【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）E2动能 动能定理（含解析）.doc

e2 动能 动能定理【题文】（理综卷2015届广东省广州市海珠区高三摸底考试（2014.08）35（18分）如图所示，已知一带电量为q，质量为m的小球a在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压u加速后，与同质量的静止小球b发生碰撞，并粘在一起，水平进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场(磁感应强度为b)的复合场中，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，试求： （1）小球a、b碰撞前后的速度各为多少？（2）电场强度e为多少？（3）小球做匀速圆周运动过程中，从轨道的最低点到最高点机械能改变了多少？【知识点】动量守恒定律 带电粒子在电场、磁场中运动 机械能守恒定律 e2 e6 f2 k3【答案解析】(1) (2) (3) 解析：（1）设碰撞前a球速度为，由动能定理有： 得 设碰撞后a、b球的速度为，由动量守恒定律有： 得 （2） 带电小球在复合场中做匀速圆周运动，重力与电场力平衡： 2 得出 （3） 带电小球从轨道最低点到最高点过程中，受到重力、电场力和洛伦兹力，其中洛伦兹力不做功，电场力做正功，使小球机械能增加 设轨道半径为r，则机械能改变 由洛伦兹力提供向心力，有： 联立各式得出： 【思路点拨】（1）带点粒子在电场中加速，通过定理求得速度，然后碰撞过程中遵从动量守恒定律（2）带电粒子在复合场中匀速圆周运动，则洛伦兹力提供向心力，所以电场力与重力平衡（3）电场力做功使电势能转化为机械能，电场力做多少功就有多少能量进行了转化【题文】（物理卷2015届安徽省六校教育研究会高三第一次联考试卷（2014.08）15如图所示，凹槽放在水平面上，槽与水平面间的动摩擦因数，槽的内表面光滑。在内表面上有一小物块靠左侧壁放置，与槽的右侧壁相距为。、的质量均为。现对槽施加一个大小、方向水平向右的推力，使和一起从静止开始向右运动。当槽运动的距离为时，将推力撤去，此后和发生相对运动，再经一段时间小物块碰到槽的右侧壁。（）（1）求撤去推力瞬间槽的速度大小；（2）撤去推力后，小物块从凹槽左侧壁运动至右侧壁所经过的时间。【知识点】动能定理；匀变速直线运动的位移与时间的关系a2 a7 e2 e6【答案解析】（1）1m/s；（2）0.85s 解析：（1）推力作用过程，由动能定理得代入数据求解（2）假设当小物块碰到槽的右侧壁时，槽未停下在槽内做匀速运动槽向右减速过程当小物块碰到槽的右侧壁时，位移关系为联立可得此时槽速度假设不成立，故当小物块碰到槽的右侧壁时，槽已经停下，只要表达出判定的意思，其他方法也给分）在槽内做匀速运动槽向右减速当小物块碰到槽的右侧壁时，位移关系为联立可得【思路点拨】（1）推力f作用过程中，根据动能定理求解撤去推力瞬间槽b的速度v的大小（2）撤去外力后a做匀速运动，b做减速运动，求出b减速时的加速度，先判断出物体a运动到右端是b是否已经停止运动，再利用运动学公式即可求的时间。本题是复杂的力学综合题，分析物体的运动过程，选择解题规律是关键对于a与b碰撞问题，可理解追及问题，根据位移、时间、速度关系进行分析【题文】（物理卷2015届安徽省六校教育研究会高三第一次联考试卷（2014.08）16如图所示，水平面的动摩擦因数，一轻质弹簧，左端固定在点，自然状态时其右端位于点。水平面右侧有一竖直光滑圆形轨道在点与水平面平滑连接，圆心，半径。另一轻质弹簧一端固定在点的轴上，一端拴着一个小球，弹簧的原长为，劲度系数。用质量的物块将弹簧缓慢压缩到点（物体与弹簧不拴接），释放后物块恰运动到点停止，间距离。换同种材料、质量的物块重复上述过程。（物块、小球均视为质点，）求：（1）物块到点时的速度大小；（2）若小球的质量也为，若物块与小球碰撞后交换速度，论证小球是否能通过最高点。若能通过，求出轨道最高点对小球的弹力；若不能通过，求出小球离开轨道时的位置和连线与竖直方向的夹角；（3）在（2）问的基础上，若将拴着小球的弹簧换为劲度系数，再次求解。【知识点】动能定理；向心力d4 e2 e6【答案解析】（1）4m/s（2）8n；（3）arccos 解析：（1）从b到c的过程：从b到c的过程：联立解得：（2）碰后交换速度，小球以向上运动，假设能到高点，从c到d的过程：解得：对d点：解得：，求解结果的合理性，说明假设是正确的，小球可以通过最高点（3）假设能到高点，最高点弹力：解得：，求解结果的不合理，说明假设是错误的，小球不可以通过最高点小球离开轨道时的位置e和连线与竖直方向的夹角，此时小球速度由动能定理：对e点：联立解得：，即【思路点拨】（1）从b到c有动能定理可求得到达c点速度；（2）假设通过最高点，从c到d由动能定理求的d点速度，在d点由牛顿第二定律即可判断；（3）假设通过最高点，从c到d由动能定理求的d点速度，在d点由牛顿第二定律即可判断，在利用动能定理即可求的夹角。题是动能定理与向心力公式的综合应用来处理圆周运动问题利用功能关系解题的优点在于不用分析复杂的运动过程，只关心初末状态即可，平时要加强训练深刻体会这一点最后答案的不得给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）13、（9分）如图所示，在水平面上固定一个高度为h1=0.55 m的平台abcd，其中ab部分是l=1.6m的水平轨道，bcd为光滑的弯曲轨道，轨道最高处c处可视为半径为r=4m的小圆弧，现一个质量为m =1kg 的滑块以初速度v0=5m/s从a点向b点运动，当滑块滑到平台顶点c处后作平抛运动，落到水平地面且落地点的水平射程为x=0.8m，轨道顶点距水平面的高度为h2 =0.8m，（平抛过程中未与平台相撞）（取g=10m/s2）求：（1）滑块在轨道顶点处对轨道的压力？（2）滑块与木板间的动摩擦因数？ 【知识点】动能定理的应用；牛顿第二定律；向心力c2 d4 e2【答案解析】 （1）9n，方向竖直向下；（2）0.5 解析：（1）滑块离开c后做平抛运动，竖直方向有：h=gt12，水平方向有：x=vt1，代入数据解得：t1=0.4s，v=2m/s，在c点，由牛顿第二定律得：mg-f=m，代入数据解得：f=9n，由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力：f=f=9n，方向竖直向下；（2）滑块从a到c过程，由动能定理得：-mgl-mg（h2-h1）=mv2-mv02，代入数据解得：=0.5；【思路点拨】（1）由平抛运动规律求出滑块到达最高点时的速度，由牛顿第二定律求出支持力，然后由牛顿第三定律求出压力（2）由动能定理可以求出动摩擦因数。本题考查了求压力、求动摩擦因数，分析清楚滑块的运动过程、应用平抛运动规律、牛顿第二定律、动能定理即可正确解题【题文】（物理卷2015届天津一中高三上学期零月月考（2014.09）11. 如图所示，a、c和b、c是两个固定的斜面，斜面的顶端a、b在同一竖直线上甲、乙两个小物体在同一竖直线上甲、乙两个小物块分别从斜面ac和bc顶端由静止开始下滑，质量分别是m1、m2（m1m2），与斜面间的动摩擦因数均为若甲、乙滑至底端c的过程中克服摩擦力做的功分别是w1、w2，所需时间分别是t1、t2甲、乙滑至底端c时速度分别是v1、v2，动能分别是ek1、ek2，则（）aek1ek2bv1v2cw1w2dt1t2【知识点】动能定理的应用e2 e6【答案解析】 bc 解析：a、设斜面的倾角为，斜面水平长度为l，由动能定理得：mgltan-mgcos =ek1-0，ek1=mgl（tan-），m1m2，12，无法判断两物体动能大小，故a错误；b、ek1=mgl（tan-）=mv2，v=，12，v1v2，故b正确；c、克服摩擦力做的功w=mgcos=mgl，m1m2，w1w2，故c正确；d、由牛顿第二定律得：mgsin-mgcos=ma，= at2，t=，12，则t1t2，故d错误；故选bc、【思路点拨】应用动能定理求出物体到达底端的动能，然后比较动能大小，根据动能的计算公式求出物体的速度，然后比较大小；由功的计算公式求出克服摩擦力所做的功，然后比较功的大小；由牛顿第二定律与运动学公式求出物体的运动时间，然后比较时间大小熟练应用动能定理、功的计算公式、牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题【题文】（物理卷2015届天津一中高三上学期零月月考（2014.09）21. 如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为r的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为b的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场，整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f，且线框不发生转动求：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热q【知识点】电磁感应中的能量转化；共点力平衡的条件及其应用；动能定理的应用；导体切割磁感线时的感应电动势b7 c2 c5 e2 l2【答案解析】 （1）（2）（3）m(mg)2f2(mg+f)(a+b) 解析：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有mg=f+，解得v2=线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2=（2）由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程 0-（mg+f）h=0-mv12线圈从最高点落至进入磁场瞬间：（mg-f）h=mv22由得v1= 线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1=（3）线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：mv02-mv12=q+（mg+f）（a+b）而v0=2v1q=m(mg)2f2(mg+f)(a+b)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热q=m(mg)2f2(mg+f)(a+b)【思路点拨】本题（1）下落阶段匀速进入磁场说明线框所受力：重力空气阻力及向上的安培力的合力为零，从而解得v2（2）对比线框离开磁场后继续上升一段高度（设为h），然后下落相同高度h到匀速进入磁场时两个阶段受力情况不同，合力做功不同，由动能定理：线框从离开磁场至上升到最高点的过程（mg+f）h=mv12，线圈从最高点落至进入磁场瞬间：（mg-f）h= mv22，两式相比可以求出v1（3）分析线框向上穿过磁场的过程能量转化：减少的动能（mv02- mv12）转化为重力势能mg（a+b）、线框中焦耳热q及空气内能f（a+b），根据能量守恒定律：mv02- mv12=q+（mg+f）（a+b）（而v0=2v1）求解焦耳热q，需要特别注意的是线框向上穿过磁场是位移是a+b而不是b，这是易错的地方此类问题的关键是明确所研究物体运动各个阶段的受力情况，做功情况及能量转化情况，选择利用牛顿运动定律、动能定理或能的转化与守恒定律解决针对性的问题，由于过程分析不明而易出现错误，所以，本类问题属于难题中的易错题【题文】（物理卷2015届浙江省“温州八校”高三返校联考（2014.08）9人用手托着质量为m的“小苹果”，从静止开始沿水平方向运动，前进距离l后，速度为v（物体与手始终相对静止），物体与手掌之间的动摩擦因数为，则下列说法正确的是a手对苹果的作用力方向竖直向上b苹果所受摩擦力大小为mgc手对苹果做的功为mv2d苹果对手不做功【知识点】动能定理 b4 e2【答案解析】 c 解析：a、对苹果受力分析，受到重力，支持力，水平方向的静摩擦力，其中支持力，静摩擦力的施力物体都是手，所以手对苹果的作用力斜向上，故a错误；b、因为手对苹果是静摩擦力，所以摩擦力不等于mg，故b错误；c、在物体运动的过程中，重力不做功，则根据动能定理得：人对物体做的功w=mv2-0=mv2故c正确、d错误；故选c【思路点拨】对苹果受力分析，受到重力，支持力，水平方向的静摩擦力，其中支持力，静摩擦力的施力物体都是手，然后做功根据动能定理求解【题文】（物理卷2015届浙江省“温州八校”高三返校联考（2014.08）14如图所示，一质量为m的斜面体静止在水平地面上，质量为m的木块沿粗糙斜面加速下滑h高度，速度大小由v1增大到v2，所用时间为t，木块与斜面体之间的动摩擦因数为。在此过程中a斜面体受水平地面的静摩擦力为零b木块沿斜面下滑的距离为.tc如果给质量为m的木块一个沿斜面向上的初速度v2，它将沿斜面上升到h高处速度变为v1d木块与斜面摩擦产生的热量为mghmvmv【知识点】动能定理的应用e1 e2【答案解析】bd 解析：a、对整体受力分析，因为物体有水平向左的加速度，所以地面对斜面体的摩擦力向左，故a错误；b、木块沿斜面下滑的距离s= ，故b正确；c、由动能定理可知，木块动能的变化量等于重力势能减少量与克服摩擦力做的功之和，重力势能的减少量大于动能的变化量，所以以 的初速度上滑，上升h高度速度小于 ，故c错误；d、由能量守恒定律得：q+mgh=mv22mv12，则木块与斜面增加的内能：q=mghmv22+mv12，故d正确；故选：bd【思路点拨】木块减少的重力势能等于重力做的功；由能量守恒定律可以求出木块增加的内能；由匀变速运动的平均速度公式可以求出木块下滑的距离本题关键在于分析清楚运动过程，应用能量守恒定律即可正确解题【题文】（物理卷2015届浙江省温州市十校联合体（温州中学等）高三上学期期初联考（2014.08）14.如图所示,斜面ab和水平面bc是由同一板材上截下的两段,在b处用小圆弧连接.将小铁块(可视为质点)从a处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于p处.若从该板材上再截下一段,搁置在a、p之间,构成一个新的斜面,再将铁块放回a处,并轻推一下使之沿新斜面向下滑动.关于此情况下铁块运动情况的描述,正确的是（ ）a.铁块一定能够到达p点 b.铁块的初速度必须足够大才能到达p点 c.铁块能否到达p点与铁块质量有关 d.铁块能否到达p点与铁块质量无关 【知识点】动能定理的应用e2【答案解析】 ad 解析：设a距离地面的高度为h，动摩擦因数为，斜面ab的倾角为，对全过程运用动能定理有，mgh-mgcoss1-mgs2=0，整理得：mgh-mg（s1cos+s2）=0，而s1cos+s2等于op的长度，即h-=0，与斜面的倾角无关，故小铁块一定能够到达p点，与铁块的质量无关故a、d正确，b、c、错误故选ad【思路点拨】对运动的全过程研究，运用动能定理，判断在水平面上的位移是否发生变化来确定小木块停止的位置解决本题的关键会合理地选择研究的过程，即选择全过程为研究过程，运用动能定理求解【题文】（物理卷2015届浙江省温州市十校联合体（温州中学等）高三上学期期初联考（2014.08）20.（14分）如下图是阿毛同学的漫画中出现的装置，描述了一个“吃货”用来做“糖炒栗子”的“萌”事儿：将板栗在地面小平台上以一定的初速经两个四分之一圆弧衔接而成的轨道，从最高点p飞出进入炒锅内，利用来回运动使其均匀受热。我们用质量为m的小滑块代替栗子，借这套装置来研究一些物理问题。设大小两个四分之一圆弧半径为2r和r，小平台和圆弧均光滑。将过锅底的纵截面看作是两个斜面ab、cd和一段光滑圆弧bc组成，滑块与斜面间的动摩擦因数为0.25，且不随温度变化。两斜面倾角均为，ab=cd=2r，a、d等高，d端固定一小挡板，碰撞不损失机械能。滑块的运动始终在包括锅底最低点的竖直平面内，重力加速度为g.（1）如果滑块恰好能经p点飞出，为了使滑块恰好沿ab斜面进入锅内，应调节锅底支架高度使斜面的a、d点离地高为多少？（2）接（1）问，试通过计算用文字描述滑块的运动过程。（3）对滑块的不同初速度，求其通过最高点p和小圆弧最低点q时受压力之差的最小值。【知识点】动能定理的应用；牛顿第二定律；向心力c2 d4 e2【答案解析】(1) (2) 滑块不会滑到a而飞出，最终在bc间来回滑动. （3）9mg 解析：（1）在p点 到达a点时速度方向要沿着ab， 所以ad离地高度为 (2)进入a点滑块的速度为 假设经过一个来回能够回到a点，设回来时动能为，所以滑块不会滑到a而飞出，最终在bc间来回滑动。 （3）设初速度、最高点速度分别为v1、v2，由牛二定律，在q点，f1mgm，解得f1mg+m在p点，f2+mgm解得f2mmg所以f1f22mg+ 。由机械能守恒得，mv12mv22+mg3r，得v12v226gr为定值代入v2的最小值，得压力差的最小值为9mg【思路点拨】（1）根据牛顿第二定律求出滑块恰好到达p点的速度，根据速度方向与斜面ab平行，结合平抛运动的规律，运用平行四边形定则求出竖直分速度，从而得出ad离地的高度（2）根据平行四边形定则求出进入a点时滑块的速度，对全过程运用动能定理，分析运动过程（3）根据牛顿第二定律分别求出p、q的弹力，结合机械能守恒定律得出压力差，结合最高点的最小速度求出压力之差的最小值本题主要考查了平抛运动、动能定理及机械能守恒、牛顿运动定律等基本规律的应用，综合性较强，对学生的能力要求较高，是一道好题【题文】（物理卷2015届吉林省长春市高三上学期第一次模拟考试（2014.09）12. 一足够长的水平传送带以恒定速率v运动，将一质量为m的物体轻放到传送带左端，设物体与传送带之间的摩擦因数为，则下列说法正确的是（）a全过程中传送带对物体做功为 mv2b全过程中物体对传送带做功为mv2c加速阶段摩擦力对物体做功的功率逐渐增大d加速阶段摩擦力对传送带做功的功率恒定不变【知识点】动能定理的应用；功率、平均功率和瞬时功率e1 e2【答案解析】acd 解析：a、传送带足够长，故物体末速度为v，由动能定理得：wfmv2，故a正确b、由