2027届高考物理一轮复习课时跟踪练 6.2动能 动能定理

2027届高考物理一轮复习 6.2动能 动能定理课时跟踪练 一、单选题 1．下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是（     ） A．合外力不为零，动能一定变化 B．若合外力对物体做功为零，则物体速度一定变化 C．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 D．物体的合外力做功不为零，它的速度大小一定发生变化 2．目前我国在高铁领域建成了全球发展速度最快、系统技术最完备、集成能力最强的高铁系统，纯正中国“智造”的复兴号动车组是中国高铁“金名片”。如图所示为复兴号动车组列车在水平长直轨道上的运行图，8节质量均为的车厢编组运行，其中第2、4、5、7节车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率（总功率）运行，每节动力车厢提供的功率均相同，经过一段时间达到最大速度。列车向前运动过程中，只有第1节车厢会受到前方空气的阻力，并且阻力大小与速度的平方成正比，不计其他阻力，，，均为已知量，则（　　） A．列车以额定功率运行过程做匀加速直线运动 B．列车速度从0变化到过程，动车组动力做功 C．在时刻，列车的速度小于 D．当列车速度时，第4节车厢对第5节车厢的作用力大小为 3．如图所示，木块B上表面是水平的，当木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中，下列说法错误的是（     ） A．B对A的摩擦力及支持力的合力垂直于斜面 B．B对A做正功 C．A对B的摩擦力做负功 D．A所受的合外力对A做正功 4．如图所示，自动扶梯与水平面的夹角为，运行速度为。质量为50 kg的人站立在扶梯的水平踏板上，随扶梯向上做匀速直线运动，重力加速度取，则2 s内（     ） A．重力对人做功为 B．摩擦力对人做功为 C．合力对人做功为 D．扶梯对人做功的功率为 5．滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（     ） A．受到的合力较小 B．经过A点的速率较小 C．在A、B之间的运动时间较短 D．在A、B之间受到的摩擦力较小 6．如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（     ） A．小球从A点运动到B点的过程中重力不做功，速度不断增大 B．小球从C点运动到D点的过程中动能转化为重力势能，直至动能为零 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的动能可能等于经过G点的动能 7．如图所示为某次跳水运动员跳水的情景，跳水运动员的部分跳水过程可以简化为：运动员从高处落到处于自然状态的跳板（M位置）上，随跳板一同向下运动到最低点（N位置）。则运动员从开始接触跳板到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是（    ） A．运动员一直处于超重状态 B．运动员的动能先增大后减小 C．跳板的弹性势能一直在减小 D．运动员所受重力对她做的功大于她克服跳板的作用力所做的功 二、多选题 8．如图（a）所示，一物块以一定初速度沿倾角为的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能与运动路程s的关系如图（b）所示。重力加速度大小取，下列判断正确的是（　　）    A．物块的质量为7kg B．物块所受摩擦力 C．物块在最高点时重力势能为45J D．物块上滑过程克服摩擦力做功为5J 9．如图所示的木板由倾角为θ的倾斜部分和水平部分组成，两部分之间由一段小圆弧面相连接，在木板的中间有光滑浅槽轨道。现有N个质量均为m、直径均为d的均匀刚性小球，在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止，力F与圆槽在同一竖直面内，此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h。现撤去力F使小球开始运动，直到所有小球均运动到水平槽内。重力加速度为g，忽略一切阻力，下列说法正确的是（     ） A．水平外力F的大小为 B．1号球刚运动到水平槽时的速度等于 C．如果N=2时，整个运动过程中，2号球对1号球所做的功等于mgdsinθ D．如果N=2026时，第1013个小球机械能是增加的 10．如图，与水平面成53°夹角且固定于O、M两点的粗糙硬直杆上套着一质量为1 kg的滑块，弹性轻绳一端固定于O点，另一端跨过固定在Q处的光滑定滑轮与位于直杆上P点的滑块拴接，弹性轻绳原长等于OQ，且OQ竖直，PQ长为1.4 m且PQ⊥OM。现将滑块从P点无初速度释放，假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，滑块与杆之间的动摩擦因数为0.25，弹性轻绳上弹力F的大小与其伸长量满足F=kl，k=10 N/m，g取10 m/s²，sin53°=0.8。滑块下滑过程中，弹性绳弹力始终在弹性限度内，弹性绳的弹性势能满足，l为其形变量。下列说法正确的是（     ） A．滑块下滑过程中与杆之间的滑动摩擦力大小始终为2 N B．以P为原点沿杆向下建立轴x，则滑块第一次下滑达到最大速度过程中，加速度a与沿杆位移x的a-x图像斜率逐渐减小 C．滑块沿杆下滑过程中的最大速度大小为 D．滑块从释放到最终静止克服滑动摩擦力做功为3.2 J 三、实验题 11．某同学思考发现“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物体所受合力做功与动能变化的关系”，于是他采用如图所示实验装置进行探究。实验中研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。 （1）该同学实验前测出砂和砂桶的总质量，重力加速度为。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数，通过纸带得出起始点（初速度为零的点）到某点的位移，并通过纸带算出点的速度。 （2）本实验_______（填“需要”或者“不需要”）满足远小于的条件。实验过程中_______（填“需要”或者“不需要”）平衡小车所受的摩擦力。 （3）对研究，所需验证的动能定理的表达式为_______________________。 （4）该同学通过纸带测出了起始点到不同点……的位移及……的速度，并做出了图中所示的实线。该同学在让小车质量不变的情况下逐渐减少砂的质量多次做实验，得到如图中虚线_____（填“甲”或者“乙”）所示的图线。 12．物理实验小组利用打点计时器、纸带、重物等器材验证机械能守恒定律，如图1所示。实验思路是测出重物下落过程中减少的重力势能和对应过程增加的动能，在实验误差允许的范围内，若二者相等，可验证机械能守恒定律。 (1)对于该实验，下列操作中正确的是_____（填选项标号）。 A．先释放重物，再接通电源 B．本实验需测量出重物的质量 C．重物选用质量和密度较大的金属锤 (2)实验小组打出的一条点迹清晰的纸带如图2所示，纸带上的点是重物下落的起始点，选取纸带上连续的计时点、、作为计数点，测出三个计数点到点的距离依次为、、。已知打点计时器所用电源的频率是，重物的质量为，重力加速度为，则从打点计时器打下点到点的过程中，重物减少的重力势能_____，增加的动能_____。 (3)测量出其他计数点到点的距离，并计算出打相应计数点时重物的速度，描绘的图像如图3所示的实线，斜率为。图3中的虚线是没有任何阻力影响时的图线，斜率为。若实验时重物下落过程中受到的阻力恒定，则阻力大小为_____（用、和表示）。 四、解答题 13．为减少环境污染，实现我国“碳达峰、碳中和”的目标，中国大力发展新能源汽车。某型号国产新能源汽车的额定功率，整车总质量，该车在封闭测试路段以额定功率从静止出发，假设行驶过程受恒定阻力，当沿水平直线行驶距离时速度达到最大，然后以此速度匀速行驶。求： (1)该车在此路面以加速度匀加速行驶的最大速度 和所能达到的最大行驶速度； (2)该车从静止出发到刚达到最大行驶速度的时间； (3)该车速度达到时的加速度a。 14．如图所示，足够长的水平传送带以恒定速率顺时针转动，右端与倾角为的斜面的底端P平滑连接，将一质量的小物块从A点静止释放。已知A、P的距离，物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为，，取重力加速度，，。求： (1)物块第1次滑过P点时的速度大小； (2)物块第1次在传送带上往返运动的时间； (3)从释放到最终停止运动，物块与斜面间因摩擦产生的热量Q。 15．如图所示，一质量为的玩具小车（可视为质点）静止在水平面上，在右侧距离小车处放置一固定的、厚度不计的弹性挡板。玩具小车在水平向右的恒定牵引力以及大小恒定的阻力（含风阻和摩擦阻力）的作用下由静止开始运动，已知在运动过程中，牵引力方向始终向右，阻力方向始终与速度方向相反，小车与弹性挡板碰撞后速度大小不变，方向反向，且碰撞时间忽略不计。 (1)求小车与挡板第一次碰撞前瞬间的速度大小； (2)求小车与挡板第一次碰撞后，小车向左运动的最远距离； (3)求小车从开始运动到第n次撞击挡板时所用的总时间（用n表示）；若碰撞无限次进行，求最终总时间。 16．如图所示，物块从固定斜面顶端由静止释放，斜面倾角，斜面长度L=4.5m。物块滑到斜面底端后无碰撞地滑上质量为的木板左端。已知物块与斜面、木板间的动摩擦因数分别为、。物块可视为质点，质量为，木板足够长，取。。求： (1)物块刚滑上木板的速度大小； (2)若木板下表面可以涂抹不同材料的涂层，使得木板与地面的动摩擦因数满足。求物块离开斜面后，物块相对地面运动的位移最小值和最大值； (3)若木板下表面特殊涂层使得木板与地面间动摩擦因数随木板对地位移满足： （单位m。且>0；物块滑上木板瞬间木板位置记为=0）。求木板在加速过程中速度达到 m/s时木板的对地位移为多少。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B C C D B BD BD ACD 11． 不需要 不需要 乙 12．(1)C (2) (3) 13．(1)， (2) (3) 【详解】（1）该车匀加速行驶时的牵引力为F，根据牛顿第二定律有F-Ff=ma0 当该车的功率达到额定功率时匀加速运动停止，则有P=Fv1 代入数据解得v1=25m/s 当该车受力平衡时速度最大，即F=Ff时，则该车的最大速度为 解得vm=50m/s （2）根据动能定理有 解得tm=30s （3）该车速度达到v2=40m/s时牵引力为 根据牛顿第二定律有 解得a=0.5m/s2 14．(1)4m/s (2) (3)8.5J 【详解】（1）小物块从A点到P点由动能定理得 解得 （2）在水平传送带上由牛顿第二定律得 解得 物块与传送带共速时，由速度公式得 解得 匀速运动阶段的时间为 第1次在传送带上往返运动的时间 （3）由分析可知，小物块A点到P点因摩擦产生的热量为 物块第一次从传送带上返回到P点时的速度为 接着小物块沿斜面向上做匀减速直线运动后反向沿斜面向下做匀加速直线运动，但再次到达P点时的速度大小为，此时 经传送带第二次返回到P点时的速度为 此往返的过程，小物块的动能无损失，以此类推，最终小物块到达P点的速度为0，则小物块的动能全部损失在与斜面摩擦生热的过程中，即 故从释放到最终停止运动，物块与斜面间因摩擦产生的热量为 15．(1) (2) (3)， 【详解】（1）从释放到第一次碰挡板前瞬间，小车向右运动，由动能定理得 代入数据解得 （2）小车碰前速度为2m/s，碰后小车向左运动，速度大小不变，牵引力向右，阻力也向右，合力为 由动能定理得 代入数据解得 （3）设第次撞挡板后瞬间速度大小为，已知 第i次撞挡板后向左减速到0的位移为，由动能定理得 此后从该位置向右加速到第次撞挡板，位移仍为，由动能定理得 两式相除可得 所以 解得 其中向右加速 向左减速 第一次到挡板时间： 第i次撞挡板后到第次撞挡板的时间间隔（减速到后又加速到挡板） 代入 可得 从开始到第n次撞挡板总时间 其中 代入解得 当时， 可得 16．(1)6m/s (2)6m；10.8m (3)1m 【详解】（1）物块沿斜面下滑时，由牛顿第二定律： 代入数据得 物块从静止下滑，由运动学公式 代入得 （2）物块在木板上滑动时，物块的加速度大小恒为： 物块总位移最小的情况：当木板与地面的最大静摩擦力大于等于物块给木板的滑动摩擦力时，木板保持静止，对应临界条件 得 此时物块全程匀减速到0，位移 物块总位移最大的情况：当木板与地面动摩擦因数最小时，木板会在物块摩擦力作用下加速，最终二者共速，物块减速的位移更长。 木板加速度： 设经共速： 解得 共速 共速后二者一起匀减速到0，加速度 物块总位移： （3）木板加速阶段，由动能定理：物块对木板的摩擦力做功减去地面摩擦力做功等于木板动能增量： 代入、、、，解得正根 学科网（北京）股份有限公司 $