高考物理 模拟题分类解析 专题18 动能定理和功能关系

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
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O点距离为L。

测量时，测
量仪固定于水平地面，将摆锤从与O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（s<L），之后继续
摆至与竖直方向成θ角的最高位置。

若摆锤对
地面的压力可视为大小为F的恒力，重力加速度为g，求
（1）摆锤在上述过程中损失的机械能；
（2）在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；
（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数。

3. （2012·海南物理）如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为R的水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R的3/4圆弧轨道，两轨道相
切于B点。

在外力作用下，一小球从A点由静止开始做匀加速
直线运动，到达B点时撤除外力。

已知小球刚好能沿圆轨道经
过最高点C，重力加速度为g。

求：
（1）小球在AB段运动的加速度的大小；
（2）小球从D点运动到A点所用的时间。

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W f；
（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。

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)小物块落地时的动能E K
(3)小物块的初速度大小v0.
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μ1=0.4。

工件质量M=0.8kg，与地面间的动摩擦因数μ2=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h。

（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。

①求F的大小
②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。

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l/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v m；
（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。

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，a一t图像如图2所示. 电梯总质最m=2.0xI03kg.忽略一切阻力.重力加速度g取I0m/s2。

（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；
（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△v1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0～11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功w。

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，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v 0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=h
21x 2，探险队员的质量为m 。

人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g 。

（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？
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 k时撤去水平力F，最后系统停止运动。

不计空气阻力，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．外力对物体A所做总功的绝对值等于E k
B．物体A克服摩擦阻力做的功等于E k
C．系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总
动能2E k
D．系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减小量
2. （2012江苏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μ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
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23g ，阻力不计，关于小球在下落h 的过程中能量的变化，以下说法中正确的是
A ．动能增加了13
mgh B ．电势能增加了13
mgh C ．机械能减少了13
mgh D ．重力势能减少了23
mgh
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
3（15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F A和F C．质量为0.1kg的小球，以不同的初速度v冲入ABC轨道．（g取10m/s2）
（1）若F C和F A的关系图线如图乙所示，求：当
A 13N
F 时小球滑经A点时的速度
A
v，以及小球由A滑至C的过程中损失的机械能；
（2）若轨道ABC光滑，小球均能通过C点．试推导F C随F A变化的关系式，并在图丙中画出其图线．
4．（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m= 1 kg 的小物块，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，木板下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μ = 0.3，圆弧轨道的半径为R= 0.5m，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ= 53°，不计空气阻力，取重力加速度为g=10 m/s2.求：
⑴ AC两点的高度差；
⑵ 小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力；
⑶ 要使小物块不滑出长木板，木
板的最小长度．
（sin53°=0.8，cos53°=0.6）
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l=180m，其中电磁弹射器是一种长度为l1=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F。

一架质量为m=2.0×104kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F 牵引力
牵
5N。

考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射推=1.2×10
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
80%，则每弹射这样一架飞机电磁弹射
器需要消耗多少能量。

6．（15分）（2012年2月山东潍坊重点中学联考）如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的
“S”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为R = 0.2 m 的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)．轨道底端A与水平地面相切，顶端与一个长为l = 0.9 m 的水平轨道相切B点．一倾角为θ= 37°的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D与水平轨道的高度差为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ABC运动，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μ= 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．
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O 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gl v 20 的速度水平飞出，小球在空中运动至B 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θ；
（3）小球滑到C 点时，对圆轨道的压力．
8．（16分）（2012浙江重点中学协作体高考仿真测试）如图所示，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C 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擦因数μ＝0.3，传送带以5 m/s恒定速率顺时针转动（g 取10 m/s2），试求：
（1）传送带AB两端的距离；
（2）小物块经过D点时对轨道的压力的大小；
（3）倾斜挡板与水平面间的夹角 的正切值．
9（2012山东高密模拟）山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动．一滑雪坡由AB和BC组成，AB是倾角为37°的斜坡，BC是半径为R=5m的圆弧面，圆弧面和斜面相切于B，与水平面相切于C，如图所示，AB竖直高度差h l=8.8m，竖直台阶CD高度差为h2=5m，台阶底端与倾角为37°斜坡DE相连．运动员连同滑雪装备总质量为80kg，从A点由静止滑下通过C点后飞落到DE上(不计空气阻力和轨道的摩擦阻力，g取
10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)．求：
(1)运动员到达C点的速度大小；
(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小；
(3)运动员在空中飞行的时间．。