备战2025年高考物理(浙江专用)抢分秘籍05功和功率能量问题(四大题型)(学生版+解析)练习

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【解密高考】
【题型一】功与功率的计算
【题型二】动能定理的应用
【题型三】功能关系的理解与应用
【题型四】功能关系与能量观点解决实际问题
【误区点拨】
易错点：功和功率 能量易错点
1、重基础概念：强调对功、功率、能量概念的准确理解，通过选择题、填空题考查 。
2、联系实际：以生活、科技为背景，考查将实际问题转化为物理模型并求解的能力 。
3、突出综合：将相关知识与牛顿运动定律、电场、磁场等融合，考查综合分析和逻辑思维能力
1、梳理框架：以功、功率、能量守恒为核心构建知识框架，梳理各能量形式转化关系及功能关系，用思维导图串联，形成知识链条 。
2、深化理解：深入理解功、功率、能量概念，通过实例分析加深对功的正负、功率与力和速度关系、能量转化条件的理解，避免概念混淆 。
3、强化公式：牢记相关公式，通过练习学会根据不同情境选公式计算，注意单位统一和适用条件 。
【题型一】功与功率的计算
1．功的计算
(1)单个恒力的功 W＝Flcs α
(2)合力为恒力的功
①先求合力，再求W＝F合lcs α
②W＝W1＋W2＋…
2．功率的计算
(1)P＝eq \f(W,t)，适用于计算平均功率；
(2)P＝Fv，若v为瞬时速度，P为瞬时功率，若v为平均速度，P为平均功率．
注意：力F与速度v方向不在同一直线上时功率为Fvcs θ.
(3)机车启动问题
羽毛球运动是一项深受大众喜爱的体育运动。某研究小组的同学为研究羽毛球飞行规律，描绘出了如图所示的若干条羽毛球飞行轨迹图，图中A、B是其中同一轨迹上等高的两点，P为该轨迹的最高点，则该羽毛球（ ）
A．在P点时羽毛球的加速度方向竖直向下
B．整个飞行过程中经P点的速度最小
C．AP段的运动时间小于PB段的运动时间
D．在A点的重力功率大小等于在B点的重力功率
如图所示，甲、乙两位选手先后在O点正上方A、B两点将飞镖水平抛出，飞镖击中竖直墙上的同一点P。若不计空气阻力，飞镖可视为质点，则甲、乙投掷的飞镖（ ）
A．甲飞镖的位移大于乙B．运动时间相等
C．击中P点时飞镖重力的功率相等D．击中P点时速度的反向延长线交于一点
如图甲为我国自主研制的全球首款轮式起重机，将120吨的风力发电机组吊至高空，若该起重机由静止开始竖直向上提升机组，加速度和速度的倒数图像如图乙所示，不计其他阻力，g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．重物上升的最大速度vm=10m/sB．起重机的额定功率为P=1.2×107W
C．重物在0∼6s内做匀加速直线运动D．第6s内起重机对重物做的功为W=1.44×107J
卫星失效后一般有“冰冻”和“火葬”两种处理方案，对于较低轨道的“死亡”卫星，备用发动机使其快速转移到更低的轨道上，最终一头扎入稠密大气层，与大气摩擦燃烧殆尽；对于较高轨道的“死亡”卫星，备用发动机可将其抬高到比地球同步轨道高300千米的“坟墓轨道”实施高轨道“冰冻”。下列说法正确的是（ ）
A．“死亡”卫星进入“坟墓轨道”后的速度比原轨道速度小
B．实施低轨道“火葬”时，卫星的速度一直减小
C．实施高轨道“冰冻”时，备用发动机对卫星做负功
D．卫星在“坟墓轨道”上运行的加速度大于在地球同步轨道上运行的加速度
《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，与水轮间无相对滑动，单位长度上有n个。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的75%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则（ ）
A．筒车对灌入稻田的水做功的功率为3nmgωRH4
B．筒车对灌入稻田的水做功的功率为3nmgω2RH4
C．筒车消耗的功率等于3nπmgω2RH4
D．筒车消耗的功率小于nmgωRH
【题型二】动能定理的应用
1．表达式：W总＝Ek2－Ek1.
2．五点说明
(1)W总为物体在运动过程中所受各力做功的代数和．
(2)动能增量Ek2－Ek1一定是物体在末、初两状态的动能之差．
(3)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
(4)动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功．
(5)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用．
如图所示，某同学对着网球墙进行单人网球训练，某时刻，该同学从距墙s=10m的位置将球正对墙壁击出，球的初速度与水平方向夹角为45°，球恰能垂直打在墙壁上。已知球反弹后瞬间动能变为碰前瞬间的0.64倍，该同学向前移动，接球的高度与击出时的高度相同。将网球看成质点，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．该同学的发球速度大小为10m/s
B．从发球到接球的总时间为1s
C．击球点向前移动的距离为2m
D．该球反弹后瞬间速度大小为6.4m/s
如图为学校运动会中“毛毛虫竞速”趣味比赛，已知“毛毛虫”质量为10kg，比赛中四位同学提起毛毛虫，以4.0m/s2的加速度从静止开始沿水平方向做直线运动，在0∼1s的过程中，平均每位同学对“毛毛虫”做的功为（ ）

A．10JB．20JC．40JD．80J
图甲是某城市广场喷水池的喷水场景。其中有A、B两个喷水枪，从同一处O喷出的水分别经图乙中1、2所示的路径从a、b两处射入小水池M中。不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．a处射入M的水流速度比b处射入的速度小
B．A喷水枪的喷水功率比B喷水枪的功率小
C．A水枪喷出的水流在空中运动的时间比B水枪的时间短
D．整个1路径处在空中的水量比2路径处在空中的水量少
图甲是某人在湖边打水漂的图片，石块从水面弹起到触水算一个水漂，若石块每次从水面弹起时速度与水面的夹角均为30°，速率损失30%。图乙甲是石块运动轨迹的示意图，测得石块第1次弹起后的滞空时间为0.8s，已知石块在同一竖直面内运动，当触水速度小于2m/s时石块就不再弹起，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．石块每次弹起后的滞空时间相等B．石块最多能在湖面上弹起5次
C．石块每次弹起过程能量损失30%D．石块每次弹起到最高点的速度为零
一游戏装置竖直截面如图所示，该装置由倾角θ=53°的固定斜面CD、水平传送带EF、粗糙水平轨道FG、光滑圆弧轨道GPQ、及固定在Q处的弹性挡板组成。斜面CD高度h0=0.4m，传送带EF与轨道FG离地面高度均为h，两者长度分别为l1=4m、l2=1.5m，OG、OP分别为圆弧轨道的竖直与水平半径，半径R=0.8m，圆弧PQ所对应的圆心角α=37°，轨道各处平滑连接。现将质量m=1kg的滑块（可视为质点）从斜面底端的弹射器弹出，沿斜面从D点离开时速度大小v0=5m/s，恰好无碰撞从E点沿水平方向滑上传送带。当传送带以v=5m/s的速度顺时针转动，滑块恰好能滑至P点。已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.5，滑块与挡板碰撞后原速率反向弹回，不计空气阻力。sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）高度h；
（2）滑块与水平轨道FG间的动摩擦因数μ2；
（3）滑块最终静止时离G点的距离x；
（4）若传送带速度大小可调，要使滑块与挡板仅碰一次，且始终不脱离轨道，则传送带速度大小v的范围。
【题型三】功能关系的理解与应用
1．功能关系的理解
(1)做功的过程就是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互转化可以通过做功来实现．
(2)功是能量转化的量度．
①重力做功是重力势能改变的量度，WG＝－ΔEp.
②弹簧弹力做功是弹性势能改变的量度，W弹＝－ΔEp.
③电场力做功是电势能改变的量度，W＝－ΔEp.
④合外力做功是动能改变的量度．
⑤除重力或弹簧弹力外的其他力做功是物体机械能改变的量度．
⑥一对滑动摩擦力做功是系统内能改变的量度．
2．功能关系的应用
(1)分析物体运动过程中受哪些力，有哪些力做功，有哪些形式的能发生变化
(2)根据自己习惯用动能定理或能量守恒定律理解或计算
如图所示，薄板B放在倾角为30°的光滑斜面上，斜面固定且足够长，薄板的下端位于斜面底端，上端通过轻绳与固定在地面上的电动机连接，轻绳跨过定滑轮，定滑轮质量与摩擦均不计，斜面上方的细绳与斜面平行。t=0时刻，一小物块A从薄板上端由静止释放的同时，薄板在电动机带动下由静止开始沿斜面向上做加速度aB=2m/s2的匀加速直线运动。已知薄板长L=1m，小物块A的质量mA=2kg，薄板B的质量mB=1kg，A、B间的动摩擦因数μ=36。下列说法正确的是（ ）
A．从t=0到小物块A离开薄板前，细绳对薄板B的拉力为7N
B．小物块A到达斜面底端时速度为5m/s
C．小物块A将要离开薄板时电动机的瞬时输出功率为16W
D．小物块A与薄板B之间因摩擦产生的内能为2.5J
2023年5月30日，神舟十六号载人飞船与空间站组合体成功完成“T”字型径向交会对接。径向交会对接指飞船沿垂直空间站运动方向与其对接，载人飞船多次变轨和姿态调整来到距离空间站约2公里的中途瞄准点，最后在空间站正下方200米处启动动力设备始终沿径向靠近空间站完成对接，则此过程中（ ）

A．飞船到达中途瞄准点前的环绕周期大于空间站的环绕周期
B．飞船到达中途瞄准点后具有的动能大于空间站的动能
C．飞船处于空间站正下方200m处时绕地球运行的线速度略小于空间站的线速度
D．空间站与飞船对接后轨道高度会略微降低
“长征七号”A运载火箭于2023年1月9日在中国文昌航天发射场点火升空，托举“实践二十三号”卫星直冲云霄，随后卫星进入预定轨道，发射取得圆满成功。已知地球表面的重力加速度大小为g，地球的半径为R，“实践二十三号”卫星距地面的高度为h（h小于静止卫星距地面的高度），入轨后绕地球做匀速圆周运动，则（ ）

A．该卫星的线速度大小大于7.9km/sB．该卫星的动能大于静止卫星的动能
C．该卫星的加速度大小等于gD．该卫星的角速度大小大于静止卫星的角速度
过山车是惊险刺激的游乐项目，深受游客喜爱，而如图甲所示的断轨过山车则更为惊悚恐怖，令大多数游客望而却步。为了探究断轨山车的工作原理，小明同学设计了如图乙所示的简化装置，该装置由竖直光滑圆弧轨道AB、水平粗糙直轨道BC和半径为R=2.0m的竖直断轨光滑圆弧轨道CDEF平滑连接而成，圆弧轨道的圆心为O，断轨处的D点和E点高度相等，OD连线与竖直方向的夹角为θ，质量m=1.0kg的滑块从离地一定高度处由静止释放。已知直轨道BC的长度L=4.0m，滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）若滑块释放的高度h1=4.0m，求滑块经过圆弧轨道的C点时对轨道的压力；
（2）若夹角θ1=37°，使滑块能顺利通过整个竖直圆弧轨道，求滑块释放的高度h2；
（3）若0≤θ