2025届高考物理一轮复习限时练：12 动能定理及其应用

2025届合肥皖智高级中学芙蓉校区物理限时练12 训练内容：动能定理及其应用 2024年11月5日 一、单选题（每小题6分，共42分） 1．滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中( ) A．所受合外力始终为零 B．运动员的重力势能增加 C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变 2．如图所示，同一块砖，第一次平放在水平地面上，第二次侧放在水平地面上，两次给砖以相同的水平初速度让它沿水平面运动，结果发现两次运动的距离相差很大，最可能的原因是( ) A．因为砖的重心不同而引起的能量变化不同 B．因为对地面的压力不同而引起的摩擦力不同 C．因为接触面的面积不同而引起的摩擦力不同 D．因为接触面的粗糙程度不同而引起的摩擦力不同 3．图示为一质点在0~4s内做直线运动的图像。由图可得( ) A．在1s~3s内，合力对质点做正功 B．在0~1s内，合力对质点不做功 C．在0~1s和3s~4s内，合力对质点做的功相同 D．在0~4s内，合力对质点做的功为零 4．一辆质量为m、速度为v的汽车关闭发动机后在水平地面上滑行，滑行时受到阻力的大小为F，则汽车滑行的最大距离为( ) A． B． C． D． 5．一运动员将同一排球先后两次从Р点抛出，均经过Q点，运动轨迹如图1、2所示，P、Q位于同一水平面上，空气阻力不计，排球沿轨迹2运动比沿轨迹1运动( ) A．经过最高点时动能大 B．经过Q点时重力势能大 C．经过Q点时重力的瞬时功率大 D．从最高点到Q点重力做功的平均功率大 6．如图所示，跳台滑雪比赛中，运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。运动员经过c点时对滑雪板的压力等于自身所受重力的6倍，整个过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径为( ) A． B． C． D． 7．如图甲所示，足够长的水平传送带以某一恒定速率顺时针转动，一根轻弹簧两端分别与物块和竖直墙面连接，将物块在传送带左端无初速度释放，此时弹簧恰处于原长且为水平。物块向右运动的过程中，受到的摩擦力大小与物块位移的关系如图乙所示，已知物块质量为m，物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，x0为已知量，则( ) A．0~x0过程，物块所受摩擦力方向向左 B．弹簧的劲度系数为 C．传送带的速度为 D．物块不能运动到3x0处 二、多选题（每小题10分，共30分，漏选得5分） 8．如图甲所示，一物块以一定初速度冲上倾角为30°的固定斜面。物块在斜面上运动的过程中，其动能与运动路程s的关系如图乙所示。已知物块所受的摩擦力大小恒定，g取。下列说法正确的是( ) A．物块质量为0.7kg B．物块所受摩擦力大小为0.7N C．0~20m过程中，物块克服摩擦力做功为10J D．0~10m过程中与10m~20m过程中物块所受合力之比为4∶3 9．如图，轨道abcd各部分均平滑连接，其中ab、cd段为光滑的圆弧，半径均为1m。bc段是粗糙水平直轨道，长为2m。质量为2kg、可视为质点的物块从a端静止释放，已知物块与bc轨道间的动摩擦因数为0.1，。下列说法正确的是( ) A．物块第一次沿cd轨道上升的最大高度为0.8m B．物块第一次沿cd轨道上升到最高点时对轨道的压力为20N C．物块最终将停在轨道上的b点 D．物块最终将停在轨道上的c点 10．受自动雨伞开伞过程的启发，某同学设计了如图所示的弹射模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时处于静止在A处。某时刻，滑块以初速度被向上弹出，滑到B处与滑杆发生碰撞（碰撞过程有部分机械能损失），并带动滑杆一起向上运动。若滑块的质量为m，滑杆的质量M，滑杆A、B间的距离L，滑块运动过程中受到的摩擦力为f，重力加速度为g，不计空气阻力。下列判断正确的是( ) A．无论滑块静止还是向上滑动，桌面对滑杆的支持力始终等于 B．滑块沿滑杆向上滑动的过程中的加速度 C．滑块碰撞前瞬间的动能Ek D．滑杆能上升的最大高度为 三、非选择题（共28分） 11．(12分) 如图所示，AB为固定在竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，其半径，轨道的B点与水平地面相切。质量的小滑块从A点由静止释放，通过粗糙水平面BC滑上光滑固定曲面CD，恰能到达曲面最高点D。已知BC长，D到地面的高度，重力加速度g取。求： (1)滑块从A运动到最低点B时的速度大小； (2)最终滑块停止时距离C多远。 12．(16分) 某学习小组设计了一款趣味游戏如图所示，滑块从倾斜轨道上某点静止释放，要求滑块从最低点B处进入光滑竖直圆轨道(最低点处两侧轨道略错开且平滑连接)，再进入水平轨道，最后从点水平飞出并落入指定的篮筐(篮筐相同，均为无盖长方体)里，游戏成功。已知轨道倾角，圆轨道半径长，篮口宽，篮口距点高度。滑块质量，与轨道之间的动摩擦因数均相等，且，轨道各部分平滑连接。空气阻力忽略不计，滑块可视为质点，取重力加速度。求： (1)滑块恰好到达圆轨道最高点时的速度大小v； (2)根据游戏规则，要让滑块直接落入第2个篮子里，游戏成功，释放点与B点之间的距离L应满足的条件。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届合肥皖智高级中学芙蓉校区物理限时练12参考答案 训练内容：动能定理及其应用 1．C 解析：运动员做曲线运动，所受合外力一定不为零，故A错误；运动员沿AB下滑过程中，运动员的重力势能减小，故B错误；由于运动员的速率不变，则运动员的动能不变，根据动能定理可知，合外力做功一定为零，故C正确；由于运动员的重力势能减小，动能不变，则运动员的机械能减小，故D错误。故选C。 2．D 解析：两次运动过程中砖的能量变化相同，与重心位置无关，故A错误；设砖的质量为m，与水平地面的动摩擦因数为μ，初速度大小为v0，无论砖是平放还是侧放，其对地面的压力大小相同，受到的摩擦力大小相同，根据动能定理有 解得砖运动的距离为，造成两次的x不同是由于μ不同，即接触面的粗糙程度不同，故D正确，BC错误。故选D。 3．D 解析：由图像可知，在内，物体的速度不变，故物体的动能不变，根据动能定理可知合力对质点不做功，故A错误；在，物体的速度减小，故动能减小，根据动能定理可知合力对质点做负功，故B错误；在速度减小，动能减小，故合外力做负功，而内，动能增大，故合力对质点做的正功，所以合力对质点所做的功不相同，故C错误；由图可知，内的初末速度相同，故动能的变化量为零，由动能定理可知，合力对质点做的功为零，故D正确。故选D。 4．B解析：根据动能定理，解得，故选B。 5．A 解析：从最高点到Q点，根据平抛运动规律有，，可知排球沿轨迹2在最高点的速度大于排球沿轨迹1在最高点的速度，则排球沿轨迹2运动经过最高点时动能大于排球沿轨迹1运动经过最高点时动能，故A正确；经过Q点时，排球的高度相同，则重力势能相等，故B错误；从最高点到Q点，竖直方向有 可知沿轨迹2运动经过Q点竖直方向的速度较小，根据 可知排球沿轨迹2运动相比沿轨迹1运动经过Q点时重力的瞬时功率小，故C错误； 从最高点到Q点，重力做功的平均功率为 可知排球沿轨迹2运动相比沿轨迹1运动从最高点到Q点重力做功的平均功率小，故D错误。故选A。 6．C 解析：运动员从点运动到点 ，根据动能定理有 运动员在点有，解得，故选C。 7．B 解析：在0~x0过程，物块向右做加速运动，受到向右的滑动摩擦力，同时弹簧弹力逐渐增大，当位移为x0时，摩擦力发生突变，瞬间减小后，随着x正比例增大，根据胡克定律可知弹簧弹力也随x正比例增大，则当位移为x0时，物块刚好达到与传送带共速，之后随着传送带继续向右运动，在x~2x0过程物块始终相对传送带静止，弹力和静摩擦力同时增大且平衡，物块做匀速直线运动，当x=2x0时，弹簧弹力大小增大至与滑动摩擦力大小相等，则，所以，故A错误，B正确； 在0~x0过程，弹簧弹力从0线性增大到kx0，则此过程的平均弹力大小为 设传送带的速度为v，此过程对物块，根据动能定理有 解得，故C错误；对物块，从位移为2x0到3x0，根据动能定理有 解得，由此可知，物块能运动到3x0处，故D错误。故选B。 8．ACD 解析：物块在沿斜面向上运动中，由动能定理可得 物块在沿斜面向下滑的运动中，由动能定理可得 代入数据联立解得，，故A正确，B错误；0～20m过程中，物块克服摩擦力做功为，故C正确；0～10m过程中物块所受合外力为，10m～20m过程中物块所受合力，则有合力之比为 故D正确。故选ACD。 9．AD 解析：物块开始运动到第一次沿cd轨道上升到最大高度的过程中，由动能定理得，解得，A正确；物体的重力为20N，物块第一次沿cd轨道上升到最高点时对轨道的压力为重力沿着半径方向的分力，小于重力，B错误；设物体从开始运动到停下在水平直轨道上运动的路程为s，由动能定理得 ，解得，bc段粗糙水平直轨道长为2m，可知物块最终将停在轨道上的c点，C错误，D正确；故选AD。 10．BC 解析：滑块向上加速滑动时，整体加速度方向向下，处于失重状态，桌面对滑杆的支持力小于，故A错误；根据牛顿第二定律，滑块沿滑杆向上滑动的过程中的加速度，故B正确；根据动能定理=Ek 得Ek，故C正确；若碰撞过程没有机械能损失，根据能量守恒，得滑杆能上升的最大高度为 因为有机械能损失，所以滑杆能上升的最大高度小于 故D错误。故选BC。 11．(12分) (1)4m/s；(2)2m 解析：(1)从A点到B点过程中，根据动能定理可得 解得滑块从A运动到最低点B时的速度大小 (2)设BC段动摩擦因数为，因滑块恰能到达最高点D，则从A点到D点过程中，根据动能定理可得 解得滑块在水平面BC上动摩擦因数为 又由A点到最终停止的过程中，由能量守恒定律可知 解得 所以滑块最终停在B点，距C点2m。 12．(16分) (1) (2) 解析：(1)滑块恰好通过圆轨道最高点，应有 解得 (2)滑块从轨道上距点处静止释放，恰好能通过圆轨道的最高点，根据动能定理 解得 从点落入第2个篮子里，根据平抛运动可知竖直方向上 水平方向上或 解得 从释放到点，由动能定理有 解得 则需要符合游戏规则且小球进入第二个篮筐需满足 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$