高中物理动能与动能定理各地方试卷集合汇编含解析

1、高中物理动能与动能定理各地方试卷集合汇编含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1 如图所示，在娱乐节目中，一质量为m60 kg 的选手以 v0 7 m/s 的水平速度抓住竖直绳下端的抓手开始摆动，当绳摆到与竖直方向夹角 37时，选手放开抓手，松手后的上升过程中选手水平速度保持不变，运动到水平传送带左端a 时速度刚好水平，并在传送带上滑行，传送带以 v2 m/s 匀速向右运动已知绳子的悬挂点到抓手的距离为l 6 m，传送带两端点 a、b 间的距离 s 7 m，选手与传送带间的动摩擦因数为 0.2，若把选手看成质点，且不考虑空气阻力和绳的质量(g 10 m/s 2， sin 37 0.6，

2、cos 37 0.8)求：(1)选手放开抓手时的速度大小；(2)选手在传送带上从a 运动到 b 的时间；(3)选手在传送带上克服摩擦力做的功【答案】 (1)5 m/s(2)3 s(3)360 j【解析】试题分析：（ 1）设选手放开抓手时的速度为v1，则 mg（l lcos ）mv12 mv0 2，v1 5m/s（2）设选手放开抓手时的水平速度为v2， v2 v1cos 选手在传送带上减速过程中a g v v2 at1匀速运动的时间 t2， s x1 vt2选手在传送带上的运动时间t t1 t2联立 得： t 3s（3）由动能定理得wf mv2 mv22，解得： wf 360j故克服摩擦力做功为

3、360j考点：动能定理的应用2 如图所示， ab 是一倾角为=37绝缘粗糙直轨道，滑块与斜面间的动摩擦因数的=0.30 ， bcd是半径为 r=0.2m 的光滑圆弧轨道，它们相切于b 点， c 为圆弧轨道的最低点，整个空间存在着竖直向上的匀强电场，场强3e = 4.0 10n/c，质量 m = 0.20kg 的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下已知斜面ab 对应的高度 h = 0.24m，滑块带电荷 q = -42求：5.0 10c，取重力加速度g = 10m/s ， sin37 = 0.60， cos37 =0.80（ 1）滑块从斜面最高点滑到斜面底端b 点时的速度大小；（ 2）滑块滑到圆弧轨

4、道最低点c 时对轨道的压力【答案】 (1) 2.4m/s(2) 12n【解析】【分析】(1)滑块沿斜面滑下的过程中，根据动能定理求解滑到斜面底端b 点时的速度大小；(2)滑块从 b 到 c点，由动能定理可得c 点速度，由牛顿第二定律和由牛顿第三定律求解【详解】(1)滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力：fmg qe cos370.96n设到达斜面底端时的速度为v1，根据动能定理得：mgqe h fh1 mv12sin 37o2解得：1v =2.4m/s(2)滑块从 b 到 c点，由动能定理可得：mg qer 1 cos37= 1 mv22 1 mv1222当滑块经过最低点时，有：2fnmg

5、qem v2r由牛顿第三定律：fn，fn11.36n方向竖直向下【点睛】本题是动能定理与牛顿定律的综合应用，关键在于研究过程的选择.3 如图甲所示，长为4 m的水平轨道ab与半径为r0.6 m的竖直半圆弧轨道bc在b处相连接。有一质量为1 kg 的滑块 (大小不计 )，从 a 处由静止开始受水平向右的力f 作用， f随位移变化的关系如图乙所示。滑块与水平轨道ab 间的动摩擦因数为 0.25，与半圆弧轨道 bc间的动摩擦因数未知， g 取 10 m/s 2。求：（1）滑块到达 b 处时的速度大小；（2）若到达 b 点时撤去 f，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点c，滑块在半圆弧轨道上克

6、服摩擦力所做的功。【答案】（ 1） 210 m/s 。（ 2）5 j。【解析】【详解】（1）对滑块从 a 到 b 的过程，由动能定理得：f1x1f3 x3mgx1mvb2，2即20 2-101-0.25 1104j= 11 vb2 ，2得：vb2 10m/s；（2）当滑块恰好能到达最高点c 时，mgm vc2；r对滑块从 b 到 c的过程中，由动能定理得：w mg 2r1 mvc21 mvb2 ，22带入数值得：w =-5j，即克服摩擦力做的功为5j；4 如图所示,水平轨道的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于点 ,右端与一倾角为的光滑斜面轨道在点平滑连接(即物体经过点时速度的大小不变),斜面顶端

7、固定一轻质弹簧,一质量为的滑块从圆弧轨道的顶端点由静止释放,经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧,第一次可将弹簧压缩至点 ,已知光滑圆轨道的半径,水平轨道长为,其动摩擦因数,光滑斜面轨道上长为, 取,求(1)滑块第一次经过圆轨道上点时对轨道的压力大小;(2)整个过程中弹簧具有最大的弹性势能;(3)滑块在水平轨道上运动的总时间及滑块几次经过点 .【答案】 (1)(2)(3) 3 次【解析】本题考查机械能与曲线运动相结合的问题，需运用动能定理、牛顿运动定律、运动学公式、功能关系等知识。(1)滑块从点到点 ,由动能定理可得:解得 :滑块在点 :解得 :由牛顿第三定律可得:物块经点时对轨道的压力(2)滑块第

8、一次到达点时 ,弹簧具有最大的弹性势能.滑块从点到点 ,由动能定理可得:解得 :(3)将滑块在段的运动全程看作匀减速直线运动加速度则滑块在水平轨道上运动的总时间滑块最终停止上在水平轨道间,设滑块在段运动的总路程为,从滑块第一次经过点到最终停下来的全过程,由动能定理可得:解得 :结合段的长度可知,滑块经过点 3 次。5 质量为 m 的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为r 的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为 7mg，在此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是多少？【答案】

9、w f 克1 mgr2【解析】【分析】本题首先用牛顿第二定律列示求出圆周运动最低点与最高点得瞬时速度的大小，再由最低点到最高点列动能定理解题，得出空气阻力做的功本题属于绳子栓小球模型，注意最高点重力提供向心力【详解】mv12v16gr最低点 7mg mgrmv22v2gr最高点：mgr由动能定律 得 2mgrw f1 mv22 1 mv1222解得 w f1 mgr2所以 克服空气阻力做功w f 克1mgr2【点睛】本题是圆周运动模型解题，结合牛顿运动定律与动能定理解圆周问题6 图示为一过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的光滑圆形轨道组成，bc分别是圆形轨道的最低点和最高点，其半径r

10、=1m，一质量 m1kg 的小物块（视为质点）从左側水平轨道上的a 点以大小 v0 12m s 的初速度出发，通过竖直平面的圆形轨道后，停在右侧水平轨道上的d 点已知 a、b 两点间的距离 l1 5 75m，物块与水平轨道写的动摩擦因数0 2，取 g 10m s2，圆形轨道间不相互重叠，求：（ 1）物块经过 b 点时的速度大小 vb；（ 2）物块到达 c 点时的速度大小 vc；（ 3） bd 两点之间的距离 l2，以及整个过程中因摩擦产生的总热量q【答案】 (1) 11m / s (2) 9m / s (3) 72j【解析】【分析】【详解】（1）物块从 a 到 b 运动过程中，根据动能定理得：

11、mgl11mvb21mv0222解得： vb 11m / s（2）物块从 b 到 c 运动过程中，根据机械能守恒得：1 mvb21 mvc2mg2r22解得： vc 9m / s（3）物块从 b 到 d 运动过程中，根据动能定理得：mgl201 mvb22解得： l2 30.25m对整个过程，由能量守恒定律有：q1mv0202解得： q=72j【点睛】选取研究过程，运用动能定理解题动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动知道小滑块能通过圆形轨道的含义以及要使小滑块不能脱离轨道的含义7 一质量为m =0.5kg 的电动玩具车，从倾角为=30的长直轨道底端，由静止开始沿轨道向上运动， 4s 末功

12、率达到最大值，之后保持该功率不变继续运动，运动的v- t 图象如图所示，其中 ab 段为曲线，其他部分为直线 .已知玩具车运动过程中所受摩擦阻力恒为自身重力的 0.3 倍，空气阻力不计 .取重力加速度 g=10m/s2.（ 1）求玩具车运动过程中的最大功率p；（ 2）求玩具车在 4s 末时（图中 a 点）的速度大小 v1；（3）若玩具车在12s 末刚好到达轨道的顶端，求轨道长度l.【答案】（ 1） p=40w（2） v1=8m/s（ 3） l=93.75m【解析】【详解】（1）由题意得，当玩具车达到最大速度v=10m/s 匀速运动时，牵引力： f=mgsin30 +0.3mg由 p=fv代入数

13、据解得：p=40w（2）玩具车在0-4s 内做匀加速直线运动，设加速度为a，牵引力为f1，由牛顿第二定律得： f1-( mgsin30 +0.3mg )=ma4s 末时玩具车功率达到最大，则p=f1v1由运动学公式 v1=at 1 （其中 t 1=4s）代入数据解得 :v1=8m/s（3）玩具车在 04s 内运动位移 x1=1at122得： x1=16m玩具车在 412s 功率恒定，设运动位移为x2，设 t2=12s 木时玩具车速度为v，由动能定理得p(t 2- t1)-( mg sin30 +0.3mg ) x2=1mv21mv1222代入数据解得：x2=77.75m所以轨道长度l=x1+x

14、2 =93.75m8 在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块a 和 b，两者相距为d现给 a 一初速度，使a与 b 发生弹性正碰，碰撞时间极短当两木块都停止运动后，相距仍然为d已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为 b 的质量为a 的 2 倍，重力加速度大小为g求 a 的初速度的大小【答案】18gd5【解析】【详解】设在发生碰撞前的瞬间，木块 a 的速度大小为 v0；在碰撞后的瞬间， a 和 b 的速度分别为 v1 和 v2 在碰撞过程中，由能量守恒定律和动量守恒定律，得1 mv021 mv1212mv22222mv0mv12mv2，式中，以碰撞前木块a 的速度方向为正，联立解得：v1v0， v22

15、v033设碰撞后 a 和 b 运动的距离分别为d1 和 d2，由动能定理得mgd11 mv12，2（2m） gd 21 2mv2 2 2按题意有： d d2d1 联立解得： v 18gd059 如图所示，一质量m =4kg 的小车静置于光滑水平地面上，左侧用固定在地面上的销钉挡住。小车上表面由光滑圆弧轨道bc和水平粗糙轨道cd组成， bc与 cd相切于 c，圆弧bc 所对圆心角 37，圆弧半径r=2.25m，滑动摩擦因数=0.48。质量m=1kg 的小物块从某一高度处的a 点以 v0 4m/s 的速度水平抛出，恰好沿切线方向自b 点进入圆弧轨道，最终与小车保持相对静止。取g 10m/s 2，

16、sin37 =0.6，忽略空气阻力，求:（ 1） a、b 间的水平距离；（ 2）物块通过 c 点时，轨道对物体的支持力；（ 3）物块与小车因摩擦产生的热量。【答案】 （1） 1.2m （2） fn25.1n （ 3） 13.6j【解析】【详解】（1）物块从 a到 b由平抛运动的规律得 :gttan=v0x= v0t得x=1.2m（2）物块在 b 点时，由平抛运动的规律得：v0vbcos物块在小车上 bc段滑动过程中，由动能定理得：mgr(1 cos) 1mvc2 1mvb222在 c 点对滑块由牛顿第二定律得fn mgm vc2r联立以上各式解得：fn25.1n（ 3）根据牛顿第二定律，对滑块

17、有 mg ma1 ，对小车有 mgma 2当滑块相对小车静止时，两者速度相等，即vc a1t 1 a2t 1由以上各式解得 t134 s，6此时小车的速度为va2t 134 m / s51212物块在 cd段滑动过程中由能量守恒定律得：mvc（ m m） v + q22解得： q=13.6j10 一束初速度不计的电子流在经u 5000v 的加速电压加速后在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d1.0cm ，板长 l 5.0cm，电子电量 e1.6 10 19 c，那么（1）电子经过加速电场加速后的动能为多少?（2）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大的电压

18、?【答案】 (1) ek8 10 16 j (2)要使电子能飞出，所加电压最大为400v【解析】【详解】（1）加速过程，由动能定理得 : els eu1mv02 2解得 : ek5000 ev810 16 j（ 2）在加速电压一定时，偏转电压u 越大，电子在极板间的偏转距离就越大当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压.进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动lv0 t在垂直于板面的方向上做匀加速直线运动，加速度feu: amdm偏转距离 y1 at 2 2能飞出的条件为 y1 d 22ud 2250001.010 22解 式得 : u ,4.

19、0102vl25.01022即要使电子能飞出，所加电压最大为400v11 如图所示，在高h 1 30 m 的光滑水平平台上，质量m1 kg 的小物块压缩弹簧后被锁扣 k 锁住，储存了一定量的弹性势能ep若打开锁扣k，物块将以一定的水平速度v1 向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道bc 的 b 点的切线方向进入圆弧形轨道 b 点的高度 h2 15 m，圆弧轨道的圆心o 与平台等高，轨道最低点c 的切线水平，并与地面上长为l70 m 的水平粗糙轨道cd 平滑连接；小物块沿轨道bcd运动并与右边墙壁发生碰撞，取g 10 m/s 2(1)求小物块由 a 到 b 的运动时间；(2)求小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能ep 的大小；(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，反向运动过程中没有冲出b 点，最后停在轨道cd 上的某点 p(p 点没画出 )设小物块与轨道 cd 之间的动摩擦因数为，求的取值范围11【答案】 (1)3 s (2)50 j (3)6 2【解析】【分析】【详解】12(1)由于 h1 30 m ， h2 15 m，设从 a 运动到 b 的时间为 t ，则 h1 h2 gt2解得 t3s(2)由 rcos boc h1 h2， rh 1，所以 boc60.设小物块平抛的水平速度是v1，则gttan 60ov1解得： v1 10 m/s 则