专题05 动能和动能定理、机械能守恒定律（期末真题汇编，上海专用）高一物理下学期

**基本信息** 汇编上海多所实验学校高一下期末试题，聚焦动能和动能定理，以游乐场、滑板、篮球等生活情境为载体，融合能量转化分析与实际问题解决。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|2题|机械能转化、功的判断|结合“海盗船”“激流勇进”情境| |多选题|1题|系统动量与机械能守恒|木块-小球系统碰撞分离分析| |填空题|1题|机械能守恒、动能与高度关系|斜抛运动最高点机械能计算| |解答题|3题|动能定理、动摩擦因数|滑板运动多过程受力与能量分析| |综合题|20题|功能关系、动量变化、实验探究|篮球碰撞、蹦极运动能量转化，融合实验数据处理|

专题05 动能和动能定理 一、单选题 一、游乐场 “旋转飞椅”“海盗船”“激流勇进”等是游乐场里深受人们喜爱的项目，它们的设计中都巧妙地运用了物理学原理。 1．(24-25高一下·上海实验学校·期末)“海盗船”在外力驱动下启动，当达到一定高度后撤去驱动力，此后“海盗船”来回摆动，幅度逐渐减小。由低处向高处摆动过程中，“海盗船”（    ） A．重力势能增大，动能减小，机械能减小 B．重力势能减小，动能增大，机械能减小 C．重力势能增大，动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，动能增大，机械能不变 2．(24-25高一下·上海实验学校·期末)“激流勇进”设施如图所示，船和游客的总质量为m，在动力系统的牵引下，由静止开始沿倾角为θ的直道，以加速度a匀加速提升至一定高度，随后依次经过几段不同的轨道最后冲入水池中。在沿直道提升阶段，船对游客（    ） A．做正功 B．不做功 C．做负功 【答案】1．A 2．A 【来源】上海市实验学校2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题 【解析】1．“海盗船”来回摆动，幅度逐渐减小，说明阻力做功不能忽略，机械能不守恒。由低处向高处摆动过程中，重力做负功，“海盗船”重力势能增大，机械能减小，故动能减小。 故选A。 2．在沿直道提升阶段，游客做加速运动，动能增大，且重力对游客做负功，根据动能定理，可得船对游客做正功。 故选A。 二、多选题 3．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)如图所示，木块A和B并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端O点系一轻绳，轻绳另一端系一小球C。现将C向右拉起使轻绳水平伸直，并由静止释放C。则（　　） A．A、B、C组成的系统动量守恒 B．A、B、C组成的系统机械能守恒 C．运动过程中木块A、B会分离 D．球C摆到左侧最高点时速度为0 【答案】BC 【来源】上海市复旦大学附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（A卷） 【详解】A．运动过程中，A、B、C组成的系统在水平方向受合外力等于零，因此水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒，则系统的总动量不守恒，故A错误； B．运动过程中，A、B、C组成的系统只有重力和系统内的弹力做功，所以系统机械能守恒，故B正确； CD．C球摆到最低点过程中，A、B以共同速度向右运动，到最低点A、B开始分离，此过程系统在水平方向动量守恒，分离后球C摆到左侧最高点时，因为B的速度向右，所以AC一起向左运动，速度不为0，故C正确，D错误。 故选BC。 三、填空题 4．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)如图，若质量为m的小球从离地高为h的P点以大小为v0的速度斜向上飞出，球能到达的最高点离地高度为h2。以 P 点所在水平面为零势能面，不计空气阻力，球在Q点时的机械能为_________；球在经过Q 点后的下落过程中，其动能Ek与其离地高度h间的关系可能为 _________。 【答案】 C 【来源】上海市同济大学一第一附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】[1]不计空气阻力,由机械能守恒定律可知，排球在Q点的机械能等于P点的机械能，即小球在Q点时的机械能为。 [2]下落过程，小球机械能守恒，则有 整理得 可知图像是斜率为负的一条直线。 故选C。 四、解答题 5．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段光滑的圆弧，水平段BC的长度L=5m。一运动员从P点以v0=6m/s的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量m=70kg，h=2m，H=3m，g取10m/s2。求： （1）运动员第一次经过B点和C点的速度vB、vC； （2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ； （3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。 【答案】（1）8.72m/s ，7.75m/s；（2）0.16；（3）3.75m 【来源】上海市同济大学一第一附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】（1）选经过BC的水平面是零势能面，P到B的过程中，机械能守恒，则有 解出 C到Q的过程中，机械能守恒，则有 解出 （2）B到C的过程中，由运动学公式可得 解得 运动员连同滑板，受到三个力的作用，如图所示，在竖直方向受力平衡可得 水平方向由牛顿第二定律可得 联立解出 （3）两侧圆弧形轨道光滑，所以运动员最终停在水平轨道上。运动员在BC轨道上的往返过程中，总是在做减速运动，加速度大小恒为1.6m/s2，设BC轨道上往返的总路程为s，由运动学公式 得到 推理，因 故运动员最终停下的位置离B点 图（a）为投石机模型示意图。支架固定在水平地面上，轻杆AB可绕支架顶部水平轴上的O点在竖直面内自由转动。A端凹槽内装有质量为m的石块，B端固定配重，OA长为2L，OB长为L。投射时，将杆转至水平方向后由静止释放，杆转到竖直位置时石块被水平抛出。 6．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)在投石机正前方竖直放置一个靶，靶与石块抛出点的水平距离为4L，靶心与O点等高。若不计一切阻力，要使石块恰好击中靶心： （1）石子水平抛出时的速度大小； （2）此时配重的质量M。 7．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)实际投射后发现，石块打在靶心上方，如图（b）所示。下列操作能使石块正中靶心的是（　　） A．增大配重的质量 B．减小石块的质量 C．增大靶到投石机的距离 D．将投石机架在高台上 【答案】6．（1）；（2） 7．C 【来源】上海市华东师范大学松江实验高级中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【解析】6．（1）石子做平抛运动，其水平方向有 竖直方向有 解得 （2）设配重到达最低点速度为v，有 配重和石头有 所以有 解得 7．A．仅增大配重的质量，根据机械能守恒定律，石子平抛的初速度变大，石子做平抛运动，其水平位移不变，有 初速度变大，所以运动时间变小，而竖直方向 竖直位移减少。而其原本就打在靶心上方，所以其仅增大配重的质量，不能打在靶心处，故A项错误； B．减少石块的质量，根据机械能守恒定律，石子的初速度变大，石子做平抛运动，其水平位移不变，有 初速度变大，所以运动时间变小，而竖直方向 竖直方向位移减少。而其原本就打在靶心上方，所以其仅增大配重的质量，不能打在靶心处，故B项错误； C．增大靶到投石机的距离，其石子做平抛运动的初速度不变，水平方向 石子运动时间变大，竖直方向上 所以竖直方向位移变大，而其原本就打在靶心上方，所以增大靶到投石机的距离，可能打在靶心处，故C项正确； D．将投石机架在高台上，其石子做平抛运动的初速度不变，石子距离靶的水平位移不变，有 竖直方向上 所以竖直方向位移变小，而其原本就打在靶心上方，所以增大靶到投石机的距离，不能打在靶心处，故D项错误。 故选C。 五、综合题 平抛运动 8．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)套圈游戏深得人们的喜爱。游戏时，将圆圈向前抛出，套中目标即为获胜。假定沿水平方向将圆圈抛出，忽略空气阻力，g取，若初速度，则从抛出开始，到的时间内圆圈速度变化的方向（　　） A．竖直向下 B．在水平方向上 C．与水平方向成45°角斜向上 D．与水平方向成45°角斜向下 9．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)某同学在试投时，圆圈落在图中的虚线位置。正式投掷时，为了能套住小熊，应（　　） A．保持初速度不变，增大抛出点的高度h B．保持初速度不变，减小抛出点的高度h C．保持抛出点的高度h不变，增大初速度 D．同时增大抛出点的高度h和初速度 10．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)下图中左图是足球明星倒挂金钩进球画面，若把这个过程简化为右图模型，足球被踢飞时速度沿水平方向，距地面的高度h为1.8m，若足球落地前没有受到任何阻挡，且不计空气阻力，g取10m/s2。 （1）关于足球的运动下列描述正确的是( ) A．水平方向做匀减速直线运动 B．水平方向做匀速直线运动 C．竖直方向做匀减速直线运动 D．竖直方向做匀速直线运动 （2）从踢飞足球开始计时到足球落地的时间是__________s（用小数表示）。 （3）若足球刚好击中18米远处的门柱底端，则球击中时的速度大小__________m/s，击中时球的运动方向与水平方向的夹角为__________。 （4）若足球刚好以大小相等的速度反向反弹，则足球动能的改变量为__________J，速度的改变量为__________m/s。（上述结果均在小数点后面保留一位数字） 【答案】8．A 9．B 10． B 0.6 30.6 0 / 【来源】上海市上上海外国语大学附属大境中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题 【解析】8．圆圈做平抛运动，则圆圈的速度变化 故速度变化的方向与重力加速度的方向相同，为竖直向下。 故选A。 9．AB．由图可知，圆圈做平抛运动，其水平位移太大；圆圈水平方向上做匀速直线运动，根据 可知为了能套住小熊，则要减小水平位移；若保持初速不变，则要减小运动时间；圆圈在竖直方向上做自由落体运动，根据 可知要减小抛出点的高度，故A错误，B正确； C．由图可知，圆圈做平抛运动，其水平位移太大；圆圈在竖直方向上做自由落体运动，根据 可知保持抛出点的高度不变，则运动时间不变，根据 可知为了能套住小熊，则要减小水平位移，故需要减小初速度，故C错误； D．由图可知，圆圈做平抛运动，其水平位移太大，可知为了能套住小熊，则要减小水平位移；若同时增大抛出点的高度h和初速度，则圆圈的水平位移更大，不能套住小熊，故D错误。 故选B。 10．[1]因不计空气阻力，则足球水平方向做匀速直线运动，竖直方向只受重力作用做匀加速直线运动。 故选B。 [2]足球做平抛运动，在竖直方向上有 解得从踢飞足球开始计时到足球落地的时间是 [3]足球做平抛运动，在水平方向上有 解得水平速度 落地时的竖直速度为 则则球击中门柱底端时的速度大小 [4]设击中时球的运动方向与水平方向的夹角为，根据几何关系有 解得 [5]动能是标量，足球刚好以大小相等的速度反向反弹，则反弹前后的动能相等，故足球动能的改变量为； [6]速度是矢量，设反弹前的速度方向为正方向，足球刚好以大小相等的速度反向反弹，故反弹前后速度的改变量为 若设反弹后的速度方向为正方向，足球刚好以大小相等的速度反向反弹，故反弹前后速度的改变量为 功能关系 功能关系是能量观很重要的内容，各种形式的能量转化是通过做功的形式完成的，请利用所学习的关于做功与能量的知识，回答以下问题： 11．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)下列关系式中正确的是（　　） A．重力对某物体做功： B．物体的重力势能： C．物体动能的变化量： D．物体的加速度： 12．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)如图所示，一物体从地面上方某点A先后沿路径Ⅰ、Ⅱ运动到地面上的B点，重力做功分别为，重力势能变化量分别为，则它们的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 13．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)部队为了训练士兵的体能，会进行一种拖轮胎跑的训练。如图所示，某次训练中，士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N，若士兵拖着轮胎以6m/s的速度匀速直线前进3s，（g取）则（　　） A．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为 B．3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J C．3s内，轮胎所受合力做功为1800J D．3s末，绳子拉力功率为600W 14．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)从地面竖直向上抛出一质量为0.5kg的小球，运动过程中小球受大小恒定的阻力作用。小球上升过程中，其动能随距离地面高度h的变化关系如图所示。小球上升3米的过程中机械能减少了______J，运动过程中所受阻力的大小为______N。（g取） 15．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图2所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，到达B点时的速度为，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为，g为重力加速度。求： （1）小球运动到B点时，轨道对小球的支持力F的大小； （2）小球通过C点时的速率； （3）小球从A点运动到C点的过程中，克服摩擦力做的功W。 【答案】11．B 12．A 13．B 14． 3J 1N 15．（1）7mg（2）（3）1.5mgR 【来源】上海市华东师范大学松江实验高级中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【解析】11．A．功是标量，负号表示克服力做功，不是表示大小，故A错误； B．重力势能是标量，负号表示重力势能的大小，则，故B正确； C．动能是标量，物体动能的变化量也是标量，负号表示动能减小了，不是表示大小，故C错误； D．加速度是矢量，负号表示方向，不是表示大小，故D错误。 故选B。 12．BC．物体沿不同的路径从A运动到B，但A、B间的高度差一定，根据重力做功公式 可知重力做功相等，即有 故BC错误； AD．根据功能关系可知，重力做多少功，重力势能就变化多少，两种情况下重力做功相同，故重力势能变化量相同，则有 故A正确，D错误。 故选A。 13．B．3s内轮胎的位移为 3s内，绳子拉力对轮胎做功为 故B正确； A．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为 故A错误； C．3s内，因轮胎匀速运动，轮胎所受合外力为零，所以轮胎所受合力做功为零，故C错误； D．3s末，绳子拉力功率为 故D错误。 故选B。 14．[1] [2]由动能定理得 代入数据得 解得， 15．（1）小球在B点时，根据牛顿第二定律有 解得F=7mg （2）因为小球恰能通过C点，根据牛顿第二定律有 解得 （3）在小球从A点运动到C点的过程中，根据动能定理有 解得W=1.5mgR 篮球是同学们喜欢的一种运动，在篮球运动中隐藏着很多物理知识。 16．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)最近，中国独臂少年张家城打篮球的视频在网上走红，球星易建联为这位少年送上了祝福和寄语。如图所示，某次篮球比赛中，少年将球由静止快速抛出，篮球空心入网，篮球质量为m，抛出时篮球距离地面高度为，速度大小为，进框时篮球距离地面高度为，篮球视为质点，重力加速度为g，以地面为零势能面，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．篮球从抛出到进篮筐过程中重力做功为 B．篮球从抛出到进篮筐过程中重力做功为 C．篮球进篮筐瞬间的机械能为 D．篮球进篮筐瞬间的机械能为 17．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)A、B两篮球质量相等，A球竖直上抛，B球平抛，两球在运动中空气阻力不计，则在落地前下述说法中正确的是（　　） A．相同时间内，动量的变化大小相等，方向相同 B．相同时间内，动量的变化大小相等，方向不同 C．动量的变化率大小相等，方向相同 D．动量的变化率大小相等，方向不同 18．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)在篮球场某同学伸出双手迎接传来的篮球，接球时，两手随球迅速收缩至胸前，这样做的目的是（　　） A．使球对手的冲量比较小 B．使球对手的作用力比较小 C．使球的动量变化量比较小 D．使球的动能变化量比较小 19．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)某学校同学在校打篮球时，发现两篮球上下叠放同时落地后，上面的球被弹起得很高。为研究此现象所蕴含的物理原理，成立兴趣小组利用篮球、排球进行了碰撞实验，为计算方便本题中所有球均可视为质点。重力加速度g=10m/s²，忽略空气阻力影响。进行如下实验： （1）第一次实验：如图甲所示，将质量为0.6kg的篮球，以5m/s的速度砸向地面，以4m/s的速度反弹，通过查阅资料他们估计出了球与地面的作用时间t=0.02s。求篮球与地面碰撞过程中地面对篮球做功为__________J；地面对篮球的平均作用力F的大小__________N。 （2）第二次实验：如图乙所示，在篮球（mA=0.6kg）的正上方紧贴着放一质量为mB=0.4kg的排球，让这两个球一起从距离地面1.25m高处自由下落并撞击地面。若篮球与地面及篮球与排球的碰撞时间均忽略不计，篮球与地面碰后以相同速度大小弹回，立即与排球发生弹性碰撞。求排球能达到的高度。__________ 【答案】16．BC 17．AC 18．B 19． -2.7 276 2.45 【来源】上海市上海师范大学附属外国语中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【解析】16．AB．根据重力做功公式，得篮球从抛出到进篮筐过程中重力做功为 故A错误，B正确； CD．篮球离开手后只有重力做功，机械能守恒，所以进筐时，篮球的机械能等于刚出手时篮球的机械能，即为 故C正确，D错误。 故选BC。 17．AB．A、B两球在运动过程中只受重力作用，相等时间内重力的冲量相同，因此在相等时间内两球动量的变化大小相等、方向相同，所以A正确；B错误； CD．动量的变化率为 则动量的变化率大小相等、方向相同，所以C正确；D错误； 故选AC。 18．先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，但动量的变化量不变，根据动量定理得 解得 当时间增大时，球对手的作用力比较小，而冲量和动量、动能的变化量都不变。 故选B。 19．（1）[1]由动能定理可知篮球与地面碰撞过程中地面对篮球做功为 [2]规定竖直向上为正方向，由动量定理 代入数据解得地面对篮球的平均作用力F的大小 （2）[3]篮球以碰前刚刚着地的速率反弹并与排球碰撞，设向下为正方向，设碰后篮球速度为，排球碰后速度为，根据动量守恒定律可得 根据机械能守恒定律可得 由运动学公式 联立解得，或（舍去），（舍去） 对于小球2碰后，根据动能定理可得 解得 游乐场中包含着丰富的物理原理。只要你善于观察，都能用物理知识解决实际问题。 20．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)“蹦极”是一种很有挑战性的运动如图所示，某同学身系弹性绳从高空处自由下落做蹦极运动，图中是弹性绳原长的位置，是该同学所到达的最低点，是该同学静止地悬着时的平衡位置，不计空气阻力。 （1）该同学到达_________点动能最大，到达_________点时弹性绳的弹性势能最大。 （2）该同学下落过程中重力做_________功；重力势能______。 21．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)如图所示，某人在游乐场场里划水，由A点划船渡河，船头方向始终与河岸垂直，下列说法正确的是（　　） A．小船能到达正对岸的点 B．小船能到达正对岸点的左侧 C．小船到达对岸的时间与水流速度有关 D．小船到达对岸的位置与水流速度有关 22．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（　　） A．过山车在过最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来 B．人在最高点时对座位可能产生大小为的压力 C．人在最低点时对座位的压力等于 D．人在最低点时对座位的压力小于 23．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)某同学对大摆锤运动过程中的能量转化产生了好奇，回来后在实验室模拟大摆锤的运动。实验装置如图所示，A、B是固定在不同位置的两个挡光片，以最低点作为零势能点。重力加速度为。 （1）实验中使用的传感器是______传感器。 （2）已知挡光片宽度为，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为______。 （3）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为、，实验测得摆锤经过A、B时的速度大小分别为、。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是____。（用给定的符号表示） （4）以摆锤所在位置到最低点的高度为横坐标，摆锤速度为，以为纵坐标。若摆动过程中摆锤的机械能守恒，作出的图线应是图中的____，图线的斜率表示____。 A．B． C． D． 【答案】20． b c 正 减小 21．D 22．B 23． 光电门 D 【来源】上海市上海师范大学附属外国语中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【解析】20．（1）[1]该同学下降经过b点时，受力平衡，速度达到最大，动能最大； [2]到达c点时弹性绳的伸长量最大，弹性势能最大； （2）[3][4]该同学下落过程中重力做正功，根据可知重力势能减小。 21．AB．小船在垂直于河岸方向和沿河岸方向都有位移，根据运动的合成，合位移的方向指向下游方向，所以小船到达对岸的位置是正对岸B点的右侧，故AB错误； CD．根据运动的合成与分解规律可知，到达对岸的位置与水流速度和运动时间有关，但小船到达河对岸的时间与水流速度无关，故C错误，D正确。 故选D。 22．A．在最高点时，当人与保险带间恰好没有作用力时，由重力提供向心力 解得临界速度为 当人在最高点时的速度大于临界速度时，人与座椅产出外侧挤压，没有保险带，人也不会掉下来，故A错误； B．当人在最高点的速度时，有 解得 由牛顿第三定律可知人在最高点时对座位可能产生大小为mg的压力，故B正确； CD．人在最低点时，根据牛顿第二定律 可得 由牛顿第三定律可知人对座位的压力大于mg，故CD错误。 故选B。 23．（1）[1]实验中要测量出A、B两个位置的速度，所以使用的传感器是光电门传感器。 （2）[2]因为很小，可以用平均速度代替瞬时速度，所以摆锤经过挡光片时的速度大小为 （3）[3]A位置的机械能为 B位置的机械能为 为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是 解得 （4）[4][5]由机械能守恒，则E为定值，有 解得 可知图为一次函数关系。由上式可知，斜率为 故选D。 蹦极运动 如图（a）所示，蹦极是一项非常刺激的户外休闲运动。为了研究“蹦极”运动过程，可将蹦极者视为质点，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，安装在人身上的传感器可测量人在不同时刻下落的高度及速度。设人及所携设备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。人从蹦极台由静止下落，根据传感器测到的数据，得到图（b）所示的速度—位移图像（图像），重力加速度g=9.8m/s2。 24．(24-25高一下·上海西中学·期末)人在下落过程中经过哪一个位置时速度最大，在这个位置上的受力有什么特点？（　　） A．A处位置速度最大，合力向上 B．A处位置速度最大，合力为0 C．B处位置速度最大，合力向上 D．B处位置速度最大，合力为0 25．(24-25高一下·上海西中学·期末)“蹦极”运动时，运动员身上绑好弹性绳从高空平台静止跳下，如果以图（a）中水面重力势能为零。向下运动的过程中，不计空气阻力，运动员的机械能、动能与下落位移之间关系的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 26．(24-25高一下·上海西中学·期末)根据图（b）提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中的运动能否看作是自由落体运动。说明理由。 27．(24-25高一下·上海西中学·期末)运动员下落动能最大时，绳的弹性势能为多大？ 28．(24-25高一下·上海西中学·期末)若取蹦极台为零势能处，图（c）为在A点处时，人的动能Ek，弹性绳弹性势能Ex的示意图，请由此推断此时人的重力势能Ep与它们的相对关系； 【答案】24．B 25．B 26．可以，理由见解析 27．1140J 28． 【来源】上海市西中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题 【解析】24．根据图（b）可知，人在A处位置速度最大，若不计空气阻力，弹性绳绷紧之前，人做自由落体运动，绳绷紧后，人先向下做加速度减小的加速运动，当加速度减为0时，速度达到最大值，之后，人向下做加速度反向增大的减速运动，即A处位置速度最大，合力为0。 故选B。 25．AB． “蹦极”运动时，运动员经历自由落体和缓冲过程，自由落体下落，运动员机械能守恒，在图像上表现为与轴平行的线段；缓冲过程，弹性绳与运动员总机械能守恒，随弹性绳伸长，运动员机械能 可知，运动员的机械能不断减少，运动员的图像为二次函数图形且开口向下，故A错误，B正确； CD．自由落体运动过程，运动员动能 该过程在图像上呈线性变化；弹性绳发生形变过程中，弹性绳逐渐被拉长，弹力逐渐增加，弹力与重力平衡时，加速度为零，此刻速度最大，此前，运动员做加速度逐渐减小的加速运动，动能增加，此后运动员做加速度逐渐增大的减速运动，动能减少，直至最低点，速度为零，动能为零，根据动能定理有 可知，图像斜率的绝对值表示合力大小，则弹性绳绷紧后，图像的斜率先减小后增大。故CD错误。 故选B。 26．根据图（b）提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中，在人下降10m处时的速度大小为14m/s，若人做自由落体运动，则有 解得 可知，人的运动可以看作是自由落体运动。 27．根据图（b）可知，x=15m处速度最大，此时，重力势能减少量为Ep=mgℎ=60×9.8×15J=8820J 动能增加量为 根据系统机械能守恒可得，绳的弹性势能为 28．图（c）为在A点处时，人的动能，弹性绳弹性势能的示意图，若取蹦极台为零势能处，则有 解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 动能和动能定理 一、单选题 一、游乐场 “旋转飞椅”“海盗船”“激流勇进”等是游乐场里深受人们喜爱的项目，它们的设计中都巧妙地运用了物理学原理。 1．(24-25高一下·上海实验学校·期末)“海盗船”在外力驱动下启动，当达到一定高度后撤去驱动力，此后“海盗船”来回摆动，幅度逐渐减小。由低处向高处摆动过程中，“海盗船”（    ） A．重力势能增大，动能减小，机械能减小 B．重力势能减小，动能增大，机械能减小 C．重力势能增大，动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，动能增大，机械能不变 2．(24-25高一下·上海实验学校·期末)“激流勇进”设施如图所示，船和游客的总质量为m，在动力系统的牵引下，由静止开始沿倾角为θ的直道，以加速度a匀加速提升至一定高度，随后依次经过几段不同的轨道最后冲入水池中。在沿直道提升阶段，船对游客（    ） A．做正功 B．不做功 C．做负功 二、多选题 3．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)如图所示，木块A和B并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端O点系一轻绳，轻绳另一端系一小球C。现将C向右拉起使轻绳水平伸直，并由静止释放C。则（　　） A．A、B、C组成的系统动量守恒 B．A、B、C组成的系统机械能守恒 C．运动过程中木块A、B会分离 D．球C摆到左侧最高点时速度为0 三、填空题 4．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)如图，若质量为m的小球从离地高为h的P点以大小为v0的速度斜向上飞出，球能到达的最高点离地高度为h2。以 P 点所在水平面为零势能面，不计空气阻力，球在Q点时的机械能为_________；球在经过Q 点后的下落过程中，其动能Ek与其离地高度h间的关系可能为 _________。 四、解答题 5．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段光滑的圆弧，水平段BC的长度L=5m。一运动员从P点以v0=6m/s的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量m=70kg，h=2m，H=3m，g取10m/s2。求： （1）运动员第一次经过B点和C点的速度vB、vC； （2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ； （3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。 图（a）为投石机模型示意图。支架固定在水平地面上，轻杆AB可绕支架顶部水平轴上的O点在竖直面内自由转动。A端凹槽内装有质量为m的石块，B端固定配重，OA长为2L，OB长为L。投射时，将杆转至水平方向后由静止释放，杆转到竖直位置时石块被水平抛出。 6．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)在投石机正前方竖直放置一个靶，靶与石块抛出点的水平距离为4L，靶心与O点等高。若不计一切阻力，要使石块恰好击中靶心： （1）石子水平抛出时的速度大小； （2）此时配重的质量M。 7．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)实际投射后发现，石块打在靶心上方，如图（b）所示。下列操作能使石块正中靶心的是（　　） A．增大配重的质量 B．减小石块的质量 C．增大靶到投石机的距离 D．将投石机架在高台上 五、综合题 平抛运动 8．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)套圈游戏深得人们的喜爱。游戏时，将圆圈向前抛出，套中目标即为获胜。假定沿水平方向将圆圈抛出，忽略空气阻力，g取，若初速度，则从抛出开始，到的时间内圆圈速度变化的方向（　　） A．竖直向下 B．在水平方向上 C．与水平方向成45°角斜向上 D．与水平方向成45°角斜向下 9．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)某同学在试投时，圆圈落在图中的虚线位置。正式投掷时，为了能套住小熊，应（　　） A．保持初速度不变，增大抛出点的高度h B．保持初速度不变，减小抛出点的高度h C．保持抛出点的高度h不变，增大初速度 D．同时增大抛出点的高度h和初速度 10．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)下图中左图是足球明星倒挂金钩进球画面，若把这个过程简化为右图模型，足球被踢飞时速度沿水平方向，距地面的高度h为1.8m，若足球落地前没有受到任何阻挡，且不计空气阻力，g取10m/s2。 （1）关于足球的运动下列描述正确的是( ) A．水平方向做匀减速直线运动 B．水平方向做匀速直线运动 C．竖直方向做匀减速直线运动 D．竖直方向做匀速直线运动 （2）从踢飞足球开始计时到足球落地的时间是__________s（用小数表示）。 （3）若足球刚好击中18米远处的门柱底端，则球击中时的速度大小__________m/s，击中时球的运动方向与水平方向的夹角为__________。 （4）若足球刚好以大小相等的速度反向反弹，则足球动能的改变量为__________J，速度的改变量为__________m/s。（上述结果均在小数点后面保留一位数字） 功能关系 功能关系是能量观很重要的内容，各种形式的能量转化是通过做功的形式完成的，请利用所学习的关于做功与能量的知识，回答以下问题： 11．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)下列关系式中正确的是（　　） A．重力对某物体做功： B．物体的重力势能： C．物体动能的变化量： D．物体的加速度： 12．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)如图所示，一物体从地面上方某点A先后沿路径Ⅰ、Ⅱ运动到地面上的B点，重力做功分别为，重力势能变化量分别为，则它们的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 13．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)部队为了训练士兵的体能，会进行一种拖轮胎跑的训练。如图所示，某次训练中，士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进，已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为37°，绳子拉力大小为100N，若士兵拖着轮胎以6m/s的速度匀速直线前进3s，（g取）则（　　） A．3s内，轮胎克服地面摩擦力做功为 B．3s内，绳子拉力对轮胎做功为1440J C．3s内，轮胎所受合力做功为1800J D．3s末，绳子拉力功率为600W 14．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)从地面竖直向上抛出一质量为0.5kg的小球，运动过程中小球受大小恒定的阻力作用。小球上升过程中，其动能随距离地面高度h的变化关系如图所示。小球上升3米的过程中机械能减少了______J，运动过程中所受阻力的大小为______N。（g取） 15．(24-25高一下·上海华东师范大学松江实验高级中学·期末)如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图2所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，到达B点时的速度为，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为，g为重力加速度。求： （1）小球运动到B点时，轨道对小球的支持力F的大小； （2）小球通过C点时的速率； （3）小球从A点运动到C点的过程中，克服摩擦力做的功W。 篮球是同学们喜欢的一种运动，在篮球运动中隐藏着很多物理知识。 16．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)最近，中国独臂少年张家城打篮球的视频在网上走红，球星易建联为这位少年送上了祝福和寄语。如图所示，某次篮球比赛中，少年将球由静止快速抛出，篮球空心入网，篮球质量为m，抛出时篮球距离地面高度为，速度大小为，进框时篮球距离地面高度为，篮球视为质点，重力加速度为g，以地面为零势能面，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．篮球从抛出到进篮筐过程中重力做功为 B．篮球从抛出到进篮筐过程中重力做功为 C．篮球进篮筐瞬间的机械能为 D．篮球进篮筐瞬间的机械能为 17．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)A、B两篮球质量相等，A球竖直上抛，B球平抛，两球在运动中空气阻力不计，则在落地前下述说法中正确的是（　　） A．相同时间内，动量的变化大小相等，方向相同 B．相同时间内，动量的变化大小相等，方向不同 C．动量的变化率大小相等，方向相同 D．动量的变化率大小相等，方向不同 18．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)在篮球场某同学伸出双手迎接传来的篮球，接球时，两手随球迅速收缩至胸前，这样做的目的是（　　） A．使球对手的冲量比较小 B．使球对手的作用力比较小 C．使球的动量变化量比较小 D．使球的动能变化量比较小 19．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)某学校同学在校打篮球时，发现两篮球上下叠放同时落地后，上面的球被弹起得很高。为研究此现象所蕴含的物理原理，成立兴趣小组利用篮球、排球进行了碰撞实验，为计算方便本题中所有球均可视为质点。重力加速度g=10m/s²，忽略空气阻力影响。进行如下实验： （1）第一次实验：如图甲所示，将质量为0.6kg的篮球，以5m/s的速度砸向地面，以4m/s的速度反弹，通过查阅资料他们估计出了球与地面的作用时间t=0.02s。求篮球与地面碰撞过程中地面对篮球做功为__________J；地面对篮球的平均作用力F的大小__________N。 （2）第二次实验：如图乙所示，在篮球（mA=0.6kg）的正上方紧贴着放一质量为mB=0.4kg的排球，让这两个球一起从距离地面1.25m高处自由下落并撞击地面。若篮球与地面及篮球与排球的碰撞时间均忽略不计，篮球与地面碰后以相同速度大小弹回，立即与排球发生弹性碰撞。求排球能达到的高度。__________ 游乐场中包含着丰富的物理原理。只要你善于观察，都能用物理知识解决实际问题。 20．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)“蹦极”是一种很有挑战性的运动如图所示，某同学身系弹性绳从高空处自由下落做蹦极运动，图中是弹性绳原长的位置，是该同学所到达的最低点，是该同学静止地悬着时的平衡位置，不计空气阻力。 （1）该同学到达_________点动能最大，到达_________点时弹性绳的弹性势能最大。 （2）该同学下落过程中重力做_________功；重力势能______。 21．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)如图所示，某人在游乐场场里划水，由A点划船渡河，船头方向始终与河岸垂直，下列说法正确的是（　　） A．小船能到达正对岸的点 B．小船能到达正对岸点的左侧 C．小船到达对岸的时间与水流速度有关 D．小船到达对岸的位置与水流速度有关 22．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（　　） A．过山车在过最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来 B．人在最高点时对座位可能产生大小为的压力 C．人在最低点时对座位的压力等于 D．人在最低点时对座位的压力小于 23．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)某同学对大摆锤运动过程中的能量转化产生了好奇，回来后在实验室模拟大摆锤的运动。实验装置如图所示，A、B是固定在不同位置的两个挡光片，以最低点作为零势能点。重力加速度为。 （1）实验中使用的传感器是______传感器。 （2）已知挡光片宽度为，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为______。 （3）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为、，实验测得摆锤经过A、B时的速度大小分别为、。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是____。（用给定的符号表示） （4）以摆锤所在位置到最低点的高度为横坐标，摆锤速度为，以为纵坐标。若摆动过程中摆锤的机械能守恒，作出的图线应是图中的____，图线的斜率表示____。 A．B． C． D． 蹦极运动 如图（a）所示，蹦极是一项非常刺激的户外休闲运动。为了研究“蹦极”运动过程，可将蹦极者视为质点，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，安装在人身上的传感器可测量人在不同时刻下落的高度及速度。设人及所携设备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。人从蹦极台由静止下落，根据传感器测到的数据，得到图（b）所示的速度—位移图像（图像），重力加速度g=9.8m/s2。 24．(24-25高一下·上海西中学·期末)人在下落过程中经过哪一个位置时速度最大，在这个位置上的受力有什么特点？（　　） A．A处位置速度最大，合力向上 B．A处位置速度最大，合力为0 C．B处位置速度最大，合力向上 D．B处位置速度最大，合力为0 25．(24-25高一下·上海西中学·期末)“蹦极”运动时，运动员身上绑好弹性绳从高空平台静止跳下，如果以图（a）中水面重力势能为零。向下运动的过程中，不计空气阻力，运动员的机械能、动能与下落位移之间关系的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 26．(24-25高一下·上海西中学·期末)根据图（b）提供的信息说明人在离开蹦台到弹性绳拉直过程中的运动能否看作是自由落体运动。说明理由。 27．(24-25高一下·上海西中学·期末)运动员下落动能最大时，绳的弹性势能为多大？ 28．(24-25高一下·上海西中学·期末)若取蹦极台为零势能处，图（c）为在A点处时，人的动能Ek，弹性绳弹性势能Ex的示意图，请由此推断此时人的重力势能Ep与它们的相对关系； 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $