2011-2020年高考物理试卷分类汇编之019b.动能定理（下）（含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 2011-2020年高考物理试卷分类汇编之019b.动能定理（下）（含答案及解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 443.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-07 11:19:43 | ||
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文档简介
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第19.b节 动能定理（下）
1.2016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。质量为m的载人滑草车从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，）。则
A.动摩擦因数
B.载人滑草车最大速度为
C.载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为
【答案】AB
【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
(mgsin θ1-μmgcos θ1) + (mgsin θ2-μmgcos θ2) =0，
解得μ = ，选项A正确；
到B点时载人滑草车速度最大，从A处到B处的过程中，由动能定理有
(mgsin θ1-μmgcos θ1) =，
得，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；
在下段滑道上的加速度大小a= = g，选项D错误。
2.2016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3:2
C、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，则对6、7、8节车厢的整体：；对7、8节车厢的整体：；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，解得，可知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；若8节车厢有4节动车时的最大速度为，则，选项D正确；故选BD.
3. 2011年上海卷
25．以初速为v0，射程为s的平抛运动轨迹制成一光滑轨道。一物体由静止开始从轨道顶端滑下，当其到达轨道底部时，物体的速率为 ，其水平方向的速度大小为 。
答案：；
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：S＝v0t，①式；
竖直方向：h＝gt2，②式；
平抛运动落地时竖直速度vy＝gt，③式；
落地速度与水平方向的夹角为θ满足：tanθ＝，④式；
联立①②解得h＝，⑤式；
联立①③④解得：tanθ＝，即cosθ＝，⑥式。
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＝mv12，⑦式，
联立⑤⑦解得到达轨道底部速率 v1＝， ⑧式
在轨道底部时水平方向的速度大小为 vx＝v1cosθ，⑨式，
联立⑥⑧⑨解得 vx＝＝。
4.2017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，与地面的动摩擦因数均为μ.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.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：
（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μmin；
（3）A移动的整个过程中，拉力做的功W.
解：（1）C受力平衡 解得
（2）C恰好降落到地面时，B受C压力的水平分力最大
B受地面的摩擦力 根据题意，解得
（3）C下降的高度， A的位移
摩擦力做功的大小 ， 根据动能定理
解得
5. 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μ=0.25，桌面高h=0.45m.。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求
(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s；
(2)小物块落地时的动能Ek；
(3)小物块的初速度大小v0。
解析：（1）小物块落地所用时间为t，有
s
小物块落地点距飞出点的水平距离m
（2）根据机械能守恒，小物块落地时的动能为
J
（3）在桌面上滑行过程中根据动能定理有
则m/s
6. 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v0 撞击弹簧，将导致轻杆向右移动. 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；
(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 ① 且 ②
解得 ③
（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
小车以撞击弹簧时 ④
小车以撞击弹簧时 ⑤
解得 ⑥
（3）设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为， ⑦
由④⑦解得
当时，
7. 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v0，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1，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W1；
（2）小船经过B点时的速度大小v1；
（3）小船经过B点时的加速度大小a。
【答案】 （1）
（2）
（3）
【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：
（2）从A到B由动能定理可知：
解得：
（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θ，电动机牵引绳的速度大小为u，则P=Fu
由牛顿第二定律有
解得
8 2015年理综浙江卷23.如图所示，用一块长L1=1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高H=0.8m，长L2=1.5m。斜面与水平桌面的倾角θ可在0~60°间调节后固定。将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ1=0.05，物块与桌面间的动摩擦因数μ2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。（重力加速度g取10m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）求θ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θ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μ2；（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（3）继续增大θ角，发现θ=53°时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离xm
答案：（1）tanθ0.05 （2）μ2=0.8 （3）1.9 m
解析（1）为使小物块下滑 ①
θ满足的条件tanθ0.05 ②
（2）克服摩擦力做功Wf=μ1mgL1cosθ+μ2mg (L2-L1cosθ) ③
由动能定理得mg L1sin θ-Wf=0 ④
代入数据得μ2=0.8 ⑤
（3）由动能定理可得mg L1sin θ - Wf = mv ⑥
代入数据得v=1m/s ⑦
，t=0.4s， ⑧
x1=vt=0.4 m ⑨
xm= x1+ L2=1.9 m ⑩
9.2015年海南卷14．如图，位于竖直平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m,，s=。取重力加速度大小g=10m/s2。
（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；
（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。
答案：（1）0.25m （2）2m/s
解析：（1）一小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有 ①， ②，
从ab滑落过程中，根据动能定理可得 ③，
联立三式可得
（2）下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得 ④
因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于（1）问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等，设为，则根据平抛运动规律可知 ⑤，
根据运动的合成与分解可得 ⑥
联立①②④⑤⑥可得
10.2020年江苏卷4.如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能与水平位移x关系的图象是（ ）
【答案】A
【解析】由题意可知设斜面倾角为θ，动摩擦因数为μ，则物块在斜面上下滑水平距离x时根据动能定理有
整理可得
即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时有
即在水平面运动时动能与x也成线性关系；综上分析可知A正确。
故选A。
11.2020年上海卷10．在一次碰撞试验中，质量均为1.2×105kg的两火车头从长为6.4km的直轨道两端同时由静止起动，以0.25m/s2的加速度相向运动，它们相撞前瞬间的总动能为（ ）
（A）0 （B）9.6×107J （C）1.92×108J （D）3.84×108J
答案：C
解析：火车头从静止起匀加速运动3200m时的速度
总动能为，选项C正确。
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第19.b节 动能定理（下）
1.2016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。质量为m的载人滑草车从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，）。则
A.动摩擦因数
B.载人滑草车最大速度为
C.载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为
【答案】AB
【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
(mgsin θ1-μmgcos θ1) + (mgsin θ2-μmgcos θ2) =0，
解得μ = ，选项A正确；
到B点时载人滑草车速度最大，从A处到B处的过程中，由动能定理有
(mgsin θ1-μmgcos θ1) =，
得，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；
在下段滑道上的加速度大小a= = g，选项D错误。
2.2016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3:2
C、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，则对6、7、8节车厢的整体：；对7、8节车厢的整体：；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，解得，可知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；若8节车厢有4节动车时的最大速度为，则，选项D正确；故选BD.
3. 2011年上海卷
25．以初速为v0，射程为s的平抛运动轨迹制成一光滑轨道。一物体由静止开始从轨道顶端滑下，当其到达轨道底部时，物体的速率为 ，其水平方向的速度大小为 。
答案：；
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：S＝v0t，①式；
竖直方向：h＝gt2，②式；
平抛运动落地时竖直速度vy＝gt，③式；
落地速度与水平方向的夹角为θ满足：tanθ＝，④式；
联立①②解得h＝，⑤式；
联立①③④解得：tanθ＝，即cosθ＝，⑥式。
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＝mv12，⑦式，
联立⑤⑦解得到达轨道底部速率 v1＝， ⑧式
在轨道底部时水平方向的速度大小为 vx＝v1cosθ，⑨式，
联立⑥⑧⑨解得 vx＝＝。
4.2017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，与地面的动摩擦因数均为μ.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.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：
（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μmin；
（3）A移动的整个过程中，拉力做的功W.
解：（1）C受力平衡 解得
（2）C恰好降落到地面时，B受C压力的水平分力最大
B受地面的摩擦力 根据题意，解得
（3）C下降的高度， A的位移
摩擦力做功的大小 ， 根据动能定理
解得
5. 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μ=0.25，桌面高h=0.45m.。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求
(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s；
(2)小物块落地时的动能Ek；
(3)小物块的初速度大小v0。
解析：（1）小物块落地所用时间为t，有
s
小物块落地点距飞出点的水平距离m
（2）根据机械能守恒，小物块落地时的动能为
J
（3）在桌面上滑行过程中根据动能定理有
则m/s
6. 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v0 撞击弹簧，将导致轻杆向右移动. 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；
(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 ① 且 ②
解得 ③
（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
小车以撞击弹簧时 ④
小车以撞击弹簧时 ⑤
解得 ⑥
（3）设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为， ⑦
由④⑦解得
当时，
7. 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v0，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1，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W1；
（2）小船经过B点时的速度大小v1；
（3）小船经过B点时的加速度大小a。
【答案】 （1）
（2）
（3）
【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：
（2）从A到B由动能定理可知：
解得：
（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θ，电动机牵引绳的速度大小为u，则P=Fu
由牛顿第二定律有
解得
8 2015年理综浙江卷23.如图所示，用一块长L1=1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高H=0.8m，长L2=1.5m。斜面与水平桌面的倾角θ可在0~60°间调节后固定。将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ1=0.05，物块与桌面间的动摩擦因数μ2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。（重力加速度g取10m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）求θ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θ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μ2；（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（3）继续增大θ角，发现θ=53°时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离xm
答案：（1）tanθ0.05 （2）μ2=0.8 （3）1.9 m
解析（1）为使小物块下滑 ①
θ满足的条件tanθ0.05 ②
（2）克服摩擦力做功Wf=μ1mgL1cosθ+μ2mg (L2-L1cosθ) ③
由动能定理得mg L1sin θ-Wf=0 ④
代入数据得μ2=0.8 ⑤
（3）由动能定理可得mg L1sin θ - Wf = mv ⑥
代入数据得v=1m/s ⑦
，t=0.4s， ⑧
x1=vt=0.4 m ⑨
xm= x1+ L2=1.9 m ⑩
9.2015年海南卷14．如图，位于竖直平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m,，s=。取重力加速度大小g=10m/s2。
（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；
（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。
答案：（1）0.25m （2）2m/s
解析：（1）一小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有 ①， ②，
从ab滑落过程中，根据动能定理可得 ③，
联立三式可得
（2）下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得 ④
因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于（1）问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等，设为，则根据平抛运动规律可知 ⑤，
根据运动的合成与分解可得 ⑥
联立①②④⑤⑥可得
10.2020年江苏卷4.如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能与水平位移x关系的图象是（ ）
【答案】A
【解析】由题意可知设斜面倾角为θ，动摩擦因数为μ，则物块在斜面上下滑水平距离x时根据动能定理有
整理可得
即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时有
即在水平面运动时动能与x也成线性关系；综上分析可知A正确。
故选A。
11.2020年上海卷10．在一次碰撞试验中，质量均为1.2×105kg的两火车头从长为6.4km的直轨道两端同时由静止起动，以0.25m/s2的加速度相向运动，它们相撞前瞬间的总动能为（ ）
（A）0 （B）9.6×107J （C）1.92×108J （D）3.84×108J
答案：C
解析：火车头从静止起匀加速运动3200m时的速度
总动能为，选项C正确。
_21?????????è?????(www.21cnjy.com)_
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