/2-（F—力⑸―8）Si‘2尸2（尸一力02—S1）S1

'V（河+m）S2—MSi（7W+mjS2—TnSi

C/2F?（F—/）網(wǎng)-SJS2’2?2（F—力⑸―S1）S2

（7W+m）S2+mSi

【答案】Z

【解析】設(shè)物體與地面間的動摩擦因數(shù)為〃，當小車拖動物體行駛的位移為Si的過程中有

=（m+M）av21—2asiPQ—FV

輕繩從物體上脫落后a2—d=2a2（S2—Si）

聯(lián)立有.=/2/y-，汽*了故選Ao

y（TVf+7/1）82—MS]

考向二動能定理及其應(yīng)用

題目|5〕（2023新課標卷）無風時,雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會以恒定的速率豎直下落。一質(zhì)量為

m的雨滴在地面附近以速率。下落高度拉的過程中，克服空氣阻力做的功為（重力加速度大小為g）

（）

A.0B.mghC.—mv2—mghD.—mv2+mgh

【答案】8

【解析】在一地面附近雨滴做勻速運動，根據(jù)動能定理得nig八一用=0

故雨滴克服空氣阻力做功為恒。鼠故選8。

題目回（2023新課標卷）一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力的作用下，由靜止開始在水平地面上沿。軸運動,

出發(fā)點為①軸零點，拉力做的功W與物體坐標c的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為

0.4,重力加速度大小取10m/s2。下列說法正確的是（）

01234x/m

A.在①=1小時，拉力的功率為6W

B.在a:=4m時,物體的動能為2J

C.從土=0運動到，=2小,物體克服摩擦力做的功為8J

D.從2=0運動到，=4的過程中，物體的動量最大為2kg?m/s

【答案】BC

【解析】由于拉力在水平方向，則拉力做的功為W=Rc可看出W—C圖像的斜率代表拉力F。AB.在

物體運動的過程中根據(jù)動能定理有W—//mga;=Jm//則re=1m時物體的速度為幼=2m/sx=l?rz時，

拉力為

/=當匕=6N則此時拉力的功率P=FV1=12W,x=4m,時物體的動能為%=2J,力錯誤、B正確；

l\x

C.從k=0運動到土=2館,物體克服摩擦力做的功為％=//mge=8J,C正確；D根據(jù)W—力圖像

可知在0—2小的過程中E=6N,2—4館的過程中月=3N,由于物體受到的摩擦力恒為/=4N,則物體

在力=27n處速度最大，且根據(jù)選項AB分析可知此時的速度O2=J§m/s則從力=0運動到n=4的過程

中，物體的動量最大為p=??w=2，^kg?m/s_D錯誤。故選BC。

題目⑦（2023全國乙卷）如圖，一質(zhì)量為“、長為，的木板靜止在光滑水平桌面上，另一質(zhì)量為m的小物塊

（可視為質(zhì)點）從木板上的左端以速度比開始運動。已知物塊與木板間的滑動摩擦力大小為了，當物塊從木

板右端離開時（）

M

7//////////////////////////Z

A.木板的動能一定等于力B.木板的動能一定小于力

C.物塊的動能一定大于D.物塊的動能一定小于

I答案】BD

【解析】當物塊從木板右端離開時，對m有—fxm=--mv^n—*，對M有fxM—弓*???/或其中

I=xm-xMAB.由于1>/兇，則根據(jù)以上分析可知木板的動能一定小于#,4錯誤、E正確；CD.根據(jù)

以上分析，聯(lián)立有^送一/7=晚則物塊的動能一■定小于1~?71嫌—八，C錯誤、O正確。故選

皿

題目回（2023江蘇卷）如圖所示,滑雪道由坡道和水平道組成，且平滑連接，坡道傾角均為45°。平臺

BC與緩沖坡CD相連。若滑雪者從P點由靜止開始下滑，恰好到達B點?；┱攥F(xiàn)從A點由靜止開始下

滑，從B點飛出。已知A、P間的距離為d,滑雪者與滑道間的動摩擦因數(shù)均為〃，重力加速度為g,不計空

氣阻力。

（1）求滑雪者運動到P點的時間t；

（2）求滑雪者從B點飛出的速度大小”；

（3）若滑雪者能著陸在緩沖坡CD上,求平臺BC的最大長度乙。

【答案】⑴力=;⑵—〃）;（3）V2d（l-//）

【解析】⑴滑雪者從A到P根據(jù)動能定理有m^dsin45°—〃mgcos45°d=-^-mvp—0

根據(jù)動量定理有（mgsin45°—//m^cos45°）t=mvp—0

聯(lián)立解得t=/vp~—〃）

v。（1一〃）

（2）由于滑雪者從P點由靜止開始下滑，恰好到達B點，故從P點到B點合力做功為0,所以當從A點下滑

時，到達B點有"B="P=jV^gd（l—〃）

（3）當滑雪者剛好落在。點時，平臺石。的長度最大；滑雪者從B點飛出做斜拋運動，豎直方向上有

&pcos45°=gX4，水平方向上有1/=Opsin45°?力

聯(lián)立可得￡=，^磯1一〃）

「題目可（2023湖北卷）如圖為某游戲裝置原理示意圖。水平桌面上固定一半圓形豎直擋板，其半徑為2R、內(nèi)

表面光滑，擋板的兩端4、B在桌面邊緣，B與半徑為R的固定光滑圓弧軌道港在同一豎直平面內(nèi)，過

。點的軌道半徑與豎直方向的夾角為60°。小物塊以某一水平初速度由4點切入擋板內(nèi)側(cè)，從B點飛出桌

面后，在。點沿圓弧切線方向進入軌道荻內(nèi)側(cè),并恰好能到達軌道的最高點。。小物塊與桌面之間的

動摩擦因數(shù)為與,重力加速度大小為g,忽略空氣阻力，小物塊可視為質(zhì)點。求：

⑴小物塊到達。點的速度大??；

（2）B和。兩點的高度差；

（3）小物塊在A點的初速度大小。

【答案】（1）回；（2）0;（3）痣反

［解析】（1）由題知，小物塊恰好能到達軌道的最高點。,則在。點有m-f-=mg

R

解得vD—y/gR

（2）由題知，小物塊從。點沿圓弧切線方向進入軌道CDE內(nèi)側(cè)，則在。點有cos60°=—

%

小物塊從（7到。的過程中，根據(jù)動能定理有_mg（R+2?cos60°）=gm虎—^-mvc

則小物塊從石到。的過程中，根據(jù)動能定理有mgHBD=

聯(lián)立解得外=4gR,HBD=Q

⑶小物塊從A到B的過程中，根據(jù)動能定理有—fimgS-~

S=R?2R解得vA=y/3gR

考向三機械能守恒定律及其應(yīng)用

題目□0（2023全國甲卷）一同學將鉛球水平推出,不計空氣阻力和轉(zhuǎn)動的影響，鉛球在平拋運動過程中

（）

A.機械能一直增加B.加速度保持不變C.速度大小保持不變D.被推出后瞬間動能最大

【答案】B

【解析】鉛球做平拋運動，僅受重力，故機械能守恒，4錯誤；B.鉛球的加速度恒為重力加速度保持不

變,B正確；CD.鉛球做平拋運動,水平方向速度不變,豎直方向做勻加速直線運動，根據(jù)運動的合成可知

鉛球速度變大，則動能越來越大，CD錯誤。故選B

題目RT（2023?浙江?高考真題）一位游客正在體驗蹦極，綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺縱身而下。游客從

跳臺下落直到最低點過程中（）

A.彈性勢能減小B.重力勢能減小

C.機械能保持不變D.繩一繃緊動能就開始減小

【答案】B

【詳解】游客從跳臺下落，開始階段橡皮繩未拉直，只受重力作用做勻加速運動，下落到一定高度時橡皮繩

開始繃緊，游客受重力和向上的彈力作用，彈力從零逐漸增大，游客所受合力先向下減小后向上增大，速度

先增大后減小，到最低點時速度減小到零，彈力達到最大值。

A.橡皮繩繃緊后彈性勢能一直增大，4錯誤；

B.游客高度一直降低，重力一直做正功，重力勢能一直減小，B正確；

C.下落階段橡皮繩對游客做負功，游客機械能減少，轉(zhuǎn)化為彈性勢能，。錯誤；

D.繩剛繃緊開始一段時間內(nèi)，彈力小于重力，合力向下做正功，游客動能在增加；當彈力大于重力后，合力

向上對游客做負功，游客動能逐漸減小，。錯誤。

題目至I（2023湖南卷）如圖，固定在豎直面內(nèi)的光滑軌道ABC由直線段AB和圓弧段BC組成，兩段相切

于8點，AB段與水平面夾角為段圓心為。，最高點為。、人與。的高度差等于圓弧軌道的直徑2R。

小球從A點以初速度為沖上軌道，能沿軌道運動恰好到達。點，下列說法正確的是（）

A.小球從B到C的過程中,對軌道的壓力逐漸增大

B.小球從A到。的過程中，重力的功率始終保持不變

C.小球的初速度2=J硒

D.若小球初速度為增大,小球有可能從B點脫離軌道

【答案】AD

【解析】4.由題知，小球能沿軌道運動恰好到達。點，則小球在。點的速度為%=0則小球從。到B的

2

過程中，有?ng_R(l—cosa)=?]館"2琉=mgcosa-m萬v聯(lián)立有&=3nzgcosa—2mg，則從。至4B的過

2rt

程中a由0增大到。，則cosa逐漸減小，故國逐漸減小，而小球從6到。的過程中，對軌道?的壓力?逐漸增?

大，A正確；B.由于4到B的過程中小球的速度逐漸減小，則A到B的過程中重力的功率為P=

-mgvsin0則人到B的過程中小球重力的功率始終減小,則B錯誤；C.從人到。的過程中有—mg-2R

=解得VQ—14gRC錯誤;D.小球在B點恰好脫離軌道有mgcosd—則v—

22rtB

y/gRcose則若小球初速度為增大，小球在B點的速度有可能為y/gRcosd,故小球有可能從B點脫離軌道，

。正確。故選AD。

蔽目QT!（2023浙江6月卷）鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力,下列關(guān)于鉛球在空中運動時

的加速度大小a、速度大小。、動能及和機械能E隨運動時間1的變化關(guān)系中，正確的是（）

【答案】。

［解析】A.由于不計空氣阻力，鉛球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不隨時間改變，

故A錯誤；B.鉛球被水平推出后做平拋運動，豎直方向有vy—gt則拋出后速度大小為v—J褚+（gt）2

2

可知速度大小與時間不是一■次函數(shù)關(guān)系，故B錯誤；C.鉛球拋出后的動能Ek=-^-mv=1可

知動能與時間不是一次函數(shù)關(guān)系，故。錯誤；D.鉛球水平拋出后由于忽略空氣阻力，所以拋出后鉛球機

械能守恒，故。正確。故選。。

題目（2023全國甲卷）如圖，光滑水平桌面上有一輕質(zhì)彈簧,其一端固定在墻上。用質(zhì)量為小的小球壓

彈簧的另一端，使彈黃的彈性勢能為瑪。釋放后，小球在彈簧作用下從靜止開始在桌面上運動，與彈黃分

離后，從桌面水平飛出。小球與水平地面碰撞后瞬間，其平行于地面的速度分量與碰撞前瞬間相等;垂直于

地面的速度分量大小變?yōu)榕鲎睬八查g的六。小球與地而碰撞后，彈起的最大高度為鼠重力加速度大小

為g,忽略空氣阻力。求

（1）小球離開桌面時的速度大小；

（2）小球第一次落地點距桌面上其飛出點的水平距離。

2

【解析】（1）由小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒可知Ep=ym-u

得小球離開桌面時速度大小為。=7^

（2）離開桌面后由平拋運動規(guī)律可得％=2

2g

第一次碰撞前速度的豎直分量為Vy,由題可知％=言必

離開桌面后由平拋運動規(guī)律得x=vt,vy=gt

解得小球第一次落地點距桌面上其飛出的水平距離為x=過詈也_

2mg

考向四功能關(guān)系能量守恒定律

【題目|15）（2023浙江1月卷）一位游客正在體驗蹦極,綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺縱身而下.游客從跳

臺下落直到最低點過程中（）

A.彈性勢能減小B.重力勢能減小

C.機械能保持不變D.繩一繃緊動能就開始減小

【答案】B

【解析】游客從跳臺下落，開始階段橡皮繩未拉直，只受重力作用做自由落體運動，下落到一定高度時橡皮

繩開始繃緊，游客受重力和向上的彈力作用，彈力從零逐漸增大，游客所受合力先向下減小后向上增大，速

度先增大后減小，到最低點時速度減小到零，彈力達到最大值,彈性勢能達到最大值。橡皮繩繃緊后彈性

勢能一直增大，選項A錯誤；游客高度一直降低,重力一直做正功，重力勢能一直減小，選項B正確；下落階

段橡皮繩對游客做負功，游客機械能減少，彈性繩的彈性勢能增大，。錯誤；彈性繩剛繃緊開始一段時間

內(nèi)，彈力小于重力，合力向下做正功，游客向下運動的速度逐漸增大，游客逐漸增加；當彈力等于重力時，游

客向下運動的速度最大，游客的動能最大；游客再向下運動，彈力大于重力，合力向上對游客做負功，游客

動能逐漸減小，。錯誤。

題目區(qū)j（2023遼寧卷）某大型水陸兩柄飛機具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演練中，該飛機在

水而上由靜止開始勻加速直線滑行并汲水,速度達到n!=80m/s時離開水面,該過程滑行距離L=1600m.

汲水質(zhì)量m=1.0x104kg。離開水面后，飛機琴升高度九=lOOwi時速度達到02=100m/s,之后保持水平

勻速飛行，待接近目標時開始空中投水。取重力加速度g=10m/s2。求：

（1）飛機在水面滑行階段的加速度a的大小及滑行時間t；

（2）整個攀升階段,飛機汲取的水的機械能增加量AS-

【答案】⑴2'，40s;（2）6X107J

【解析】（1）飛機做從靜止開始做句加速直線運動，平均速度為今，則L=^-v.t

解得飛機滑行的時間為力==2s—40s

g8。

飛機滑行的加速度為a———4^-ni/s2=2m/s2

t40

（2）飛機從水面至九=100m處，水的機械能包含水的動能和重力勢能，則

=殲叱無xlx104x1002J+1x104x10x100J=6x107J

『近年真題對比］

考向一功、功率、動能定理

題目工（2022?廣東卷如圖所示,載有防疫物資的無人駕駛小車,在水平7W段以恒定功率200W、速度

5m/s勻速行駛,在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2mzs勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為50kg,MN=

PQ=20m,PQ段的傾角為30°,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力。下列說法正確的有（）

A.從河到N,小車牽引力大小為40NB,從河到N,小車克服摩擦力做功800J

C.從P到Q,小車重力勢能增加lx109D.從P到Q,小車克服摩擦力做功700J

【答案】

【解析】

A.小車從河到N,依題意有

Px=Fv]=200W

代入數(shù)據(jù)解得

F=40N

故A正確；

B.依題意，小車從河到N,因勻速，小車所受的摩擦力大小為

fi=F=40N

則摩擦力做功為

用=-40x20J=-800J

則小車克服摩擦力做功為800J,故B正確；

C.依題意，從P到Q,重力勢能增加量為

△4=mgXA/i=5OO7VX20mXsin30°=5000J

故。錯誤；

D依題意，小車從P到Q,摩擦力為自有

y2+^Ssin30°=j

摩擦力做功為

?=~s2

s2—20m

聯(lián)立解得

叫=—700J

則小車克服摩擦力做功為700J,故D正確。

故選ABD。

題目團（2022?湖北?T7）一質(zhì)點做曲線運動，在前一段時間內(nèi)速度大小由v增大到2v，在隨后的一段時間內(nèi)

速度大小由2n增大到5八前后兩段時間內(nèi)，合外力對質(zhì)點做功分別為可和叱，合外力的沖量大小分別

為4和4。下列關(guān)系式一定成立的是（）

A.花=3可，72<37!B.叱C.W^IW.,1^31,D.叱=7陀，心>人

【答案】。

【解析】

根據(jù)動能定理可知

W1—]?TZ（20）2-^-mv2—^-mv2

叱=-^-m（5v）2―^~m（2”）2=^-mv2

可得

曄7用

由于速度是矢量，具有方向，當初、末速度方向相同時，動量變化量最小，方向相反時，動量變化量最大，因

此沖量的大小范圍是

mv43mv

3mv<AW7mv

可知

收311

故選。。

蜃目⑤（2022?浙江6月卷?T13）小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置,把靜置于地面的

質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m/s2的勻減

速運動，到達平臺速度剛好為零，g取lOm/s?,則提升重物的最短時間為（）

A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.0s

【答案】C

【解析】

為了以最短時間提升重物，一開始先以最大拉力拉重物做勻加速上升，當功率達到額定功率時，保持功率

不變直到重物達到最大速度，接著做勻速運動，最后以最大加速度做勻減速上升至平臺速度剛好為零，重

物在第一階段做勻加速上升過程，根據(jù)牛頓第二定律可得

T—rng300-20x10,尺,i

5=---m--------=------------------m/s2=5m/s

m20

當功率達到額定功率時,設(shè)重物的速度為S，則有

_P額1200/?/

"產(chǎn)監(jiān)=^m/s=4m/s

此過程所用時間和上升高度分別為

t]=—=N=0.8s

Oq5

,Vi421A

重物以最大速度勻速時，有

_P?__1200

-m/s=6m/s

Tmg200

重物最后以最大加速度做勻減速運動的時間和上升高度分別為

,"m610

c-.....=-S=1.2s

35

7"m6?Q

拉3=——=———m=3.6m

2am2x5

設(shè)重物從結(jié)束句加速運動到開始做勻減速運動所用時間為力2,該過程根據(jù)動能定理可得

P^-mgh2=

又

%2=85.2m—1.6m—3.6m=80m

聯(lián)立解得

t2—13.5s

故提升重物的最短時間為

力min=力1+3+力3=0.8s+13.5s+1.2s=15.5s

。正確，A

題目回（2022?浙江1月卷?T20）如圖所示，處于豎直平面內(nèi)的一探究裝置，由傾角a=37°的光滑直軌道

4B、圓心為Q的半圓形光滑軌道BCD、圓心為。2的半圓形光滑細圓管軌道DEF、傾角也為37°的粗糙直

軌道FG組成，B、。和F為軌道間的相切點,彈性板垂直軌道固定在G點（與B點等高），B、。八D、O2和

F點處于同一直線上。己知可視為質(zhì)點的滑塊質(zhì)量m=0.1kg,軌道BCD和。EF的半徑R=0.15m,軌道

長度的產(chǎn)3小，滑塊與軌道FG間的動摩擦因數(shù)〃=”,滑塊與彈性板作用后，以等大速度彈回，sin37°

O

=0.6,cos37°=0.8o滑塊開始時均從軌道AB上某點靜止釋放，

（1）若釋放點距B點的長度I=0.7小,求滑塊到最低點。時軌道對其支持力項的大小；

（2）設(shè)釋放點距B點的長度為勾,滑塊第一次經(jīng)F點時的速度”與。之間的關(guān)系式；

（3）若滑塊最終靜止在軌道FG的中點,求釋放點距B點長度〃的值。

【答案】⑴7N;（2）/,>0.85m;（3）見解析

【解析】

（1）到。點過程據(jù)動能定理可得

mglsin37°+mgR（l—cos37°）=~mvc

。點時

FN-mg=m—

FN=7N

⑵能過最高點時,則能到F點，則恰到最高點時

據(jù)動能定理可得

mglxsin37°—（3mgRcos37°+7?）mg=0

解得

Ix—0.85m

要能過F點上>0.85小

（3）設(shè)摩擦力做功為第一次到達中點時的n倍

據(jù)動能定理可得

7*0*7。FG?Q17°FGQ^7。c

mglxsin37—mg—smJ7-n/img—^-cos67=0

解得

j7n+6

L=-l

x“15

當？1=1時

j13

15

當九=3時

79

1x2=-Tm

5

當n=5時

BD錯誤;

故選C。

AE=grrw3+mgh=yx1x104x1002J+1x104x10x100J=6x107J

考向二機械能守恒定律功能關(guān)系與能量守恒

航目回（2022?全國乙卷?T16）固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點由

靜止開始自由下滑,在下滑過程中，小環(huán)的速率正比于（）

A.它滑過的弧長B.它下降的高度

C.它到P點的距離D.它與P點的連線掃過的面積

【答案】。

【解析】

如圖所示

設(shè)圓環(huán)下降的高度為h,圓環(huán)的半徑為五，它到P點的距離為"根據(jù)機械能守恒定律得

mgh=-mV

由幾何關(guān)系可得

h=Lsin^

sin。=

聯(lián)立可得

,L2

h=lR

可得

v=L,

故。正確，ABD錯誤。

故選C。

〔題目⑥（2022?河北?T9）如圖，輕質(zhì)定滑輪固定在天花板上,物體P和Q用不可伸長的輕繩相連，懸掛定滑輪

上，質(zhì)量mP,t=0時刻將兩物體由靜止釋放，物體Q的加速度大小為4°T時刻輕繩突然斷開，物

O

體P能夠達到的最高點恰與物體Q釋放位置處于同一高度，取t=0時刻物體P所在水平面為零勢能面，

此時物體Q的機能為E。重力加速度大小為g,不計摩擦和空氣阻力，兩物體均可視為質(zhì)點。下列說法正

確的是（）

B.2T時刻物體Q的機械能為導

A.物體P和Q的質(zhì)量之比為1:3

C.2T時刻物體P重力的功率為第D.27時刻物體尸的速度大小^^

【答案】BCD

【解析】

A.開始釋放時物體Q的加速度為葛，則

口9

mQg-FT-mQ--

口g

好一mpg=mP--

0

解得

口2

瑪=丁yg

o

mP=1

mQ2

選項A錯誤；

B.在T時刻，兩物體的速度

gT

P上升的距離

,19rp2_ST2

加一萬可丁—―r

細線斷后P能上升的高度

gT2

FF

可知開始時PQ距離為

2qT2

h=h1-ih2=―--

若設(shè)開始時P所處的位置為零勢能面，則開始時Q的機械能為

22

2mogT

E=mQgh=-----------

從開始到繩子斷裂，繩子的拉力對Q做負功，大小為

W=Fj%=---------

Fy

則此時物體Q的機械能

mQ

E'=E-WF=^

此后物塊Q的機械能守恒，則在2T時刻物塊Q的機械能仍為號，選項B正確;

CD.在2T時刻，重物P的速度

"2=v-gT=-^-

方向向下；此時物體P重力的瞬時功率

12

DmQg29TmQgT3H

%=3=丁k=『一=行

選項CD正確。

故選BCD。

命題規(guī)律

分析近三年的高考試題,在近幾年的高考題中，主要分關(guān)于機械能的考查，多以選擇題的形式出現(xiàn)，.有時與電

流及電磁感應(yīng)相結(jié)合命題。動能定理和機械能守恒定律多數(shù)題目是與牛頓運動定律、平拋運動、圓周運動以

及電磁學等知識相結(jié)合的綜合性試題;動能定理仍將是高考考查的重點，高考題注重與生產(chǎn)、生活、科技相結(jié)

合，將對相關(guān)知識的考查放在一些與實際問題相結(jié)合的情境中。

名校模擬探源

題目①（2023?廣東潮州二模）疫情期間利用無人機運送物資，已知質(zhì)量為8kg的物資在無人機拉力作用下

勻速上升35館,然后勻加速水平移動20館,若空氣阻力不能忽略，取g=10m/s2。則下列說法正確的是

A.勻速上升時，物資重力勢能不變

B.整個過程，物資機械能增加了2800J

C.物資在勻速上升時機械能增量為2800J

D.無人機水平移動過程中空氣對它的作用力、重力均不做功

【答案】。

【解析】A.勻速上升時，高度增加，故物資重力勢能增加，A錯誤;

B.整個過程,物資重力勢能增加了△瑪=8X1OX35J=28OOJ

勻加速運動后動能也增加了，故物資機械能增加量大于2800J,B錯誤；

C.物資在勻速上升時機械能增量為重力勢能的增量，即2800J,。正確；

D.無人機水平移動過程中空氣對它的作用力與速度方向相反故做負功，重力與速度方向垂直故不做功,

D錯誤。故選C。

蜃旦區(qū)（2023?山東泰安?統(tǒng)考二模）如圖所示，在光滑水平面上，一物體在水平向右的恒定拉力F作用下由靜

止開始向右做直線運動,物體的動能及隨時間t變化的圖像如右圖所示,虛線為圖像上P點的切線，切線

與t軸交點的坐標是（）

【答案】。

【詳解】物體在拉力作用下做勻加速直線運動，則根據(jù)動能定理得Fx=Ek

根據(jù)運動學公式x--^-at2—

22m

代入后得E=Fx=t2

k2m

把P點坐標代入后得出鼻=與=4=言，則及二言"

2mt21.533

求導得k=?=[x2力=[><2XL5=4

at33

即k=卷=4,則At=0.75,則%i=1.5—At=1.5—0.75=0.75

故選。。

、題目叵）（2023?四川涼山?統(tǒng)考二模）光滑水平面上質(zhì)量分別為小、2小的甲、乙兩個物體，在相同的水平拉力

F的作用下從靜止開始運動，甲、乙分別經(jīng)過t、2t時間的動能之和為瓦，則乙從靜止經(jīng)過3t時間的動能為

（）

A.普及B.弓&C.D.3瓦

236

【答案】A

【詳解】設(shè)在相同的水平拉力F的作用下甲乙兩個物體的加速度分別為電、電,根據(jù)題意由牛頓第二定律可

得Q尸2a2

從靜止開始運動，甲、乙分別經(jīng)過人2力時間的位移分別為名產(chǎn)JQIR=a招,力2=1。2（2力y=2a2r

2

根據(jù)動能定理可得Ek=FX1+FX2=3Fa2t

2

設(shè)乙從靜止經(jīng)過3t時間的動能為瓦，則瓦=Fya2（30=-f--3Fa2t2=1■瓦

故選A。

題目回（2023?福建福州4月檢測）（多選）某研究小組研發(fā)了一款彈跳機器人，總質(zhì)量僅為30g,其結(jié)構(gòu)如圖

所示,流線型頭部內(nèi)的微型電機先將碳纖維細條制成的彈性結(jié)構(gòu)壓縮，之后彈性勢能迅速釋放,在約為

10ms的時間內(nèi)將機器人由靜止加速到28m/s,此時機器人恰好離開地面,接著沿豎直方向上升,離地最大

高度為33小,當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2^1J（）

△

A.微型電機工作時,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為彈性結(jié)構(gòu)儲存的彈性勢能

B.機器人在10ms的加速時間內(nèi)平均加速度大小約為2800m/s2

C.彈跳機器人在空中上升時加速度大小大于9.8m/s2

D.彈跳機器人在空中上升的過程中機械能守恒

【答案】BC

［解析】A.微型電機工作時有內(nèi)阻，則消耗的部分電能會轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故4錯誤；

B.由題意可求加速階段加速度為ai=2/=28000m/s2故B正確；

CD.設(shè)上升過程中加速大小為a2,則有2a2%=若解得a洛11.88m/s2>9.8m/s2

加速度大于重力加速度，則可知空氣存在阻力，上升過程中需要克服空氣阻力做功，則機械能不守恒，故。

正確，。錯誤。故選

原目回（2023?四川眉山??？寄M預測）下列四幅圖所描述的情景中，人對物體做功的是（）

【答案】。

【詳解】①.將地面上的物體往上堆積，給物體一個向上的力，且物體向上移動了距離，力對物體做功，故①

正確；

②.在水平方向搬運一盆花，人給花盆一個向上的力，但沿水平方向移動了距離，力對花盆沒有做功，故②

錯誤；

③.人給重物一個向上的力，物體沒有移動距離，力對重物沒有做功，故③錯誤；

④.人給拖把一個向前的力，拖把向前移動了距離，力對拖把做功，故④正確。

故選。。

題目回（多選）（2023?黑龍江哈爾濱?哈爾濱三中校考模擬預測）如圖甲所示，一足夠長的水平傳送帶以某一

恒定速率順時針轉(zhuǎn)動，一根輕彈簧一端與豎直墻而連接,另一端與物塊不栓接。物塊將彈簧壓縮一段距離

后置于傳送帶最左端無初速度釋放，物塊向右運動受到的摩擦力/隨位移力的關(guān)系如圖乙所示，g