高考物理动能与动能定理真题汇编含答案

1、高考物理动能与动能定理真题汇编(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示，粗糙水平桌面上有一轻质弹簧左端固定在A点，自然状态时其右端位于 B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径 R=1.0m的圆环剪去了左上角120。的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离是 h=2.4m。用质量为m=0.2kg的物块将弹簧由B点缓慢压缩至C点后由静止释放，弹簧在C点时储存的弹性势能Ep=3.2J,物块飞离桌面后恰好 P点沿切线落入圆轨道。已知物块与桌面间的动摩擦因数 (1=0.4,重力加速度g值取10m/s2,不计空气阻力，求：(1)物块通过P点的速度大小；(2)

2、物块经过轨道最高点 M时对轨道的压力大小；(3)C、D两点间的距离；【答案】(1)8m/s； (2)4.8N； (3)2m【解析】【分析】【详解】(1)通过P点时，由几何关系可知，速度方向与水平方向夹角为60,则V2 2gh. Vy sin 60 一 v整理可得，物块通过 P点的速度v 8m/s(2)从P到M点的过程中，机械能守恒12o、12mv =mgR(1 cos60 )+ mvM22在最高点时根据牛顿第二定律Fn mg2 mvMR整理得Fn 4.8N根据牛顿第三定律可知，物块对轨道的压力大小为4.8N(3)从D到P物块做平抛运动，因此ovD vcos60 4m/s从C到D的过程中，根据能

3、量守恒定律12Ep mgx - mvDC、D两点间的距离x 2m2.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 v。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Li=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.(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点，求小滑块在A点弹射出的速度大小；(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形

4、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 A点弹射出的速度大小的范围.【答案】(1) H =(2) 5m/sw叭w 6m/前va永长皿弓【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1V12由 A 至ij B: -2mgR -mv=WVj ZWV|解得A点的速度为%=3叨s(2)若小滑块刚好停在 C处，则：一上。=。一?*学解得A点的速度为%=4w f，5若小滑块停在BC段，应满足3m/s vA 4m/s 12若小滑块能通过 C点并恰好越过壕沟，则有 h 1gt22s Vct-如目(4 +G)=:用f 一:切考 解得所以

5、初速度的范围为 3m/s vA 4m/s和vA 5m/ s.某游乐场拟推出一个新型滑草娱乐项目，简化模型如图所示。游客乘坐的滑草车(两者的总质量为60kg),从倾角为53的光滑直轨道 AC上白B B点由静止开始下滑，到达C点后进入半径为R 5m,圆心角为53的圆弧形光滑轨道CD ,过D点后滑入倾角为 (可以在09J 75范围内调节)、动摩擦因数为DE。已知D点处有一小段光滑圆弧与其相连，不计滑草车在C点的距离为L=10m , g 10m/s。求：_33的足够长的草地轨道D处的能量损失，B点到(3)取不同值时，写出滑草车在斜面上克服摩擦所做的功与tan(1)滑草车经过轨道 D点时对轨道D点的压力

6、大小；(2)滑草车第一次沿草地轨道DE向上滑行的时间与的关系式;的关系式。【解析】【分析】【详解】(1)根据几何关系可知 CD间的高度差Hcd R 1 cos53 2m从B到D点，由动能定理得12 cmg L0sin53H cdmvD 02解得vD 10、2m/s对D点，设滑草车受到的支持力Fd,由牛顿第二定律2Vd Fd mg m R 解得Fd 3000N由牛顿第三定律得，滑草车对轨道的压力为3000N。(2)滑草车在草地轨道 DE向上运动时，受到的合外力为 F合 mg sin mg cos 由牛顿第二定律得，向上运动的加速度大小为F合 a g sin gcos m因此滑草车第一次在草地轨道

7、DE向上运动的时间为VDg sin g cost代入数据解得3sin cos3t(3)选取小车运动方向为正方向。当 0时，滑草车沿轨道 DE水平向右运动，对全程使用动能定理可得 mg L0 sinR(1 cos ) +Wf1 =0 0代入数据解得Wf16000J故当 0时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为W克1 6000J当030时，则g sin g cos滑草车在草地轨道 DE向上运动后最终会静止在 DE轨道上，向上运动的距离为 2Vd x2、2(gsin gcos )摩擦力做功为联立解得Wf2mg cos x2故当0Wf2厂(J),3tan 130时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为600

8、0W克 2 (J).3 tan 1当3075gsingcos滑草车在草地轨道 用动能定理可得DE向上运动后仍会下滑，若干次来回运动后最终停在D处。对全程使代入数据解得mg l_0 sinR(1 cos ) +Wf3=0 0Wf36000J故当3075时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为她 3 6000J所以，当 0或3075时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为6000J;当6000,30时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为亍(J)。3 tan 1.如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面 AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接 内壁光滑、半径r=0.2m的四分之一细圆管 CD,管口 D端正下方

9、直立一根劲度系数为 k=100N/m的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐，一个质量为 1kg的小球放在曲面AB上，现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球，它与 BC间的动摩擦因数 斤0.5,小球进入管口 C端时，它对上管壁有 FN=2.5mg的相互作用力，通过 CD后，在压缩 弹簧过程中滑块速度最大时弹簧弹性势能Ep=0.5J。取重力加速度g=10m/s2。求：(1)小球在C处受到的向心力大小；(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm；(3)小球最终停止的位置。【答案】(1)35N; (2)6J; (3)距离B 0.2m或距离 C端0.3m【解析】【详解】(1)小球进入管口

10、 C端时它与圆管上管壁有大小为F2.5mg的相互作用力故小球受到的向心力为F 向 2.5mg mg 3.5mg 3.5 1 10 35N(2)在C点，由2LVcF向=一 r代入数据得12一 mvc 3.5J2在压缩弹簧过程中，速度最大时，合力为零，设此时滑块离则有D端的距离为xo解得x mg x0 k设最大速度位置为零势能面，由机械能守恒定律有mg0.1mmg(r x) mv；EkmEp1 e 2 匚Ekm mg(r x) mvc Ep3.5 0.5 6J(3)滑块从A点运动到C点过程，由动能定理得mg 3rmgs mvc解得BC间距离s 0.5m小球与弹簧作用后返回 C处动能不变，小滑块的动

11、能最终消耗在与BC水平面相互作用的过程中，设物块在 BC上的运动路程为s ,由动能定理有12mgs mvc解得s 0.7m故最终小滑动距离 B为0.7 0.5m 0.2m处停下.【点睛】经典力学问题一般先分析物理过程，然后对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。5.如图所示，一根轻弹簧左端固定于竖直墙上，右端被质量m 1kg可视为质点的小物块压缩而处于静止状态，且弹簧与物块不栓接，弹簧原长小于光滑平台的长度.在平台的右端有一传送带，AB长L 5m,物块与传送带间的动摩擦因数i 0.2 ,与传送带相邻的粗糙水平面BC长s=1.5m,它与物块间的

12、动摩擦因数2 0.3 ,在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧与 BC平滑连接，圆弧对应的圆心角为120，在圆弧的最高点 F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来.若传送带以v 5m/s的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失.当弹簧储存的 Ep 18J能量全部 释放时，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，取g 10m/s2.(1)求右侧圆弧的轨道半径为 R;(2)求小物块最终停下时与 C点的距离；(3)若传送带的速度大小可调，欲使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离轨道，求传 送带速度的可调节范围.【答案】(1) R 0.8m; (2) x【解析】；m； (3) i/37m

13、 / s v V43m / s(1)物块被弹簧弹出，由Ep1 一 22 mv0,可知:V0 6m/s因为V0 V ,故物块滑上传送带后先减速物块与传送带相对滑动过程中，1 ,2 由1mg ma，v V0 a1t1，X1 丫。七刀也得到：a1 2m / s2, t1 0.5s, X1 2.75m因为X1 L,故物块与传送带同速后相对静止，最后物块以5m/s的速度滑上水平面 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 12bc,物块滑离传送带后恰到 E点，由动能定理可知：2 mv2mgs mgR代入数据整理可以得到：R 0.8m

14、.1212(2)设物块从E点返回至B点的速度为vB ,由3 my mvB2mg 2s得到vB bm/s,因为vb 0,故物块会再次滑上传送带，物块在恒定摩擦力的作用 下先减速至0再反向加速，由运动的对称性可知其以相同的速率离开传送带，设最终停在 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 21距C点x处，由一 mvB2mg s x ,得到：x - m . HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 3(3)设传送带速度为vi时物块能恰到f点，在F点满足mgsin30o1212从B到F过程中由动能te理可知：一m

15、M mvF 2mgs mg R Rsin3022E点,解得： ,一设传送带速度为V2时，物块撞挡板后返回能再次上滑恰到,12由：2%2mg 3s mgR解得：v2, 43m/ s若物块在传送带上一直加速运动，由12/VBm122 mV01mgL知其到b点的最大速度 vBm J56m/s综合上述分析可知，只要传送带速度J37m / s v J43m / s就满足条件本题主要考查了牛顿第二定律、动能定理、圆周运动向心力公式的直接应用，此题难度较 大，牵涉的运动模型较多，物体情境复杂，关键是按照运动的过程逐步分析求解.如图所示，在竖直平面内的光滑固定轨道由四分之一圆弧AB和二分之一圆弧BC组成，两者

16、在最低点 B平滑连接.过BC圆弧的圆心O有厚度不计的水平挡板和竖直挡板各 一块，挡板与圆弧轨道之间有宽度很小的缝隙.AB弧的半径为2R, BC弧的半径为R一直径略小于缝宽的小球在 A点正上方与A相距 交处由静止开始自由下落，经 A点沿圆弧轨3道运动.不考虑小球撞到挡板以后的反弹.(1)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点.(2)若小球能到达 C点，求小球在B、C两点的动能之比；若小球不能到达C点，请求出小球至少从距A点多高处由静止开始自由下落才能够到达C点.(3)使小球从A点正上方不同高度处自由落下进入轨道，小球在水平挡板上的落点到O点的距离x会随小球开始下落时离 A点的高度h而变化，请在图中

17、画出 x2-h图象.(写出计算 过程)过程见解析【答案】(1) 1mg (2) 4 ： 1a-【解析】【详解】(1)若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力 N应满足N0设小球的质量为m,在小球由开始下落至运动到c点的速度大小为vc,由牛顿运动定律和向心加速度公式有2mvcN + mg =Rc点过程中，机械能守恒，有由两式可知1N= - mg小球可以沿轨道运动到C点.(2)小球在C点的动能为Ekc,由机械能守恒得2mgREkc3设小球在B点的动能为EkB,同理有EkB=8mgR3Rb : Ekc= 4 ： 1 .(3)小球自由落下，经ABC圆弧轨道到达 C点后做平抛运动。由动能定理

18、得:mgh 1mvc2由平抛运动的规律得:12R gt2x=vct解得:x 2 Rh因为x打r ,且vc jgR所以3Rh 4x2-h图象如图所示:.如图所示，倾角为30。的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以6m/s的速度运动，运动方向如图所示.一个质量为2kg的物体(物体可以视为质点)，从 h=3.2m高处由静止沿斜面下滑，物体经过 A点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计 其动能损失.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g=10m/s2,求：(1)物体第一次到达 A点时速度为多大？(2)要使物体不从传送带上滑落，传送带AB间的距离至少多大？(3)物体随传送带向

19、右运动，最后沿斜面上滑的最大高度为多少？【答案】(1) 8m/s (2) 6.4m(3) 1.8m【解析】【分析】(1)本题中物体由光滑斜面下滑的过程，只有重力做功，根据机械能守恒求解物体到斜面 末端的速度大小；(2)当物体滑到传送带最左端速度为零时，AB间的距离L最小，根据动能定理列式求解；(3)物体在到达 A点前速度与传送带相等，最后以 6m/s的速度冲上斜面时沿斜面上滑达 到的高度最大，根据动能定理求解即可.【详解】-*,_.- 一， 一一12(1)物体由光滑斜面下滑的过程中，只有重力做功，机械能守恒，则得：mgh -mv22解得：v 2gh .2 10 3.2 8m/s(2)当物体滑动到传送带最左端速度为零时，AB间的距离L最小，由动能能力得：12mgL 0 - mv2解得：L 82 m 6.4m2 g 2 0.5 10(3)因为滑上传送带的速度是8m/s大于传送带的速度6m/s,物体在到达A点前速度与传送带相等，最后以v带 6m/s的速度冲上斜面，根据动能定理得:mgh 0 1 mv|22得：h巴2g正 m 1.8m2 10【点睛】该题要认真分析物体的受力情况和运动情况，选择恰当的过程，运用机械能守恒和动能定 理解题.R,9倍，之8.光滑水平面AB与一光滑半圆形