高考物理模拟题分类解析专题18动能定理和功能关系资料

1、专题18动能定理和功能关系一、2012高考题1 (2012 海南物理)下列关于功和机械能的说法，正确的是a.在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功b.合力对物体所做的功等于物体动能的改变量c.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关d.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量【答案bc【解析在任何情况下，物体重力势能的减少都等于重力对物 体所做的功，选项a错误m根据动能定理，合力时物体所做的功等于物体动 能的改变量,选项b正确;物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能. 其大小与势能零点的选取有关，选项c正确三当只有重力做功的情况

2、下，运 动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，选项d错误。考点定位】此题考查重力做功、重力势能,动能定理及其相关知识。2 (16分)(2012 重庆理综)题23图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，基主要部件有：底部固定有轮 胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为m,细杆可绕轴 o在竖直平面内自由 转动，摆锤重心到 。点距离为l。测量时，测 量仪固定于水平地面，将摆锤从与。等高的位置处静止释放。摆锤到最低点附近时，橡胶片 紧压地面擦过一小段距离 s (s0,且小球在最高点c所受轨道的正压力为零。专0,设小球在c点的速度大小为忆根据牛顿第二定律有,m 已=

3、m - r小球从b点运动到c点，根据机械能守恒定律，设b 点处小球的速度大小为口有111 一 c-匚 tm 二叫 1 一 阳22由于小球在ab段由静止开始做匀加速运动，设加速度大小为a,由运动学公式, 有 vb:=2ar,联立解得段运砌的加速度的大小，（2）设小球在d点处的速度大小为玲，下落到a点时的速度大小为v.由机械能守恒定律有：-叫】口二+用口月， 221 . 1 ，-炉 mx-,2 2设小球从d点运动到a点所用的时间为t,由运动学公式得，产八、联立解得：e君考点定位】此题考查机械守恒定律、牛顿第二定律及其相关知识。4 （2012 福建理综）如图，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一搜失去动

4、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 v0,小船从a点沿直线加速运动到 b点经历时间为ti, a b两 点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求：（1）小船从a点运动到b点的全过程克服阻力做的功 w;（2）小船经过b点时的速度大小 vi;（3）小船经过b点时的加速度大小 a。【解析 （1）小船从a点运动到b点的全过程克服阻力做的功比/（2）小船从a点运动到b点，电动机牵引绳对小船做功，由动能定理有,小）二工加力二1工比产.22联立解得小船经过b点时的速度大小叱=ov m（3）设小船经过b点时绳的拉力大小为f,绳与水

5、平方向夹角为乱电动机牵引 绳的速度大小为lj,贝i，三fu,二lfcosi?由牛顿第二定律有， fc os-*=ma,p联立解得加速度大小wij逸 w +2wjd 5. （16分）（2012 北京理综）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u=0.25,桌面高h=0.45m.不计空气阻力，重力加速度取10m/s2.求（1）小物块落地点距飞出点的水平距离s；（2）小物块落地日的动能 ek（3）小物块的初速度大小 v0.- *i-* /*4-而*-11

6、6.1答案1（1） s=0.90mo（2）口.90人（3）4.0m/se【解析工（。由平抛运动规律.有竖直方向h出水平方向s=vth联立解得水平距离5二000m。（2）由机械能守恒定律r动能e.二1e/-rtgh=。.9cu2_由动能定理，有 中门iq；二工m -2r-1解得初速度大小 v2=4 orn/s4t考点定位】此题考查平抛运动规律、机械能守恒定律和动能定理。6. （15分）（2012 山东理综）如图所示，一工件置于水平地面上， 其ab段为一半径 r=1.0m的光滑圆弧轨道，bc段为一长度l=0.5m的粗糙水平轨道，二者相切与b点，整个轨道位于同一竖直平面内，p点为圆弧轨道上的一个确定

7、点。一可视为质点的物块，其质量m=0.2kg ,与bc间的动摩擦因数（11=0.4。工件质量 m=0.8kg ,与地面间的动摩擦因数2=0.1。（取 g=10m/s2）（1）若工件固定，将物块由 p点无初速度释放，滑至 c点时恰好静止，求 p、c两点间的高度差ho（2）若将一水平恒力 f作用于工件，使物块在p点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动。求f的大小当速度时，使工件立刻停止运动（即不考虑减速的时间和位移），物块飞离圆弧轨道落至bc段，求物块的落点与 b点间的距离。1 答案】tl）h=0,2mc （2jf=8.5no 【解析】（1）物块从p点下滑经b点至c点的整个过程，根据动能定

8、理得mgb北门呜l二口代入数据得；h二。.2m。（2）设物块的加速度大小为a, p点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为九由几何关系可得: col?= ,r根据牛顿第二定律，对物体有mgtrrma, 对工件和物体整体有f牝联立式，代入数据得f=8.5n,设物体平抛运动的时间为h水平位移为物块落点与b间的距离为 如由运动学公式可得；姆，xt=vtxj=xx-rsin 9联立式，代入数据得*2=0.4nu【考点定位】此题考查动能定理、牛顿第二定律，平抛运动规律及其相关知讯。7. （16分）（2012 江苏物理）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

9、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 v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动1/4 ,轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。（1）若弹簧的劲度系数为 k,求轻杆开始移动时，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vm；www轻杆(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。14当兴s时，/= v2加【解析】：(1)轻杆开始移动时，弹簧的弹力f=kx,且f二f,解得*才k设轻杆移动前小车对弹簧所做的功力 也 则小车从撞击到停止的过程中，由动能定理f - -vlj=o- rrv：

10、2,42同理，小车以必41击弹簧时， -fl- lv=o- - mvmj ,2联立解得：5本趣。(3)设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为5, -mv-=wf 2由联立解得；小? 口v 2.m1考点定位】此题考查胡克定律、动能定理及其相关知识.8.(18 分)(2012 北京理综)摩天大楼中一部直通高层的客运电梯.行程超过百米。电梯的简化模型如i所示.考虑安全、舒适、省时等因索，电梯的加速度 a随时间t变化的。已知电梯 在t=0时由静止开始上升，at图像如图2所示.电梯总质最 m=2.0xi03kg.忽略一切阻力.2重力加速度g取i0m/s 。(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力f1和最小拉力f

11、2；(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动，教科书中讲解了由 v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法，对比加速度的和速度的定义，根据图 2所示a-t图像，求 电梯在第1s内的速度改变量 vi和第2s末的速率v2；(3)求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率p:再求在。11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功 w。（1） l8x104n。（2）vo.som/s, v2=1,5m/s（3）1.0xi0ejo【解析】；co由牛顿第二定律，有二孙并小，由中t图象可知.二:和f：对应的力口速度是白：=1,。皿梦,立，lorrw上升过程中受到的最大拉力31)=2.2x10;最小拉力 f2=m(g+

12、aj=1,8x 104noq)类比可得，所求速度变化量等于第1s内6e图象下的面积，叱=0.50m为 同理可得，av； = un=1.5m/s,k： 二0, 第25末的速率 ,匕二1.5m也力 由。寸图象可知，11 r30s内速率最大，其值等于0-11s内口y图象下的面积,有vm=10m/s此时电梯做匀速运动，拉力f等于重力mg,拉力做功的功率p=f 5mi=20x 10-wc由动能定理，拉力和重力对电梯所做的总及1 13 e-e.mv-0-l.ox 10叽 21考点定位】此题考查牛顿第二定律、图象.功和功率及其相关知识，9 (2012 全国理综)一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧竖直，

13、另一侧的坡面呈抛物线形状。此队员从山沟的竖直一侧，以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面。如图所示，以沟底的o点为原点建立坐标系 oxy。已知，山沟竖直一侧的高度为 2h,坡面的抛物线方程为y=1x1探险队员的质量为 mi人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为go2ho(1) 求此人落到坡面时的动能；(2) 此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能最小？动能的最小值为多少？【解析】(1)由平抛运动规律， x=votj 2h-y= -又 y=2h联立解得片寻l 口% +助由动能定理，nng(2n-v；=e.- n门;， j融惇r 力 2% u 1; 1, 4 八舞仔 二，=mgi,z-i- -

14、nny二一中 -“丁卜vi +sk 22 vn1 . 1 强,2/ et. = - m -：-寸）二一 t 1： -yfgh.gh、2 * +第 2 述+或22当: “二、/+gh,即u.尸时，他落在坡面时的动能最小口2动能的最小值为ek-=- mgho 2考点定位】考查平抛运动规律.动能定理及其相关知识.二、2012模拟题1. （2012年5月江西重点中学协作体第三次联考）如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两个物体a、b间用一轻质弹簧相连组成系统。且该系统在水平拉力f作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为2e时撤去水平力 f,最后系统停止运动。不计空气阻力，

15、认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 从撤去拉力f到系统停止 运动的过程中（ ）a.外力又物体a所做总功的绝对值等于 eb.物体a克服摩擦阻力彳的功等于 ek4八/wxaaa/ 8上一zz zz7zzzzxz/z/c.系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2ed.系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减小量l答案：ad解析.当它们的总动能为2e.时，物体湿能为e,撤去水平力f.最后 系统停止运动，外力对物体a所做总功的绝对值等于e,选项az确b错误；由于 二者之间有弹簧，弹簧具有弹性势能，根据功能关系，系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减小量，选项d正确c错误。2. （2012江苏

16、省启东中学考前辅导题）将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中1与2底边相同，2和3高度相同。现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端， 物块与木板之间的动摩擦因数 科均相同。在这三个过程中，下列说法正确的是a.沿着1和2下滑到底端时，物块的速度不同；沿着 2和3下滑到底端时，物块的速度相同b.沿着1下滑到底端时，物块的速度最大c.物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量是最多的d.物块沿着1和2下滑到底端的过程，产生的热量是一样多的2.答案:bcd解析,沿着1和2下滑到底端时,物块的速度不同弓沿着2和3下滑到底

17、端时. 物块的速度也不相同，选项a错误沿着1和2下滑到底端时，克服摩擦力做功 相同，产生的热量是一样多的，所以沿着1下滑到底端时，物块的速度最大，选 项bd正确物块沿着3下滑到底端的过程中，克服摩擦力做功最多，产生的热 量是最多的，选项c正确.1. （2012年3月江西南昌一模）一质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出，小球的加速度大小为|g,阻力不计,关于小球在下落h的过程中能量的变化,下说法中正确的是一一一 1a.动能增加了 mgh1b.电势能增加了 mgh1c.机械能减少了 -mgh3 2d.重力势能减少了 mgh1答案；bc解析.由小球的加速度大小为蔡可知，带电小球所

18、受电场力向 上，且电场力与重力合力方向向下，大小为唱，电场力大小等于白 小球在 下落他的过程中，动能增加了宁密力电势能增加了京或，重力势能减少了】:速 选项ad错误b正确;根据小球在下落x的过程中电势能与机械能之和保持不变, 机械能减少了选项c正确。2. . （2012广东罗定三校联考）如图所示，滑雪运动员沿倾角为30。的滑雪道匀速下滑:（ ）a.运动员的重力势能逐渐增加b.运动员的机械能逐渐增加c.运动员的机械能保持不变d.运动员的合力不做功答案:d解析f滑雪运动员沿恢角为30o的滑雪道匀速下滑，.运动员的重 力势能逐渐减小，运动员的机械能逐渐减小，运动员的合力不做功，选项d正确。 3（15

19、分）（2012年4月江苏昆山市模拟）如图甲，abc为竖直放置的半径为 0.1m的半圆形轨道，在轨道的最低点和最高点a c各安装了一个压力传感器，可测定小球在轨道内侧，通过这两点时对轨道的压力 fa和fc.质量为0.1kg的小球，以不同的初速度 v冲入abca 道.（g 取 10m/s2）（2）若轨道abc光滑，小球均能通过 c点.试推导fc随fa变化的关系式，并在图丙中画出 其图线.（1）若fc和fa的关系图线如图乙所示，求：当 fa =13n时小球滑经a点时的速度va,以 及小球由a滑至c的过程中损失的机械能；图丙3. （15分）解析工（1） 分）由牛顿第三定律可知，小球在a、c两点所受轨道

20、的弹力大小认二队、屹二兄（1分）在a点由牛顿第二定律得；37a - wg =竺（1 分）r.ci分）解得 va = 2/ s在c点由牛顿第二定律得.217c + 憎= （1 分）21对a至c的过程，由动能定理得;1 2 1 2一 冽g 2r 二一曜4my j二 2联立得吗=；掰w -；掰岐 += g（2附g - 5 + fc）r +（2分）解得 w,=-0 2j故损失的机械能为62（2）（共7分）因轨道光滑，小球由a至c体=+砥联立得/_皿=（2分）即二方-6n（3分）图线如右图所示,（2分）m= 1 kg4. （16分）（2012年5月南京、盐城三模）如图所示，有一个可视为质点的质量为的小物

21、块，从光滑平台上的 a点以v0 = 3 m/s的初速度水平抛出，到达c点时，恰好沿c点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端d点的质量为m= 3 kg的长木板.已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板科=0.3 ,圆弧轨道的卜表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数半径为r= 0.5m, c点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角0 = 53 ,不计空气阻力,取重力加速度为 g=10 m/s 2.求:ac两点的高度差;小物块刚要到达圆弧轨道末端板的最小长度.d点时对轨道的压力;要使小物块不滑出长木板,（sin53 =0.8 , cos53 =0.6 ）

22、4,（16分）解析，小物块在c点时的速度大小为女二二，口，竖直分量为空.二4 cos53m s （2 分）下落高度 h = vcy-2g = 0 sin （2 分）2小物块由c到d的过程中，由动能定理得工打工彝（1 - cos 53.- 于.?葭d -二 分）解得 d = 历小5 （1分）小球在d点时由牛顿第二定律得；内 飞泻 3分）代入数据解得fy=68n （1分）由牛顿第三定律得二外二6,方向竖直向下（1分）设小物块刚滑到木板左端达到共同速度，大小为3小物块在木板上滑行 的过程中，小物块与长木板的加速度大小分别为口e = 3 m s-a： = ry = 1 m s:（:分）速度分别为v=

23、口d -史r, 口 二 口二cl分）对物块和木板系统，由能量守恒定律得gl =中注-彳&+ _功刀（二分）解得 二工6二5 ml即木板的长度至少是625 m （1分）5. （16分）（2012年5月浙江名校新高考联盟第二次联考）飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离，他的设计思想如下：如图所示，航空母舰的水平跑道总长1=1803其中电磁弹射器是一种长度为l i=120m的直线电机，这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的 牵引力f牵。一架质量为m=2.0x 104kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力f推=1.2x105n

24、。考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。飞机离舰起飞的速度 v=100m/s,航母处于静止状态，飞机可视为质量恒定的质点。请你求出（计算结果均保留两位有效数字）（1）飞机在后一阶段的加速度大小;（2）电磁弹射器的牵引力 f牵的大小;（3）电磁弹射器输出效率可以达到omi = 侬用3工解；（1）令后一阶段飞机加速度内。二，十冏电七二u/eg,得；a2=4.0ni/s:（2分）80%则每弹射这样一架飞机电磁弹射 器需要消耗多少能量。（2分）（2）令电磁弹射阶段飞机加速度为口二、末速度为当，平均阻

25、力为九=c.05mgjvj - 2a得:t?i=39,7m/s2o（2分）或解由动能定理;+ % /a-力（q =；冽q（6 分）j得 fw二 6 sxic川口（2分）（3）电磁弹射器对飞机做功w二则其消耗的能量e二二二l0x1c480%6. （15分）（2012年2月山东潍坊重点中学联考） 如图所示，“s”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为成（圆的半径远大于细管内径 ）.轨道底端 a与水平地面相切,（2分）（2分）用内壁光滑的薄壁细管弯成的r = 0.2 m的半圆平滑对接而顶端与一个长为的水平轨道相切 b点.一倾角为0 = 37。的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点轨道的高度差为

26、h = 0.45 m,并与其它两个轨道处于同一竖直平面内.一质量为l = 0.9 md与水平m= 0.1 kg的小物体（可视为质点）在a点被弹射入“ s”形轨道内，沿轨道 abc1动，并恰好从 d点以 平行斜面的速度进入斜轨道.小物体与bc段间的动摩擦因数科=0.5 .（不计空气阻力，g取10 m/s2. sin37 0.6 , cos37 = 0.8）（1）小物体从b点运动到d点所用的时间； （2）小物体运动到b点时对“ s”形轨道的作用力大小和方 向;(3)小物体在a点的动能.6解：(1)物块从c到。做平抛运动，人=tan8 =解得；-4mis 稣上l = 0.3宫物体从0到c做匀减速运动

27、，由牛顿第二定律得如- mayj -v/ = -2as -2)匕f一%解得：=4+“ 0 5s(2)物体运动到b点受到向下的弹力，由牛桢第二定律得，/+/自二切土r由牛顿第三定律即二& =-1154 向上的压力，大小为1l5n (11)(?)从久到b的过程有机械能守恒得后网=+(12)2& = 2.05j(13)评分标准：、(12)每式2分，其余每式1分。7. (15分)(2012江苏苏州期末)如图所示，水平地面与一半径为l的竖直光滑圆弧轨道相接于b点，轨道上的c点位置处于圆心 。的正下方.距地面高度为 l的水平平 台边缘上的a点，质量为m的小球以v0 =而的速度水平飞出，小球在空中运动至 b

28、点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道.小球运动过程中空气阻力不计， 重力加速度为g,试求：(1) b点与抛出点a正下方的水平距离 x;(2)圆弧bc段所对的圆心角 0 ;(3)小球滑到c点时，对圆轨道的压力.7解：（1）设小球做平抛运动到达e点的时间为；，由平抛运动规律，,1 .仁一。小，x=vit,2 一联立解得x=2/o（2）设小球到达b点时竖直分速度匕二二2g，:曰谊”由，解得*45、（3）小球从a运动到c点的过程中机械能守恒，设到达c点时速度大小为vcs 有机械能守恒定律，q（1+1- ） = - mvc2- - tnvj1,222设轨道对小球的支持力为f,有：f-mg二m年,由牛顿第三定律可知，小球对圆轨道的压力大小为f5曲mq,方向竖直 向下。8. （16分）（2012浙江重点中学协作体高考仿真测试）如c图所示，一质量为 m= 1 kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的 a点，随传送带运动到 b点，小物块从 点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道恰能做圆周运动.已知圆弧半径 r= 0.9m,轨道最低点为 d, d点距水平面的高度h= 0.8m.小物块离开d点后恰好垂直碰击放在水平面上e点的固定倾斜挡板.已知物块与传送带间的动摩