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专题07 动能定理和机械能守恒定律
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1
（10 年10
考）
2024·重庆·高考真题、2024·全国·高考真题、
2024·福建·高考真题、2024·安徽·高考真题、
2024·北京·高考真题、2023·重庆·高考真题、
2023·全国·高考真题、2023·浙江·高考真题、
2023·广东·高考真题、2022·江苏·高考真题、
2022·福建·高考真题、2021·湖北·高考真题、
2021·湖南·高考真题、2021·辽宁·高考真题、
2021·全国·高考真题、2020·江苏·高考真题、
2020·上海·高考真题、2019·浙江·高考真题、
2019·江苏·高考真题、2018·江苏·高考真题、
2018·天津·高考真题、2018·全国·高考真题、
2018·海南·高考真题、2017·江苏·高考真题、
2017·浙江·高考真题、2016·全国·高考真题、
2016·浙江·高考真题、2015·海南·高考真题、
2015·上海·高考真题、2015·浙江·高考真题
高考对机械能及其守恒定律部分的
考查常结合生产、生活中常见的物
理情景，如物体上抛下落、车辆启
动、(类)刹车、物体上下坡、传送
带等。在考查方向上，单一物体、
多个物体的不同运动形式都有所体
现。解题方法主要是函数法和图象
法，同时应用推理论证。对学科核
心素养的考查主要体现在运动与相
互作用观念、能量观念、模型建
构、科学推理及严谨认真的科学态
度。
1．（2024·重庆·高考真题）活检针可用于活体组织取样，如图所示。取样时，活检针的针蕊和针鞘被瞬间
弹出后仅受阻力。针鞘在软组织中运动距离d1后进入目标组织，继续运动d2后停下来。若两段运动中针翘
鞘整体受到阻力均视为恒力。大小分别为F1、F2，则针鞘（ ）
A．被弹出时速度大小为
B．到达目标组织表面时的动能为F1d1
C．运动d2过程中，阻力做功为(F1＋F2)d2
D．运动d2的过程中动量变化量大小为
2．（2024·全国·高考真题）福建舰是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。借助配重小车可以进行弹
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射测试，测试时配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后，落到海面上。调整弹射装置，使小车水平离开甲
板时的动能变为调整前的4 倍。忽略空气阻力，则小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整
前的（ ）
A．0.25 倍
B．0.5 倍
C．2 倍
D．4 倍
3．（2024·福建·高考真题）先后两次从高为
高处斜向上抛出质量为
同一物体落于
，测得
，两轨迹交于P 点，两条轨迹最高点等高且距水平地面高为
，
下列说法正确的是（ ）
A．第一次抛出上升时间，下降时间比值为
B．第一次过P 点比第二次机械能少
C．落地瞬间，第一次，第二次动能之比为
D．第二次抛出时速度方向与落地瞬间速度方向夹角比第一次大
4．（2024·安徽·高考真题）某同学参加户外拓展活动，遵照安全规范，坐在滑板上，从高为h 的粗糙斜坡
顶端由静止下滑，至底端时速度为v．已知人与滑板的总质量为m，可视为质点．重力加速度大小为g，不
计空气阻力．则此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（2024·北京·高考真题）水平传送带匀速运动，将一物体无初速度地放置在传送带上，最终物体随传送
带一起匀速运动。下列说法正确的是（ ）
A．刚开始物体相对传送带向前运动
B．物体匀速运动过程中，受到静摩擦力
C．物体加速运动过程中，摩擦力对物体做负功
D．传送带运动速度越大，物体加速运动的时间越长
6．（2023·全国·高考真题）无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量
为m 的雨滴在地面附近以速率v 下落高度h 的过程中，克服空气阻力做的功为（重力加速度大小为g）（
）
A．0
B．mgh
C．
D．
7．（2023·浙江·高考真题）一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳
台下落直到最低点过程中（ ）
A．弹性势能减小
B．重力势能减小
C．机械能保持不变
D．绳一绷紧动能就开始减小
8．（2022·江苏·高考真题）某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。
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将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能
与水平位移x 的关系图像正确的
是（ ）
A．
B．
C．
D．
9．（2021·湖北·高考真题）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f 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f 分别为（ ）
A．m=0.7 kg，f=0.5 N
B．m=0.7 kg，f=1.0N
C．m=0.8kg，f=0.5 N
D．m=0.8 kg，f=1.0N
10．（2021·湖南·高考真题）“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为
的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为
，若动车组
所受的阻力与其速率成正比（
，
为常量），动车组能达到的最大速度为
。下列说法正确的是
（ ）
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为
，则动车组匀速行驶的速度为
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度
，则这一过
程中该动车组克服阻力做的功为
11．（2017·浙江·高考真题）如图所示，无人机在空中匀速上升时，不断增加的能量是（ ）
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A．动能
B．动能、重力势能
C．重力势能、机械能
D．动能、重力势能、机械能
12．（2020·江苏·高考真题）如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜
面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能
与水
平位移x 关系的图象是（ ）
A．
B．
C．
D．
13．（2020·上海·高考真题）在一次碰撞试验中，质量均为1.2×105kg 的两火车头从长为6.4km 的直轨道两
端同时由静止开始以0.25m/s2相向而行。它们碰撞前瞬间的总动能为（ ）
A．0
B．9.7×107J
C．1.92×108J
D．3.84×108J
14．（2017·江苏·高考真题）一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为Ek0，与斜面间的
动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能Ek与位移x 关系的图线是( )
A．
B．
C．
D．
15．（2019·浙江·高考真题）如图所示为某一游戏的局部简化示意图．D 为弹射装置，AB 是长为21m 的水
平轨道，倾斜直轨道BC 固定在竖直放置的半径为R=10m 的圆形支架上，B 为圆形的最低点，轨道AB 与
BC 平滑连接，且在同一竖直平面内．某次游戏中，无动力小车在弹射装置D 的作用下，以v0=10m/s 的速
度滑上轨道AB，并恰好能冲到轨道BC 的最高点．已知小车在轨道AB 上受到的摩擦力为其重量的0.2 倍，
轨道BC 光滑，则小车从A 到C 的运动时间是（ ）
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A．5s
B．4.8s
C．4.4s
D．3s
16．（2018·江苏·高考真题）从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻
力，该过程中小球的动能Ek与时间t 的关系图像是（ ）
A．
B．
C．
D．
17．（2018·天津·高考真题）滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直
面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A 点滑行到最低点B 的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，
则运动员沿AB 下滑过程中（ ）
A．合外力做功一定大于零
B．所受摩擦力大小不变
C．合外力始终与速度垂直
D．机械能始终保持不变
18．（2018·全国·高考真题）在一斜面顶端，将质量相等的甲乙两个小球分别以和
的速度沿同一方向水
平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的动能与乙球落至斜面时的动能之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
19．（2018·全国·高考真题）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有
某一速度，木箱获得的动能一定：()
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A．等于拉力所做的功；
B．小于拉力所做的功；
C．等于克服摩擦力所做的功；
D．大于克服摩擦力所做的功；
20．（2018·全国·高考真题）如图，abc 是竖直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为2R，bc 是半径为R
的四分之一的圆弧，与ab 相切于b 点。一质量为m 的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，
自a 点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g。小球从a 点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增
量为（ ）
A．2mgR
B．4mgR
C．5mgR
D．6mgR
21．（2016·全国·高考真题）一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动，在时间间隔t 内位移为s，动能变
为原来的9 倍。该质点的加速度为（ ）
A．
B．
C．
D．
22．（2015·海南·高考真题）如图，一半径为R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m 的
质点自轨道端点P 由静止开始滑下，滑到最低点Q 时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g，质
点自P 滑到Q 的过程中，克服摩擦力所做的功为（ ）
A．
mgR
B．
mgR
C．
mgR
D．
mgR
23．（2023·广东·高考真题）人们用滑道从高处向低处运送货物．如图所示，可看作质点的货物从
圆弧
滑道顶端
点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端
点时速度大小为
。已知货物质量为
，滑道高度
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为
，且过
点的切线水平，重力加速度取
。关于货物从
点运动到
点的过程，下列说法正确
的有（ ）
A．重力做的功为
B．克服阻力做的功为
C．经过
点时向心加速度大小为
D．经过
点时对轨道的压力大小为
24．（2023·全国·高考真题）一质量为1kg 的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x 轴运
动，出发点为x 轴零点，拉力做的功W 与物体坐标x 的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为
0.4，重力加速度大小取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．在x = 1m 时，拉力的功率为6W
B．在x = 4m 时，物体的动能为2J
C．从x = 0 运动到x = 2m，物体克服摩擦力做的功为8J
D．从x = 0 运动到x = 4 的过程中，物体的动量最大为2kg∙m/s
25．（2022·福建·高考真题）一物块以初速度
自固定斜面底端沿斜面向上运动，一段时间后回到斜面底
端。该物体的动能
随位移x 的变化关系如图所示，图中
、
、
均已知。根据图中信息可以求出的
物理量有（ ）
A．重力加速度大小
B．物体所受滑动摩擦力的大小
C．斜面的倾角
D．沿斜面上滑的时间
26．（2021·辽宁·高考真题）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
。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（ ）
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A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
27．（2021·全国·高考真题）一质量为m 的物体自倾角为
的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始
滑动时的动能为
，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜面底端时动能为
。
已知
，重力加速度大小为g。则（ ）
A．物体向上滑动的距离为
B．物体向下滑动时的加速度大小为
C．物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D．物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
28．（2019·江苏·高考真题）如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A
点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A 点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地
面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（ ）
A．弹簧的最大弹力为μmg
B．物块克服摩擦力做的功为2μmgs
C．弹簧的最大弹性势能为μmgs
D．物块在A 点的初速度为
29．（2018·海南·高考真题）如图（a），一长木板静止于光滑水平桌面上，t=0 时，小物块以速度v0滑到
长木板上，图（b）为物块与木板运动的v-t 图像，图中t1、v0、v1已知。重力加速度大小为g。由此可求得
（ ）
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A．木板的长度
B．物块与木板的质量之比
C．物块与木板之间的动摩擦因数
D．从t=0 开始到t1时刻，木板获得的动能
30．（2016·浙江·高考真题）如图所示为一滑草场．某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为
45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为
．质量为m 的载人滑草车从坡顶由静止开始自
由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，
，
）．则
A．动摩擦因数
B．载人滑草车最大速度为
C．载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为
31．（2015·上海·高考真题）小球用轻绳悬挂在O 点，在水平恒力F=mgtanθ 作用下，小球从静止开始由A
经B 向C 运动．则小球( )
A．先加速后减速
B．在B 点加速度为零
C．在C 点速度为零
D．在C 点加速度为gtanθ
32．（2015·浙江·高考真题）我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为
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3.0×104kg，设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N； 弹射器有效作用长度为100m，推力恒定。要求舰
载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s，弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，
假设所受阻力为总推力的20%，则（ ）
A．弹射器的推力大小为1.1×106N
B．弹射器对舰载机所做的功为1.1×108J
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107W
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2
33．（2024·全国·高考真题）将重物从高层楼房的窗外运到地面时，为安全起见，要求下降过程中重物与
楼墙保持一定的距离。如图，一种简单的操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P，另一人在
地面控制另一根一端系在重物上的绳子Q，二人配合可使重物缓慢竖直下降。若重物的质量
，重
力加速度大小
，当P 绳与竖直方向的夹角
时，Q 绳与竖直方向的夹角
（1）求此时P、Q 绳中拉力的大小；
（2）若开始竖直下降时重物距地面的高度
，求在重物下降到地面的过程中，两根绳子拉力对重物
做的总功。
34．（2023·重庆·高考真题）机械臂广泛应用于机械装配。若某质量为m 的工件（视为质点）被机械臂抓
取后，在竖直平面内由静止开始斜向上做加速度大小为a 的匀加速直线运动，运动方向与竖直方向夹角为
θ，提升高度为h，如图所示。求：
（1）提升高度为h 时，工件的速度大小；
（2）在此过程中，工件运动的时间及合力对工件做的功。
35．（2023·辽宁·高考真题）某大型水陆两栖飞机具有水面滑行汲水和空中投水等功能。某次演练中，该
飞机在水面上由静止开始匀加速直线滑行并汲水，速度达到v₁=80m/s 时离开水面，该过程滑行距离
L=1600m、汲水质量m=1.0×10⁴kg。离开水面后，飞机攀升高度h=100m 时速度达到v₂=100m/s，之后保持
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水平匀速飞行，待接近目标时开始空中投水。取重力加速度g=10m/s²。求：
（1）飞机在水面滑行阶段的加速度a 的大小及滑行时间t；
（2）整个攀升阶段，飞机汲取的水的机械能增加量ΔE。
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