2025年高考物理 功和能 小练（含答案）

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2025年高考物理 功和能 小练
一、单选题（本大题共5小题）
1．托球跑是校运动会趣味项目，如图所示，某段时间内乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动，不计空气阻力，在这段时间内（　　）
A．重力对乒乓球做正功 B．摩擦力对乒乓球不做功
C．支持力对乒乓球做正功 D．合力对乒乓球做正功
2．如图所示，质量为的小球沿高度为、倾角为的光滑斜面静止滑下．质量为小球自相同高度由静止落下，两球分别落地．下列说法正确的是（　　）

A．重力对两球做的功相同
B．落地前的瞬间球的速度等于球的速度
C．落地前的瞬间球重力的瞬时功率大于球重力的瞬时功率
D．两球重力的平均功率相同
3．如图所示，质量为m的运动员，运动员弹起至最高点后掉下来，下降高度为H后开始与蹦床接触，在蹦床上继续下降h到达最低点，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）
A．运动员落至最低点时，重力势能减少了
B．运动员刚接触蹦床时的动能等于
C．运动员接触蹦床后开始做减速运动
D．运动员落至最低点的过程中克服弹力所做的功等于刚接触蹦床时的动能
4．一辆质量为的汽车通过一段水平路面的图如图所示，内汽车在正常道路所受的阻力为，时刻开始进入阻力也恒定的泥沙路面，整个行驶过程中，汽车牵引力的功率恒定。则以下说法正确的是（　　）
A．汽车在泥沙路面所受的阻力为
B．汽车在时刻开始走出泥沙路面
C．内，汽车的速度为时，汽车的加速度大小为
D．泥沙路面的长度为
请阅读下述文字，完成下列小题：
如图所示，质量的小球从离桌面高处的点由静止下落到地面上的点。桌面离地面高，空气阻力不计，重力加速度取。
5．若选桌面为参考平面，下列说法正确的是（　　）
A．小球经桌面时的重力势能为0
B．小球经桌面时的重力势能为2J
C．小球落至B点时的重力势能为0
D．小球在A点的重力势能为20J
6．关于小球下落过程中重力做功和重力势能的变化，下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点下落至桌面的过程，重力做正功，重力势能增加
B．小球从桌面下落至B点的过程，重力做负功，重力势能减少
C．小球从A点下落至B点的过程，重力势能的减少量与参考平面的选取有关
D．小球从A点下落至B点的过程，重力做功的多少与参考平面的选取无关
二、多选题（本大题共3小题）
7．如图所示，倾角为的斜面体c固定在水平地面上，质量为的物体b置于光滑的斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量为m的物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上，用手托住物体b使物体a和b保持静止不动，此时细绳伸直且拉力为零，弹簧的压缩量为。现在松开手，在物体b下滑距离时，则下列说法中正确的是（重力加速度为g，整个过程a未碰到滑轮）（　　）
A．物体b的速度大小为0 B．物体b的重力势能减少
C．合力对物体a做的功为0 D．物体a、b与弹簧组成的系统机械能守恒
8．如图所示，一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，已知小球A的质量为m，用手托住B球，轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度为h，A球静止于水平地面上。现释放B球，落地时的速度为。定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．B球的质量为4m
B．A球上升h的过程中，轻绳对A球的拉力做的功为mgh
C．B球从释放至落地，运动的时间为
D．A球从地面开始上升的最大高度为1.6h
9．如图所示，长的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小球A、B，放置在光滑水平桌面上，杆的中心O有一竖直方向的固定转动轴，小球A、B的质量分别为和。初始时系统处于静止状态，给小球A施加一个始终与杆垂直的水平力F，其大小恒为，不计杆和转轴间的摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．小球转过一圈时角速度大小为
B．小球转过一圈时角速度大小为
C．当角速度达到时撤去力F，转轴受杆拉力的大小为
D．当角速度达到时撤去力F，转轴受杆拉力的大小为
三、实验题（本大题共2小题）
10．为了探究轻质弹簧的弹性势能，某同学设计了如图实验装置：一轻质弹簧左端固定在气垫导轨上，右端自由．弹簧右侧有一个滑块，滑块上固定一挡光片．滑块右侧固定的光电计时器可以记录挡光片通过光电门的时间．实验过程如下：
(1)将气垫导轨放在实验桌上，调节气垫导轨使其水平，气垫导轨调至水平的依据是：通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块 ；
(2)向左推滑块，使弹簧压缩一段距离x后由静止释放，记下挡光片通过光电门的时间t;
(3)多次改变弹簧的压缩量，记下相应的x和t，发现压缩量x越大，时间t (选填“越大”、“越小”或“不变”)
(4)为了进一步确定x和t的关系，以x为纵坐标，为横坐标，作图线，得到一条过原点的直线，由此可得轻质弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的关系为 ．
11．某同学在做探究弹力和弹簧长度的关系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置。
(1)关于本实验操作，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．悬挂钩码后立即读数
C．钩码的数量可以任意增减 D．安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态
(2)多次实验，记录数据后描点连线得到图像如图乙所示，由此可知该弹簧的劲度系数 N/m。（保留三位有效数字）
(3)该同学用此弹簧制作成一把弹簧秤，丙图所示为某次测力时的弹簧秤示意图，指针位置表示力的大小为 N。
四、解答题（本大题共2小题）
12．如图所示，长度为的轻绳一端固定在点，另一端连接质量为2m的小球，另一足够长的轻绳一端与小球相连后跨过与点等高的定滑轮，另一端连接质量为的物块，滑轮与点相距。将小球从图中水平位置静止释放，忽略一切摩擦，当小球转过的圆心角为37°时，已知重力加速度为，，，求：
（1）小物块重力势能的增加量；
（2）小球此时的速度大小；（结果保留根号）
（3）从释放小球到此位置过程中，轻绳和轻绳对小球做的功、分别为多少。
13．如图所示，长为L、不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一个质量为m的小球，在O点的正下方某一点A钉一个钉子。现将小球拉至B点静止释放，小球通过最低点C点时的速度为。已知重力加速度为g，不计空气阻力和钉子与绳子碰撞时的能量损失。求：
（1）B和C两点间的高度差H；
（2）小球运动到C点，绳子与钉子碰撞前瞬间小球受到的拉力F；
（3）绳子能够承受的最大拉力为11mg，设A点与C点之间的距离为x，为保证绳子与钉子碰撞后小球能够在竖直平面内做完整的圆周运动，且绳子不断，求x的取值范围。
参考答案
1．【答案】C
【详解】A．竖直方向位移不变，则重力对乒乓球不做功，选项A错误；
B．摩擦力方向沿斜面向上，可知摩擦力方向与位移方向夹角为钝角，则摩擦力对乒乓球做负功，选项B错误；
C．支持力方向垂直斜面向上，可知支持力方向与位移方向夹角为锐角，则支持力对乒乓球做正功，选项C正确；
D．乒乓球做匀速运动，则动能不变，则合力对乒乓球不做功，选项D错误。选C。
2．【答案】D
【详解】A．由题意可知，两球的质量不同，下落的高度相同，根据重力做功的特点可知，重力对两球做功不相同。故A错误；
B．根据动能定理对球有
对球有
则可得两球落地前瞬间的速度大小均为
但两球的速度方向不一样，所以落地前瞬间两球的速度不相等，故B错误；
C．球落地前瞬间重力的瞬时功率为
球的重力的瞬时功率为
则可知落地前的瞬间球重力的瞬时功率等于球重力的瞬时功率，故C错误；
D．在斜面上下滑的的过程中，球重力的平均功率为
球重力的平均功率为
则可知两球重力的平均功率相同，故D正确。
故选D。
3．【答案】A
【详解】A．运动员落至最低点时，重力势能减小量等于重力做功mg（H+h），故A正确；
B．由机械能守恒定律可知，运动员刚接触蹦床时的动能等于mgH，故B错误；
C．运动员接触蹦床后的开始阶段，重力大于弹力，则加速度向下，运动员向下加速运动，当弹力等于重力时加速度为零，速度最大，以后弹力大于重力，加速度向上，运动员做减速运动，故C错误；
D．运动员接触蹦床后至最低点的过程中，根据动能定理
即克服弹力所做的功等于刚落到蹦床上时的动能以及重力势能减小量之和，故D错误。
故选A。
4．【答案】C
【详解】AB．内汽车做匀速运动，所受的牵引力等于阻力，则有
则汽车牵引力的功率为
汽车在泥沙路面匀速行驶时，速度为，则阻力为
汽车从正常道路进入泥沙路面后阻力增大，做减速运动，从泥沙路面进入正常道路后，阻力减小，又开始做加速运动，结合图像可知汽车在时刻开始走出泥沙路面，故AB错误；
C．内，汽车的速度为时，汽车的加速度大小为
故C正确；
D．泥沙路段行驶时由动能定理可得
解得
故D错误。
故选C。
【答案】5．A；6．D
【解析】5．AB．若选桌面为参考平面，小球经桌面时的重力势能为0，A正确，B错误；
C．若选桌面为参考平面，小球落至B点时的重力势能为，C错误；
D．若选桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为，D错误。选A。
6．A．小球从A点下落至桌面的过程，重力方向与位移方向相同，则重力做正功，重力势能减小，A错误；
B．小球从桌面下落至B点的过程，重力方向与位移方向相同，重力做正功，重力势能减小，B错误；
CD．由于重力势能变化量具有绝对性，即与所选参考平面无关，结合重力做功与重力势能变化量的关系可知，重力做功的多少与所选参考平面无关，C错误，D正确。选D。
7．【答案】ACD
【详解】A．开始时弹簧的压缩量为，在物体b下滑距离时，弹簧伸长，可知弹簧的压缩量与伸长量相等，则有弹簧的弹性势能不变，对物体a和b由动能定理可得
解得
则有物体a和b的动能和是0，物体b的速度大小是0，A正确；
B．由重力势能计算公式可得，物体b的重力势能减少
B错误；
C．对物体a由动能定理可得
C正确；
D．在物体b下滑距离的过程中，物体a、b与弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，因此物体a、b与弹簧组成的系统机械能守恒，D正确。
故选ACD。
8．【答案】ACD
【详解】A．设B球的质量为M，根据动能定理，解得，A正确；
B．设轻绳对A球的拉力做的功为W，根据动能定理，解得，B错误；
C．将AB球看成整体，则根据牛顿第二定律，解得，所以，B球从释放至落地，运动的时间为，C正确；
D．B球落地时，A球的位移为，此后A球做竖直上抛运动，则位移为，所以，A球从地面开始上升的最大高度为，D正确。选ACD。
9．【答案】BD
【详解】AB．设小球转过一圈时角速度大小为，由动能定理可得
其中
解得
A错误，B正确；
CD．当角速度达到时撤去力F，对小球A由牛顿第二定律可得转轴对杆的拉力大小是
由牛顿第三定律可知转轴受杆拉力的大小是。对小球B转轴对杆的拉力大小是
由牛顿第三定律可知转轴受杆拉力的大小是，对转轴，由于两力方向相反，则有合力大小是
C错误，D正确。
故选BD。
10．【答案】 均能保持静止(或略有左右晃动)； 越小； 弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的二次方成正比关系
【详解】(1)[1]．如果将气垫导轨调至某一位置后，轻推滑块，滑块刚好能够匀速运动，或者通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块均能保持静止(或略有左右晃动)，说明气垫导轨已经调至水平位置.
(3)[2]．压缩量x越大，获得的速度就越大，所以运动需要的时间t就越小．
(4)[3]．滑块的速度为
根据功能关系
即弹性势能与 成正比，而图线，得到一条过原点的直线，即也是正比关系，由此可得轻质弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的二次方成正比关系。
11．【答案】(1)AD，(2)200，(3)2.75
【详解】（1）A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，A正确；
B．悬挂钩码后应等示数稳定后再读数，B错误；
C．应在弹簧的弹性限度范围内进行测量，不能超过弹性限度，钩码的数量不可以任意增减，C错误；
D．安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态，D正确。选AD。
（2）根据图像斜率可知，该弹簧的劲度系数
（3）该弹簧测力计的分度值为0.1N，所以指针位置表示力的大小为2.75N。
12．【答案】（1）；（2）；（3）0，
【详解】（1）当小球转过37°时如下图，小物块重力势能增加量为
（2）根据几何知识可知此时小球两边的绳子相互垂直，故球和物块的速度大小刚好相等，由机械能守恒定律
解得
（3）小球绕点做圆周运动，绳a对球不做功，，对小球由动能定理
解得
13．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理有，代入数据，解得。
（2）绳子与钉子碰撞前瞬间根据牛顿第二定律有，解得。
（3）当绳子拉力有最大值时，x取最小值，此时根据牛顿第二定律有，解得；当小球恰好能做圆周运动时，x取最大值，根据牛顿第二定律有，其中，根据动能定理有，解得，所以，x的取值范围为。

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