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2024 高考物理二轮复习80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型24 力、能量图像信息模型
最新高考题
1．（2023 全国高考新课程卷）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
时，拉力的功率为6W
B．在
时，物体的动能为2J
C．从
运动到
，物体克服摩擦力做的功为8J
D．从
运动到
的过程中，物体的动量最大为
【参考答案】BC
【名师解析】在0~2m 内，拉力做的功W 与物体坐标x 的关系图像可知，图像斜率k=6，即
W=6x，由W=F1x 可知拉力为F1=6N；克服摩擦力做功Wf=μmgx=4x，由动能定理，可知
W-μmgx=2x。在
时，物体动能为2J，由Ek=
，解得v=2m/s，拉力的功率为
P=Fv=6×2W=12W，A 错误；在2~4m 内，拉力做的功W 与物体坐标x 的关系图像斜率
k=3，拉力F2=3N。由动能定理， W2-μmgx=18J-0.4×1×10×4J=2J，即在
时，物体的
1
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动能为2J，B 正确；从
运动到
，物体克服摩擦力做的功为Wf=μmgx=8J，C
正确；x=2m 时，物体动能最大，在0~2m 内，由动能定理，W-μmg×2=Ek，解得Ek =10J，
由Ek=
=
，解得p=2
kgm/s，D 错误。
2. （2022 福建高考）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
、
、
均己知
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
【参考答案】BD
【命题意图】此题考查动能定理、对动能
随位移x 的变化关系图像的理解及其相关知识
点。
【名师解析】
由动能定义式得
，则可求解质量m；上滑时，由动能定理
下滑时，由动能定理
x0为上滑的最远距离；由图像的斜率可知
2
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，
两式相加可得
相减可知
即可求解gsinθ 和所受滑动摩擦力f 的大小，但重力加速度大小、斜面的倾角不能求出，故
选项AC 错误，B 正确；
根据牛顿第二定律和运动学关系得
，
故可求解沿斜面上滑的时间，选项D 正确。
最新模拟题
1. （2023 广州六中质检）如图甲所示，质量m=10kg 的物体静止在水平地面上，在水平推
力F 的作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙所示。已知物体与
地面间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
下列判断正确的是（ ）
A. x=5m 时，物体的速度最大
B. x=10m 时，物体的速度大于0
C. 物体的位移在0~10m 的过程中，力F 对物体所做的功为1000J
D. 物体的位移在0~10m 的过程中，物体运动的时间大于4s
【参考答案】A
【名师解析】
由题图乙可知F 随x 变化的关系式为
3
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物体所受合外力随x 的表达式为
当x＜5m 时，F 合始终沿正方向，物体做加速度减小的加速运动，速度一直增大，当x=5m
时速度达到最大值，故A 正确；
BC． x=10m 时，设物体的速度大小为v，F-x 图像与坐标轴所围的面积表示F 的功，则物
体的位移在0~10m 的过程中，力F 对物体所做的功为
根据动能定理有
解得
故BC 错误；
D．0~5m 过程中，F 做的功为
根据前面分析可知x=5m 时，物体速度达到最大值vm，根据动能定理有
解得
设物体运动的时间为t1，物体先做加速度逐渐减小到加速运动，再做加速度逐渐增大的减
速运动，作出物体运动的v-t 图像如图所示。
4
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根据v-t 图像与t 轴所围面积表示位移可知
解得
故D 错误。
2．（2023 重庆名校教育联盟质检）用钉锤将一钉子钉入木板中，设钉子所受木板阻力与
进入木板的深度成正比，不计钉子重力，钉锤每次打击钉子所做的功相同，则打击第n 次
与打击第一次钉子进入木板的深度之比为（ ）
A．
B．
C．
D．1
【参考答案】．A
【名师解析】由题意可知，阻力与深度d 成正比，f-d 图象如图所示，
F-x 图象与坐标轴所形成图形的面积等于力所做的功，每次钉钉子时做功相同，如图所示
可得：每次所围面积相同，根据相似比的平方等于面积比可得:第1 次：前2 次：前3 次...=
故第1 次：第2 次：第3 次...=
打击第
n 次与打击第一次钉子进入木板的深度之比为
.，A 正确。
5
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3. （2023 辽宁教研联盟二模）如图所示为倾角为37°的固定斜面，一个质量为2kg 的物块
自斜面底端沿斜面上滑，其动能和重力势能随上滑距离x 的变化如图中直线Ⅰ和Ⅱ所示，重
力加速度
取10m/s2，
，
，则（ ）
A. 物块的初速度为10m/s
B. 物块和斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物块上升的最大高度为5m
D. 物块回到斜面底端时的动能为60J
【参考答案】AB
【名师解析】
根据
解得
，A 正确；
根据动能定理可得
其中
联立解得
，B 正确；
物块上升的最大高度
，C 错误；
物块下滑时，根据动能定理
解得
，D 错误。
4. (2023 湖南怀化名校质检)如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角a=37°的斜面底端沿
斜面向上运动，上滑的最大高度为3.0 m。选择地面为参考平面，上滑过程中，物体的机械
6
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能E 随物体离地面的高度h 的变化关系如图乙所示。取g=10m/s2，sin 37°=0.60，cos
37°=0.80。则（ ）
A. 物体与斜面之间的动摩擦因数μ=0.50
B. 物体的质量
C. 物体上滑过程中的加速度大小a=1 m/s2
D. 物体回到斜面底端时的动能Ek=10 J
【参考答案】AD
【名师解析】
以地面为参考平面，物体在斜面的最高点时，速度是零，动能是零，所以物体的机械能有
E=Ep=mgh
解得物体质量
物体在沿斜面向上运动中，只有重力、摩擦力做功，由动能定理可得
解得
μ=0.5
A 正确，B 错误；
物体上滑运动中受到重力、滑动摩擦力、支持力，由牛顿第二定律可知
mgsin37°+μmgcos37°=ma
解得物体上滑时的加速度大小为
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.60m/s2+0.5×10×0.80m/s2=10m/s2
C 错误；
物体在上滑和下滑的运动中，受到的摩擦力大小相等，方向相反，在整个运动中，只有滑
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动摩擦力做负功，重力、支持力做功是零，因此摩擦力做负功等于物体机械能的减少，所
以物体回到斜面底端时的动能
Ek=Em−2μmgcos37°×
=50J−2×0.5×1×10×0.80×
J=10J
D 正确。
5．(2023 湖北三市重点高中联考)如图为跳伞者在下降过程中速度随时间变化的示意图
（取竖直向下为正），箭头表示跳伞者的受力。则下列关于跳伞者的位移y 和重力势能Ep
随下落的时间t，重力势能Ep和机械能E 随下落的位移y 变化的图像中可能正确的是
【参考答案】D
【名师解析】由图可知跳伞运动员开始时所受重力大于阻力，向下加速运动，随着速度的
增大，阻力在增大，加速度逐渐减小；打开降落伞后阻力大于重力，加速度向上，运动员
向下做减速运动；随着速度的减小，阻力也在减小，向上的加速度逐渐减小；当阻力和重
力相等时向下做匀速运动，则位移先增加得越来越快，后增加得越来越慢，然后均匀增加，
A 错误；重力势能Ep＝mgh，其随高度下降均匀减小，随时间的变化规律应与位移随时间
变化规律相关，先减小得越来越快，然后减小得越来越慢，最后均匀减小，BC 错误；机械
能E＝E0－fy，开始时阻力先慢慢增大，开伞后阻力瞬间变大，最后运动员匀速运动，阻力
不变，根据y 的变化规律可知D 正确。
6. （2023 西南大学附中高考适应性考试）如图甲所示，倾角为
的斜面固定在水平地面
上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长，上滑过程中木块的机械
能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
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A. 木块上滑过程中，重力势能增加了
B. 木块受到的摩擦力大小为
C. 木块的重力大小为
D. 木块与斜面间的动摩擦因数为
【参考答案】B
【名师解析】
由图乙可知，木块位移为x0时，动能为0，机械能为2E0，重力势能增加了2E0，故A 错误；
由图乙可知，克服摩擦做功损失的机械能为
木块受到的摩擦力大小为
故B 正确；
由动能定理得
解得
，
，CD 错误。
7. 如图所示，物体受到水平推力F 的作用在粗糙水平面上做直线运动，监测到推力F、物
体速度v 随时间t 变化的规律如图所示，取
，则（ ）
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A. 物体的质量为0.5kg
B. 这3s 内物体克服摩擦力做的功
C. 第1.5s 时推力F 的功率为1.5W
D. 后2s 内推力F 做功的平均功率
【参考答案】A
【名师解析】
2～3s 物体做匀速直线运动，摩擦力为
1～2s 时间内根据牛顿第二定律得
根据图像得
解得
，A 正确；
这3s 内物体克服摩擦力做的功为
故B 错误；
. 第1.5s 时推力 F 的功率为
故C 错误；
. 后2s 内推力 F 做功的平均功率
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解得
故D 错误。
8.（2023 安徽皖北五校联盟联考）如图所示的水平轨道AD 足够长，只有BC 部分是粗糙的，
其长度为L=1m，其余部分是光滑的，质量为1kg，长度为2L 的粗细相同的匀质软绳静止
在B 点的左侧（绳的右端在B 点），软绳与粗糙部分的动摩擦因数为μ=0.8，现用F=2N 的
水平向右的恒力作用在软绳上，软绳始终保持伸直状态且长度不变，重力加速度为
g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在软绳运动的过程中，下列说法正确的是
（）
A．软绳先做匀加速后做匀减速运动
B．软绳的左端能经过B 点
C．软绳的最大动能为0.5J
D．软绳克服摩擦力做功4.0J
【参考答案】C
【名师解析】当软绳全部滑上粗糙面部分时，所受摩擦力f=
=4N＞F=2N，所以软
绳的运动一定是先加速后减速，由于摩擦力是变化的，所以不是匀减速，A 错误；
设绳子B 端向右运动位移为x ，当 x＜L 时，绳子所受摩擦力为f=
，为变力 ，当
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x=L 时，绳子所受摩擦力最大 f=
=4N，当x＞L 时，绳子所受摩擦力逐渐减小，绳
子所受摩擦力f 随位移 x 变化如图所示。
又绳子所受摩擦力f 随位移 x 变化 图像与坐标轴围成的面积表示物体克服摩擦力做的功 ，
当x=0.5m 时， 所受摩擦力等于拉力，软绳速度最大，对绳子由动能定理得Fx1-
=Ekm，解得Ekm =0.5J，C 正确；设软绳运动位移为x 时速度减少到零，对绳子由动能定理
得Fx-
=0，解得x=1m，即软绳运动1m 后速度为零，B 错误；软绳克服摩擦力做功
Wf=
=2J，D 错误。
【关键点拨】画出绳子所受摩擦力随位移 变化图，图像与坐标轴围成的面积表示物体克服
摩擦力做的功。软绳先做加速运动后做减速运动。
9. （2022 河北唐山三模）一质量为
的汽车从
时刻由静止开始沿平直公路运动，其
所受的合外力F 与位移x 的关系如图所示。则（ ）
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A. 汽车在
这段位移内做匀加速直线运动
B. 汽车在
位置时的速度大小为
C. 汽车在
的位置F 的瞬时功率为
D.
所用时间为
【参考答案】D
【名师解析】
汽车在
这段位移内所受合外力逐渐增大，汽车做加速度增大的加速直线运动，故A
错误；
F-x 图像与坐标轴所围的面积表示F 的功，所以F 在
这段位移内对汽车所作的功为
设汽车在
位置时
速度大小为v1，根据动能定理有
解得
，故B 错误；
设汽车在
的位置的速度大小为v2，根据动能定理有
解得
汽车在
的位置F 的瞬时功率为
，故C 错误；
设
所用时间为t，根据动量定理有
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解得
，故D 正确。
10．（2024 广西名校联考）如图甲所示，质量为1kg 的木块（视为质点）被水平向左的力
F 压在竖直墙壁上，木块初始位置离地面高度H=1m，木块与墙面之间的动摩擦因数
μ=0.2，木块距离地面的高度h 与力F 之间的关系如图乙所示，取重力加速度大小
g=10m/s2。则木块下滑到地面前的瞬间的速度大小为
A．4m/s B．6m/s C．8m/s D．10m/s
【参考答案】C
【名师解析】根据题述，木块初始位置离地面高度H=4m，由图乙可知对应的压力F=20N，
所受的滑动摩擦力Ff=μF=4N。仿照图乙可画出滑动摩擦力Ff随高度h 变化的图像如图。根
据滑动摩擦力Ff随高度h 变化的图像面积表示滑动摩擦力做功可知，从木块从初始位置开
始下滑到滑到地面瞬间的过程中，滑动摩擦力做功Wf=8.0J，由动能定理，mgH- Wf=
mv2，解得v=8m/s，选项C 正确。
11.（2024 安徽重点高中质检）物体在变力F 作用下沿水平方向做直线运动，物体质量
m＝5kg，F 随坐标x 的变化情况如图所示。若物体在坐标原点处由静止出发，不计
一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时由v－t 图象求位移的方法，结合其他所
学知识，根据图示的F－x 图象，可求出物体运动到x＝16 m 处时，速度大小为
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A.4 m/s B.2m/s C.3 m/s D.m/s
【参考答案】A
【名师解析】根据合外力F 随坐标x 的变化图像面积表示合外力的功，利用动能定理
可知物体运动到x＝16 m 处时，物体动能Ek=40J，由Ek=
mv2，解得物体运动到x＝16
m 处时，速度大小为v=4 m/s，选项A 正确。
12.（2024 福州名校联考）质量为2kg 的物体在水平面上沿直线运动，受阻力大小恒定。经
某点开始沿运动方向的水平拉力F 与运动距离x 的关系如图所示，0~3m 物体做匀速直线
运动。下列对图示过程的说法正确的是：（ ）
A. 在x=5m 处物体加速度大小为3m/s2
B. 0~7m 拉力对物体做功为40J
C. 0~7m 物体克服阻力做功为28J
D. 0~7m 合力对物体做功为68J
【参考答案】BC
【名师解析】根据题述0~3m 物体做匀速直线运动，可知物体所受摩擦力f=4N，在x=5m
处物体所受拉力F=7N，由牛顿第二定律，F-f=ma，解得物体加速度大小为a=1.5m/s2，选
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项A 错误；根据水平拉力F 与运动距离x 的关系图像等于力F 做功，可得0~7m 拉力对
物体做功为WF=40J，选项B 正确；0~7m 物体克服阻力做功为Wf=fx=28J，选项C 正确；
0~7m 合力对物体做功为，W 合= WF-Wf=40J-28J=12J，选项D 错误。
13 .质量为10kg 的物体，在变力F 作用下沿x 轴做直线运动，力随位移x 的变化情况如图
所示．物体在x＝0 处速度为1m/s，一切摩擦不计，则物体运动到x＝16m 处时，速度大
小为（ ）
A．2
m/s
B．3 m/s
C．4 m/s
D．
m/s
【参考答案】B
【名师解析】根据力随位移x 的变化图像与横轴所围面积表示力F 做功，可知W=40J，
由动能定理可得，W=
mv2-
mv0
2，解得v0=3m/s，选项B 正确。
在0
4m
﹣
位移内F 恒定，物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：a＝
＝
1m/s2，根据2ax＝
得：v4＝3m/s
对物体在4
16m
﹣
内运动过程运用动能定理得；
＝
s4
8
﹣+0﹣
s12
16
﹣
从图中可知
＝
，s4
8
﹣＝s12
16
﹣＝4m，所以4
16m
﹣
内力F 做功之和为0，
得：v16＝v4＝3m/s，选项B 正确。
【方法归纳】在0
4m
﹣
位移内F 恒定，物体做匀加速直线运动，可以根据匀变速直线运动
位移速度公式求出x＝4m 处时的速度，在4m
8m
﹣
位移内，力在逐渐减小，是变力，在
16
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8m
12m
﹣
位移内力等于零，在12m
16m
﹣
位移内，力F 反方向逐渐增大，根据做功公式
可知：力F 在4
16m
﹣
内做功之和为零，可对这一阶段运用动能定理得到x＝16m 处时
速度等于x＝4m 处时的速度．
14.（2024 湖南三湘名校联盟联考）如图甲所示，光滑水平面上有一物块，在水平力作用下
由静止开始运动，物块的加速度a 随位移变化的图像如图乙所示，则当x=4m 时物块的速
度为
A．4
m/s
B．6m/s
C．4
m/s
D．8m/s
【参考答案】.B
【命题意图】本题考查对加速度随位移变化图像的理解、动能定理及其相关知识点。
【解题思路】由动能定理，Fx=
mv2，F=ma，变化为ax=
v2，由此可知，加速度随位移
变化图像的面积表示
v2，即
×（2+5）×2+
（5+6）×2=
v2，解得v=6m/s，选项B
正确。
15．（2024 江苏无锡名校联考）如图甲所示，静止在水平地面上一个质量为
m=4kg 的物体，其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F 随位移x
变化的图象如图乙所示。已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5，
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g=10m/s2．求：
（1）运动过程中物体的最大加速度大小为多少；
（2）距出发点多远时物体的速度达到最大；
（3）物体最终停在何处？
【名师解析】
（1）由牛顿第二定律得Fm-μmg=ma，其中Fm=100N，
解得：a=20m/s2；
（2）由图象得出，推力F 随位移x 变化的竖直关系为：F=100-25x，
速度最大时，物体的加速度为零，则F=μmg=20N，
解得：x=3.2m；
（3）F 与位移x 的关系图线围城的面积表示F 所做的功，即
，
对全程运动动能定理得WF-μmgxm=0，解得：xm=10m；
答：（1）运动过程中物体的最大加速度大小为20m/s2；
（2）距出发点3.2m 时物体的速度达到最大；
（3）物体最终停在据出发点10m 处；
【关键点拨】（1）当推力F 最大时，加速度最大，根据牛顿第二定律求出物体的最大加速
度。
（2）当推力大于摩擦力，物体做加速运动，当推力小于摩擦力，物体做减速运动，可知推
力等于摩擦力时，速度最大。结合推力与位移的关系式得出速度最大时经历的位移。
（3）F 与位移关系图线围成的面积表示F 所做的功，对全过程运用动能定理，抓住动能的
变化量为零，求出物体在水平面上运动的最大位移。
本题考查了牛顿第二定律和动能定理的综合运用，知道F-x 图线围成的面积表示F 做功的
大小。
16. （2024 江西红色十校9 月联考）如图甲所示，质量为1kg 的物块放在水平地面上，从t
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＝0 时刻开始，物块在水平拉力F 作用下由静止开始做直线运动，F 随时间变化的规律如图
乙所示，已知物块在2~4s 内位移是0~2s 内运动的位移的2 倍，重力加速度g 取10m/s2。求：
（1）物块与地面间的动摩擦因数；
（2）12s 末物块的速度大小；
（3）0~12s 内物块克服摩擦力做的功。
【参考答案】（1）0.4；（2）48m/s；（3）1344J
【名师解析】
【详解】（1）0~2s 时间内有
，
根据动量定理得
0~2s 内平均速度为
2~4s 时间内有
，
根据动量定理得
2~4s 内平均速度为
由于物块在2~4s 内位移是0~2s 内运动的位移的2 倍，则有
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联立可得
又
可得物块与地面间的动摩擦因数为
（2）根据图像可知12s 内拉力的冲量为
摩擦力的冲量为
根据动量定理可得
解得12s 末物块的速度大小为
（3）0~2s 内、4~6s 内、8~10s 内合力冲量相同，即速度变化量相同，2s 时的速度为
2~4s 内、6~8s 内、10~12s 内合力均为零，速度不变。2~4s 内速度为
6s 末速度为
6~8s 内速度为
10s 末速度为
20
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10~12s 内速度为
则12s 内的总位移为
物块克服摩擦力做的功
21
