高考物理动能与动能定理模拟试题含解析

1、高考物理动能与动能定理模拟试题含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示，两物块 A、B并排静置于高h=0.80m的光滑水平桌面上，物块的质量均为M=0.60kg. 一颗质量 m=0.10kg的子弹C以vo=100m/s的水平速度从左面射入 A,子弹射穿A后接着射入B并留在B中，此时A、B都没有离开桌面.已知物块A的长度为0.27m, A离开桌面后，落地点到桌边的水平距离s=2.0m.设子弹在物块 A、B中穿行时受到的阻力大小相等，g取10m/s2.(平抛过程中物块看成质点)求：777777777777Y777777777777777T77(1)物块A和物块B离开桌面时速度的大小

2、分别是多少；(2)子弹在物块B中打入的深度；(3)若使子弹在物块 B中穿行时物块 B未离开桌面，则物块 B到桌边的最小初始距离.【答案】(1) 5m/s; 10m/s; (2) LB 3.5 10 2 m (3) 2,5 102m【解析】【分析】【详解】试题分析：(1)子弹射穿物块A后，A以速度Va沿桌面水平向右匀速运动，离开桌面后做平 抛运1 . 2动：h gt 解得：t=0.40s2sA离开桌边的速度 Va - ,解得：vA=5.0m/s设子弹射入物块 B后，子弹与B的共同速度为vb,子弹与两物块作用过程系统动量守恒:mv0 Mva (M m)vBB离开桌边的速度 vB=10m/s(2)设

3、子弹离开 A时的速度为子弹与物块 A作用过程系统动量守恒:mv0 mV| 2Mvav1=40m/s子弹在物块B中穿行的过程中，由能量守恒fLB 1 MvA 1mv2 1 (M m)v； 222子弹在物块A中穿行的过程中，由能量守恒12 12 12 fLA -mv0 -mv1 -(M M )va由解得Lb 3.5 102 m(3)子弹在物块 A中穿行过程中，物块 A在水平桌面上的位移为 si,由动能定理:126 -(M M)vA 0 B在水平桌面上的位移为S2,由动能定理子弹在物块B中穿行过程中，物块1212 小fS2MVbMVa 22由解得物块B到桌边的最小距离为：SminSi S2 ,解得：

4、smin2.5 10 2m考点：平抛运动；动量守恒定律；能量守恒定律.2.某校兴趣小组制作了一个游戏装置，其简化模型如图所示，在 A点用一弹射装置可 将 静止的小滑块以 vo水平速度弹射出去，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径 R=0.3m的光滑竖直圆形轨道，运行一周后自B点向C点运动，C点右侧有一陷阱，C D两点的竖 直高度差 h=0.2m,水平距离 s=0.6m,水平轨道 AB长为L1=1m, BC长为L2=2.6m , 小滑块与水平轨道间的动摩擦因数(1=0.5,重力加速度 g=10m/s2.(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出, 求小滑块在

5、 A点弹射出的速度大小的范围.【答案】(1)巧=5nls (2) 5m/s<< 6m/环口 va(Fill's【解析】【分析】【详解】(1)小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v,由牛顿第二定律及机械能守恒定律2 V -m-2mgR |mv2由A至iB： 一陋西二工班14一彳隔U 解得A点的速度为%=5(2)若小滑块刚好停在 C处，则：劭虱£1+&)=。季片 一解得A点的速度为七二4於5若小滑块停在BC段，应满足3m/s vA 4m/s若小滑块能通过 C点并恰好越过壕沟，则有 h 1gt22s v解得所以初速度的范围为 3m / s vA 4m/s和vA 5

6、m/s3.滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来.如图所示是滑 板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为。点、圆心角0= 60。，半径OC与水平轨道CD垂直，滑板与水平轨道 CD间的动摩擦因数 科=0.2.某运动员从轨 道上的A点以vo=3m/s的速度水平滑出，在 B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道 BC,经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回 .已知运动员和滑板的(2)水平轨道CD段的长度L;(3)通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，请求出回到 B点时速度的大小；如不能，请求出最后停止的位置距C点的距离.【答案

7、】(1) Vb= 6m/s (2) L= 6.5m (3)停在C点右侧6m处【解析】【分析】【详解】(1)在 B 点时有 vb= -v0一,得 vb= 6m/scos601 2(2)从 B 点到 E 点有 mgh mgL mgH 0 -mvB,得 L= 6.5m2(3)设运动员能到达左侧的最大高度为h',从B到第一次返回左侧最高处有mgh mgh'回到B点，从mgh mgs12mg 2L 0 mvB ,得h=1.2m<h = 2 m,故第一次返回时，运动员不能 2B点运动到停止，在 CD段的总路程为s,由动能定理可得120 mvB ,得s= 19m, s= 2L+ 6 m

8、,故运动贝取后停在 C点右侧6m处. 24.如图所示，粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道 BCD相连接，且在同一竖直平面内，。是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上.质量为 m=1kg的小物块在水平恒力 F=15N的作用下，从 A点由静止开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B点时撤去F,小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点，已知A、B间的距离为3m,小物块与地面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10m/s2.求：(1)小物块运动到 B点时对圆轨道 B点的压力大小.(2)小物块离开 D点后落到地面上的点与 D点之间的距离【答案】(1) 160N (2) 0.8 72 m【解析】 【详

9、解】(1)小物块在水平面上从 A运动到B过程中，根据动能定理，有：(F-mg Xab= mvB2-02在B点，以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得：2VbN mg m 联立解得小物块运动到 B点时轨道对物块的支持力为：N=160N由牛顿第三定律可得，小物块运动到B点时对圆轨道 B点的压力大小为：N'N=160N(2)因为小物块恰能通过 D点，所以在D点小物块所受的重力等于向心力，即：2Vdmg m 可得：VD=2m/s设小物块落地点距 B点之间的距离为x,下落时间为t,根据平抛运动的规律有：X=VDt ,2R=；gt2解得：x=0.8m则小物块离开D点后落到地面上的点与 D点之间的距离

10、l J2x 0.8/2m5.如图甲所示，一倾角为37。的传送带以恒定速度运行.现将一质量 m = 1 kg的小物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g= 10 m/s2, sin 37=0.6, cos 37=0.8:求：(1)物体与传送带间的动摩擦因数；(2) 08 s内物体机械能的增加量；(3)物体与传送带摩擦产生的热量Q。【答案】(1)科=0.875.(2) 氏 90 J (3) Q= 126 J【解析】【详解】(1)由图象可以知道，传送带沿斜向上运动，物体放到传送带上的初速度方向是沿斜面向下的I 2£1 = - = lm/j?且

11、加速大小为2的匀减速直线运动，对其受力分析，由牛顿第二定律得：- sin(7 = ma可解得：尸0.875.(2)根据v-t图象与时间轴围成的面积”大小等于物体的位移，可彳导08 s内物体的位移2 + 611=-X4-X2X2 = 408 s s内物体的机械能的增加量等于物体重力势能的增加量和动能增加量之和，为1 1AE + -m x - -m x22 = 907(3) 08 s内只有前6s发生相对滑动.06 s内传送带运动距离为5皮=4" 6 = 24m06 s内物体位移为陶则06 s内物体相对于皮带的位移为&'=18tH08 s内物体与传送带因为摩擦产生的热量等于

12、摩擦力乘以二者间的相对位移大小，Q = f/mgcosO - As代入数据得：Q = 126 J故本题答案是： 尸0.875.(2) B= 90 J(3)Q=126 J【点睛】对物体受力分析并结合图像白斜率求得加速度，在v-t图像中图像包围的面积代表物体运动做过的位移。6.如图所示，倾角为 。=45的粗糙平直导轨与半径为 R的光滑圆环轨道相切，切点为 B, 整个轨道处在竖直平面内.一质量为 m的小滑块从导轨上离地面高为 h=3R的D处无初速下滑进入圆环轨道.接着小滑块从圆环最高点C水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，不计空气阻力求：(1)滑块运动到圆环最高点 C时的速度的大小;(2)滑

13、块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小；(3)滑块在斜面轨道BD间运动的过程中克服摩擦力做的功.【答案】(1) JRg (2) 6mg (3) 1mgR， 1(1)小滑块从C点飞出来做平抛运动，水平速度为V0,竖直方向上：R=小器,水平方向上：航K二飞，,解得 =后(2)小滑块在最低点时速度为 Vc由机械能守恒定律得:加一2班用=?切稣二"Rg 上工牛顿第二定律：一外暄二股上 斡二6mg由牛顿第三定律得： 星=6用g ,方向竖直向 R下(3)从D到最低点过程中，设 DB过程中克服摩擦力做功 Wi,由动能定理-. h=3R 一 上dLr【点睛】对滑块进行运动过程分析，要求滑块运动到圆

14、环最低点时对圆环轨道压力的大小，我们要知道滑块运动到圆环最低点时的速度大小，小滑块从圆环最高点C水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，运用平抛运动规律结合几何关系求出最低点时速度.在对最低 点运用牛顿第二定律求解.7.如图所示，质量 m=2kg的小物块从倾角 9=37。的光滑斜面上的 A点由静止开始下滑，经 过B点后进入粗糙水平面，已知 AB长度为3m,斜面末端B处与粗糙水平面平滑连接.试 求：(1)小物块滑到B点时的速度大小.(2)若小物块从 A点开始运动到 C点停下，一共经历时间 t=2.5s,求BC的距离.(3)上问中，小物块与水平面的动摩擦因数科多大？ABC路(4)若在小物块上始

15、终施加一个水平向左的恒力F,小物块从A点由静止出发，沿径运动到C点左侧3.1m处的D点停下.求 F的大小.(sin37=0.6, cos37 =0.8 )【答案】(1) 6m/s (2) 1.5s (3)0.4 (4) F 2.48N【解析】【详解】(1)根据机械能守恒得：1 2mgsAB sin 37mvB2解得:Vb j2g&B sin37，2 10 3 0.6m/s 6m/s ；(2)物块在斜面上的加速度为：现 g sin6m/s2在斜面上有：sAB1 2a1t 2代入数据解得：t11s物块在BC段的运动时间为：t2tt1 1.5sBC段的位移为：1/、， sBC2 (VB0儿

16、4.5m(3)在水平面上，有：0- Vba2t2解得：Vb a27t224m/s .根据牛顿第二定律有：mgma2代入数据解得:0.4(4)从A到D的过程，根据动能定理得：mgSAB sinF Sbd Sab cosmgs 0代入数据解得：F 2.48N【点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多 过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速 度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求 解力.8.下雪天，卡车在笔直的高速公路上匀速行驶.司机突然发现前方停着一辆故障车，他将 刹车踩到底

17、，车轮被抱死，但卡车仍向前滑行，并撞上故障车，且推着它共同滑行了一段 距离l后停下.事故发生后，经测量，卡车刹车时与故障车距离为L,撞车后共同滑行的距离l -8-L .假定两车轮胎与雪地之间的动摩擦因数相同.已知卡车质量M为故障车质量25m的4倍.Vi(1)设卡车与故障车相撞前的速度为V1两车相撞后的速度变为V2,求一V2(2)卡车司机至少在距故障车多远处采取同样的紧急刹车措施，事故就能免于发生.【答案】(1)匕5 (2) L 3LV242【解析】 、Vi 5 _由碰撞过程动量守恒 Mvi=(M m)v2则一 二 v2 4(2)设卡车刹车前速度为 V。，轮胎与雪地之间的动摩擦因数为1 919两

18、车相撞刖卡车动能变化 一 Mv0 MV1MgL 2 2(M m)gl12碰撞后两车共同向前滑动，动能变化一(M m)V2 0222_.由式v0 V12 gL由式V222 gL8 一 一 2-.又因l L可得V03 gL2512如果卡车滑到故障车刖就停止，由一Mv02 0 MgL '2拓 3故 L' L 23这意味着卡车司机在距故障车至少一 L处紧急刹车，事故就能够免于发生29.如图所示，AB是倾角为。的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道， AB恰好在B点与圆 弧相切，圆弧的半径为 R. 一个质量为 m的物体(可以看作质点)从直轨道上与圆弧的圆心O等高的P点由静止释放，结果它能在

19、两轨道间做往返运动.已知物体与轨道AB间的动摩擦因数为11,重力加速度为g.试求：(1)物体释放后，第一次到达 B处的速度大小，并求出物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程 s；(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时，对圆弧轨道的压力的大小；(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D (E、O、D为同一条竖直直径上的点)，释放点距 B点的距离L应满足什么条件.【答案】(1) vB J2gR(sin-tan,R .L Fn mg(3 2cos )；(3 2cos )R2(sincos )(1)设物体释放后，第一次到达 B处的速度为vi ,根据动能定理可知:Rcos 12mgRcos

20、mgcos - mv1sin 2解得:2gR(sin cos )VB 'tan物体每完成一次往返运动，在AB斜面上能上升的高度都减少一些，最终当它达B点时,速度变为零，对物体从 P到B全过程用动能定理，有mgRcos mgL cos 0得物体在AB轨道上通过的总路程为(2)最终物体以B为最高点在圆弧轨道底部做往返运动，设物体从 B运动到E时速度为V2 V,由动能定理知： 12mgR(1 cos ) - mv2在E点，由牛顿第二定律有2 mv2 Fn mg -解得物体受到的支持力Fn mg(3 2cos )根据牛顿第三定律，物体对轨道的压力大小为Fn Fn mg(3 2cos ),方向竖

21、直向下.(3)设物体刚好到达 D点时的速度为Vd此时有解得:mgVd设物体恰好通过 D点时释放点距B点的距离为L0,有动能定理可知:mgL0 sinR(1 cos )mgcos L01 2-mvD 2联立解得:(3 2cos )RL0 OZ 则:答案：(1) VB2(sin cos ),(3 2cos )RL2(sincos )2gR(sin cos )R ; L (2) Fn mg(3 2cos )；(3) tan,(3 2cos )RL2(sin cos )10.如图所示，AB为倾角 37的斜面轨道，BP为半径R=1m的竖直光滑圆弧轨道，O为圆心，两轨道相切于 B点，P、O两点在同一竖直线

22、上，车5弹簧一端固定在A点，另一端在斜面上C点处，轨道的AC部分光滑，CB部分粗糙，CB长L= 1.25m,物块与斜面间的 动摩擦因数为=0.25,现有一质量 m=2kg的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D点后释放(不栓接)，物块经过B点后到达P点，在P点物块对轨道的压力大小为其重力的倍，sin37 0.6,cos370.8, g=10m/s2.求：(1)物块到达P点时的速度大小 VP；(2)物块离开弹簧时的速度大小vc；(3)若要使物块始终不脱离轨道运动，则物块离开弹簧时速度的最大值vm.【答案】（1） Vp 5m/s （2） vc=9m/s （3） vm 6m/s在P点，根据牛顿第二定律:

23、2一Vpmg NP m 解得：vP - 2.5gR 5m/s(2)由几何关系可知BP间的高度差hBP R(1 cos37 )物块C至P过程中，根据动能定理:1212mgLsin37 mgaPmgLcos37 ="mvP - mvC联立可得：vC=9m/sO等高处的E点,(3)若要使物块始终不脱离轨道运动，则物块能够到达的最大高度为与 物块C至E过程中根据动能定理：12mgLcos37 mgLsin37 mgRsin 53 =0 -mvm解得：vm 6m/s11.如图所示，一轻质弹簧左端固定在轻杆的A点，右端与一质量 m=1kg套在轻杆的小物块相连但不栓接，轻杆 AC部分粗糙糙，与小物

24、块间动摩擦因数=02, CD部分为一段光滑的竖直半圆轨道.小物块在外力作用下压缩弹簧至B点由静止释放，小物块恰好运动到半圆轨道最高点 D, BC=5m,小物块刚经过 C点速度v=4m/ s , g取10m/S2，不计空气 阻力，求：一=A gC(1)半圆轨道的半径 R;(2)小物块刚经过 C点时对轨道的压力；(3)小物块在外力作用下压缩弹簧在B点时，弹簧的弹性势能 Ep.【答案】0.4m50N方向垂直向下(3)18J【解析】【分析】【详解】(1)物块由C点运动到D点，根据机械能守恒定律1 22mgR - mvR=0.4m小物块刚过C点时2匚VFn mg = m R2所以 Fn mg m50N根据牛顿第三定律知小物块刚经过C点时对轨道的压力：F Fn 50N方