历年高考物理试卷分类汇编-动能定理

1、历年高考物理试卷分类汇编 -动能定理.吕叔湘中学庞留根1.2018 年全国卷 ii、14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 （ a ）a 小于拉力所做的功b 等于拉力所做的功c 等于克服摩擦力所做的功d 大于克服摩擦力所做的功解析：木块在移动过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可得：12mv2- 0 =w +wf f则木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，b 错误 a 正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，cd 错误。2. 2016 年新课标卷 20如图，一固定容器的内壁是半径为 r 的半球面；在半球面水平直径的

2、一 端有一质量为 m 的质点 p。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为 w。 重力加速度大小为 g。设质点 p 在最低点时，向心加速度的大小为 a，容器对它的支持力大小为 n， 则a a =2( mgr -w ) mrb a =2 mgr -wmrpc n =3mgr -2w rdn =2 (mgr -w r)【答案】ac【解析】质点 p 下滑过程中，重力和摩擦力做功，根据动能定理可得mgr -w =12mv2，根据公式a =v 2r，联立可得 a =2(mgr -w ) mr，a 正确 b 错误；在最低点重力和支持力的合力充当向心力，摩擦力水平，不参与向心力，故根据牛顿

3、第二定律可得 n -mgr =ma ，代入可得 n =3mgr -2w r，c 正确 d 错误。3. 2016 年四川卷 1. 韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功 1900j，他克服阻力做功 100j。 韩晓鹏在此过程中a. 动能增加了 1900jb. 动能增加了 2000jc. 重力势能减小了 1900jd. 重力势能减小了 2000j【答案】c【解析】根据动能定理：动能的增量等于合外力的功，即动能增量为 1900j-100j=1800j，选项 ab错误；重力做功等于重力势能的变化量，故重力势能减

4、少了1900j，选项 c 正确，d 错误；故选 c。4. 2013 年山东卷 16、如图所示，楔形木块 abc 固定在水平面上，粗糙斜面 ab 和光滑斜面 bc 与水平面的夹角相同，顶角 b 处安装一定滑轮，质量分别为 m、 m（mm）的滑块，通过不可伸长的轻绳定滑轮连接，轻绳与斜面平行，两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）ba、两滑块组成系统的机械能守恒mmb、重力对 m 做的功等于 m 动能的增加acc、 轻绳对 m 做的功等于 m 机械能的增加d、 两滑块组成系统的机械能损失等于 m 克服摩擦力做的功答案：cd。解析：由于斜面

5、ab 粗糙，两滑块组成的系统的机械能不守恒，机械能损失等于 m 克服摩擦力做的功。故 a 错误，d 正确。m 物体的动能增量根据动能定理应和 m 的合外力的功相等，故 b 错误。对于 m，由于斜面光滑，只有重力和绳子的拉力做功，故轻绳对 m 做的功等于 m 机械能的增加， 故 c 正确。5. 2011 年新课标版15一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的动能可能a 一直增大b 先逐渐减小至零，再逐渐增大c 先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小d 先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大答：abd【解析】当恒力方向与速度在一条直线上，质点的动能可能一直增大，也可能先逐

6、渐减小至零，再逐渐增大。当恒力方向与速度不在一条直线上，质点的动能可能一直增大，也可能先逐渐减小至某 一非零的最小值，再逐渐增大。所以正确答案是 abd。6. 2014 年理综大纲卷 19一物块沿倾角为 的斜坡向上滑动。当物块的初速度为 v 时，上升的最0v大高度为 h，如图所示；当物块的初速度为 时，上升的最大高度记为 h。重力加速度大小为 g。2物块与斜坡间的动摩擦因数和 h 分别为 ( )a tanc tanqq和和h2h4b (d (v 2 h -1 )tan q 和2 gh 2v 2 h -1 )tan q 和2 gh 4vh【答案】d【解析】根据动能定理，以速度 v 上升时有1 h

7、 mv 2 =mmg cos q2 sin q+mgh ，以v21 v h速度上升时有 m( ) 2 =mmg cos q +mgh ，2 2 sinq解得h =h4v 2， m=( -1 )tan2 ghq ，所以 d 正确7.2017 年江苏卷 3一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处。物块初动能为 e ，与斜面间的动k0摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能 e 与位移 x 关系的图线是 （ c ）kek0ekek0ekek0ekek0eko(a)xo(b)xo(c)xo(d)x解析： 向上滑动过程中，根据动能定理：0-e = -(mg+f )x，k0 f同理，下滑过程，由动能定理可得：

8、e -0= -(mg-f )x，故 c 正确；a、b、d 错误。k f8. 2011 年理综山东卷18如图所示，将小球 a 从地面以初速度 v 竖直上抛的同时，将另一相同质量0的小球 b 从距地面 h 处由静止释放，两球恰在 h/2 处相遇（不计空气阻力）。则 a两球同时落地bb相遇时两球速度大小相等hc从开始运动到相遇，球 a 动能的减少量等于球 b 动能的增加量 d相遇后的任意时刻，重力对球 a 做功功率和对球 b 做功功率相等 答案：ch/2vaa解析：相遇时满足1 1 1 h gt 2 +v t - gt 2 =h ， gt 2 =2 2 2 2，所以v20=gh，小球 a 落地时间

9、t =a2 hg，球 b 落地时间t =2 bv gh h 0 =2 =2g g g，因此 a 错误；相遇时，v = 2 g ah2，v2 -v 2 =-2g b 0h2，f20v =0b，所以 b 错误；因为两球恰在 h/2 处相遇，说明重力做功的数值相等，根据动能定理，球a 动能的减少量等于球 b 动能的增加量，c 正确；相遇后的任意时刻，球 a 的速度始终大于球 b 的速度， 因此重力对球 a 做功功率大于对球 b 做功功率，d 错误。9.2015 年海南卷 4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，

10、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por做的功为 （ c ）a.1 1 1 p mgr b. mgr c. mgr d.4 3 2 4mgrq解析：质点在 q 点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，两力的合力充当向心力，所以有v 2n -mg =m , rn=2mg，联立解得 v =gr，下落过程中重力做功 mgr，根据动能定理可得mgr +w =f12mv2，1 1解得 w =- mgr，所以克服摩擦力做功 mgr，选项 c 正确。2 210. 2016 年上海卷 31.（12 分）风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，将刚性杆水平

11、固定在风洞内距地面高度 h=3.2m 处，杆上套一质量 m=3kg，可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为f=15n，方向水平向左。小球以初速度 v =8m/s 向右离开杆端，假设小球所受风力不变，取 g=10m/s 。0求：（1）小球落地所需时间和离开杆端的水平距离；（2） 小球落地时的动能。（3） 小球离开杆端后经过多少时间动能为 78j？v0【答案】（1）4.8m （2）120j（3）0.24s 或 0.4s【解析】（ 1 ）小球在竖直方向做自由落体运动，运动时间为2ht = 0 . 8 sg小球在水平方向做匀减速运动，加速度12水平位移 s =v t - at=4.8 m2=mgh

12、-fs（2）由动能定理 e -ektk 0代入数据得e =1 2 0jkta =fm= 5 m / 2s02722（3）小球离开杆后经过时间 t 的水平位移s = v t - 012at2由动能定理 e -k1 1mv 2 =mg gt 2 -fs 2 2以 e =78 j， v =8 m/s 和 s =v t - k 0 012at2代入得 125t-80t+12=0解得 t =0.4s, t =0.24s1 211.2016 年浙江卷 18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m。质量为 m 的载人滑草车从

13、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， sin37 =0.6，cos37 =0.8）。则a.动摩擦因数m=67b.载人滑草车最大速度为2 gh7c.载人滑草车克服摩擦力做功为 mgh3d.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为 g5【答案】aba【解析】作出滑道简化示意图如图所示，从 a 处到 c 处的过程 中，由动能定理有h h(mgsin -mgcos ) + (mgsin -mgcos ) =0，11 sin 2 2 sin 11hh1b2c6解得 = ，选项 a 正确；到 b 点时载人滑草车速度最大，从 a 处到 b

14、 处的过程中，由动能定理有(mgsin -mgcos )1 1hsin 1=12mv2 ，m得 v =m2 gh7，选项 b 正确；从 a 处到 c 处的过程中，克服摩擦力所做的功等于重力势能减少量 2mgh，选项 c 错误；（mgcos mgsin ） 3在下段滑道上的加速度大小 a= = g，选项 d 错误。m 3512.2016 年天津卷 8、我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，某列动车组由8 节车厢组成，其中0v2

15、022yv22第 1、5 节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组a、 启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反b、 做匀加速运动时，第 5、6 节与第 6、7 节车厢间的作用力之比为 3:2c、进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比d、与改为 4 节动车带 4 节拖车的动车组最大速度之比为 1:2【答案】bd【解析】列车启动时，乘客随车厢加速运动，加速度方向与车的运动方向相同，故乘客受到车厢的作用力方向与车运动方向相同，选项 a 错误；动车组运动的加速度 a =2 f -8kmg f= -kg8m 4m，则对 6、7、8 节车厢的整体：f56=3ma +3kmg

16、=0.75 f；对 7、8 节车厢的整体：f =2 ma +2 kmg =0.5 f 67；故 5、6 节车厢与 6、7 节车厢间的作用力之比为 3:2，选项 b 正确；根据动能定理12mv2v 2=kmgs ，解得 s = ，可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关2kg闭发动机时速度的平方成正比，选项 c 错误；8 节车厢有 2 节动车时的最大速度为vm1=2p8kmg；若 8 节车厢有 4 节动车时的最大速度为vm 2=4p v 1 ，则 m1 =8kmg v 2m 2，选项 d 正确；故选 bd.13. 2011年上海卷25以初速为v ，射程为s的平抛运动轨迹制成一光滑轨道。一物体

17、由静止开始从轨道顶端滑下，当0其到达轨道底部时，物体的速率为 ，其水平方向的速度大小为 。gs v答案： ； 0 1(v/gs)解析：本题考查平抛运动规律及动能定理。根据平抛运动规律，水平方向：sv t，式；01竖直方向：h gt ，式；2平抛运动落地时竖直速度v gt，式；yv落地速度与水平方向的夹角为满足：tan ，式；0gs联立解得h ，式；2v00v222020x222 22gs v联立解得：tan ，即cos0 v (gs)，式。1当物体由静止开始从轨道顶端滑下到达底端的过程，由动能定理：mgh mv ，式，2 1gs联立解得到达轨道底部速率 v ， 式1 v0在轨道底部时水平方向的

18、速度大小为 v v cos，式，x 1gs v联立解得 v v (gs) 1(v /gs) 0 0。14.2017 年江苏卷 14（16 分）如图所示，两个半圆柱 a、b 紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱 c，三者半径均为 r，c 的质量为 m，a、b 的质量都为m2，与地面的动摩擦因数均为 .现用水平向右的力拉 a，使 a 缓慢移 动，直至 c 恰好降到地面.整个过程中 b 保持静止.设最大静摩擦力cr等于滑动摩擦力，重力加速度为 g.求：bra（1）未拉 a 时，c 受到 b 作用力的大小 f； （2）动摩擦因数的最小值 ；min（3）a 移动的整个过程中，拉力做的功 w.解：（1

19、）c 受力平衡 2 f cos 30 0 =mg解得 f =33mg（2）c 恰好降落到地面时，b 受 c 压力的水平分力最大 fx max=32mgb 受地面的摩擦力 f =mmg根据题意 fmin=fx max，解得 mmin=32（3）c 下降的高度 h =( 3 -1) r ， a 的位移 x =2( 3 -1) r摩擦力做功的大小 w = fx =2( 3 -1)mmgr ， 根据动能定理w -w +mgh =0 -0f解得 w =(2m -1)( 3 -1) mgr15. 2012 年理综北京卷22（16 分）如图所示，质量为 m 的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离 l 后

20、以速度 v 飞 离桌面，最终落在水平地面上。已知 l=1.4m，v=3.0m/s，m=0.10kg，物块与桌面间的动摩擦因数 =0.25，桌面高 h=0.45m.。不计空气v0v阻力，重力加速度 g 取 10m/s 。求 (1)小物块落地点距飞出点的水平距离 s；h(2)小物块落地时的动能 e ；k(3)小物块的初速度大小 v 。0ls022解析：（1）小物块落地所用时间为 t，有12gt2=ht =2hg=2 0.4510=0.3s小物块落地点距飞出点的水平距离s =vt =3 0.3 =0.9m（2）根据机械能守恒，小物块落地时的动能为e =k1 1mv 2 +mgh = 0.10 9 +

21、0.10 10 0.45 =0.90 2 2j（3）在桌面上滑行过程中根据动能定理有w =f1 1mv 2 - mv2 220=-mmgl则 v =0v2+2mgl = 9 +2 0.25 10 1.4 =4.0m/s16. 2012 年物理江苏卷14. (16 分)某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固 定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为 f. 轻杆向右移动不超过 l 时，装置可安全工作。 一质量为 m 的小车若以速度 v 撞击弹簧，将导致轻杆向右移动0摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。.l4. 轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动(1)若弹簧的劲度系数为

22、k，求轻杆开始移mvl轻杆动时，弹簧的压缩量 x；(2)求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度 v ；m(3)讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度 v和撞击速度 v 的关系.解: （1）轻杆开始移动时，弹簧的弹力 f =kx 且 f = f解得 x =fk（2）设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为 w，则小车从撞击到停止的过程中，动能定理小车以v0撞击弹簧时- f .l 1-w =0 - mv 4 220小车以vm撞击弹簧时 - fl -w =0 -12mvm2解得v =mv +03 fl2 m（3）设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为v ，112mv =w12200b由解得v =1v -0fl

23、2 m当v v -0fl2 m时，v =v当 v 2 -0fl 3 fl fl v v 2 + 时，v = v 2 -2 m 2 m 2m17. 2012 年理综福建卷 21.（19 分）如图，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电 动机功率恒为 p，小船的质量为 m，小船受到的阻力大小恒为 f，经过 a 点时的速度大小为 v ，小0船从 a 点沿直线加速运动到 b 点经历时间为 t ，a、 b 两点间距离为 d,缆绳质量忽略不计。求：1（1）小船从 a 点运动到 b 点的全过程克服阻力做的功w ；1（2）小船经过 b 点时的速度大小 v ；1（3）小

24、船经过 b 点时的加速度大小 a。av0db【答案】 （1） w =fs = fd（2）v =12(pt-fd ) m+v 20（3） a =pm 2 v 2 +2 m ( pt - fd )-fm【解析】（1）小船从 a 点到达 b 点，受到的阻力恒为 f,其克服阻力做的功为：w =fs = fd（2）从 a 到 b 由动能定理可知：1 1mv 2 - mv2 22 =pt - fd a 1解得：v =12(pt - fd1m)+v20（3）设小船经过 b 点时绳的拉力大小为 f，绳与水平方向夹角为 ，电动机牵引绳的速度大小为 u，则 p=fuu =v cos1q由牛顿第二定律有f cosq

25、- f =ma解得a =pm 2 v 2 +2 m( pt - fd ) 0 1-fm18. 2015 年理综浙江卷 23.如图所示，用一块长 l =1.0m 的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高1h=0.8m，长 l =1.5m。斜面与水平桌面的倾角 可在 060间调节后固定。将质量 m=0.2kg 的小物2块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数 =0.05，物块与1桌面间的动摩擦因数 ，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。22222（重力加速度 g 取 10m/s；最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（1） 求 角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；（用正切值表示）（2） 当 增大到 37时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数 ；（已知sin37=0.6，2cos37=0.8）（3）继续增大 角，发现 =53时物块落地