2022届全国高三物理模拟试题汇编：动能定理及答案.docx

1、 动能定理一、单选题1电磁轨道炮的工作原理如图所示。待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。电流从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（视为匀强磁场），磁感应强度的大小与电流成正比。某次发射弹体时，弹体在安培力的作用下滑行一段距离以后以大小为v0的速度离开轨道。若其他情况不变，仅将电流变为原来的2倍，则弹体离开轨道的速度大小将变为（）A2v0B4v0C14v0D12v02跳台滑雪是最具观赏性的项目之一，如图所示，跳台滑雪赛道由跳台、助滑道（可视为圆心为O的圆轨道）和着陆坡三部分组成，其中助滑道半径OA与竖直线OB夹角为60。若比赛

2、中，质量m=60kg的运动员从跳台A点以初速度v0=2m/s滑下，到达B点后水平飞出，落在着陆坡上的P点。已知A、B间高度h=30m，B、P间距离s=75m，着陆坡倾角=37，运动员受到的空气阻力不计，g取10m/s2，sin37=0.6。以下正确的是（）A运动员从B运动到P的时间为2sB运动员到达B点时对助滑道的压力为1000NC运动员在AB段运动过程中克服阻力所做的功为6100JD运动员在AB段运动过程中克服阻力所做的功为6150J3如图所示，带正电小球静止在水平面上A点，BC为竖直放置的14圆弧，圆弧与水平面相切，今在空间内加上水平向左的匀强电场。已知：电场力大小等于重力，均为10N，圆

3、弧半径为0.3m，AB间距离为0.1m，不计空气和摩擦阻力。小球从静止出发到再次回到水平面的过程中（）A从B到C速率一直增加B动能最大值为1JC距水平面的最大高度为0.1mD再次回到水平面时与A点相距1.3m4一只皮球从离地面一定高度由静止释放，其受到空气阻力的大小与速度平方成正比。下列描写皮球在下落过程中速度v、加速度a与下落时间t的关系图像，皮球克服空气阻力做功、皮球动能E与下落高度h的关系图像，可能正确的是（）ABCD二、多选题5如图所示，可视为质点的a、b两球的质量均为m，a球从倾角为45的光滑固定斜面顶端无初速度下滑，b球同时从斜面顶端以速度v0水平抛出，以下说法正确的是（）A落地前

4、，a、b两球都做匀变速运动B落地前的瞬间，a球的速率小于b球的速率C落地前的运动过程中，二者加速度始终相同Da、b两球同时落地6如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带M和N，传送带M、N做匀速直线运动的速度大小分别为0.6m/s、0.8m/s，方向均已在图中标出，一小煤块（视为质点）离开传送带M前已经与传送带M的速度相同，并平稳地传送到传送带N上。小煤块的质量为1kg，与传送带N的动摩擦因数为0.2，取重力加速度大小g=10m/s2，传送带N的宽度足够大。下列说法正确的是（）A小煤块传送到传送带N前的瞬间，相对传送带N的速度大小为1.4m/sB小煤块传送到传送带N上后，经0.5s与

5、传送带N保持相对静止C小煤块在传送带N上滑动的划痕是直线，其长度为0.25mD小煤块在传送带N上滑动的过程中，因摩擦产生的热量为1J7冬奥会上有一种女子单板滑雪U形池项目，如图所示为U形池模型，池内各处粗糙程度相同，其中a、c为U形池两侧边缘，且在同一水平面，b为U形池最低点。某运动员从a点上方高的O点自由下落由左侧切线进入池中，从右侧切线飞出后上升至最高位置d点（相对c点高度为2）。不计空气阻力，重力加速度为g，则运动员（）A运动员由a到c的过程中，在ab段克服摩擦力做的功大于在bc段克服摩擦力做的功B运动员从d返回经b恰好到达a点C运动员从d返回经b一定能越过a点再上升一定高度D运动员第一

6、次过b点对轨道的压力大于第二次过b点对轨道的压力三、综合题8图甲冰壶比赛的场地，示意图如图乙所示。某次比赛，蓝队冰壶Q停在距离圆垒圆心O左侧 x=1m 处，红队运动员手推冰壶P至投掷线 AB 处释放，此时，冰壶P的速度为 2.4m/s ，方向水平向右，队友可以通过毛刷擦拭冰壶P前方冰面减少动摩擦因数，P向前运动与冰壶Q相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间Q获得的速度是P碰前瞬间速度的 34 ，圆垒半径为 r=1.8m ，圆心O与投掷线 AB 的距离为 28.5m 。运动中，P、Q与O始终处于同一直线上。两冰壶材料规格均相同且可视为质点。毛刷擦拭冰面前后，冰壶与冰面间的动摩擦因数分别为 1=0.01 和

7、 2=0.009 ，重力加速度 g=10m/s2 。 （1）冰壶P在碰撞前后瞬间的速度大小之比是多少？（2）两冰壶均停止后，冰壶在圆垒内且到O点距离较小的一方获胜。红队运动员在P碰上Q前，用毛刷擦拭冰面的长度应满足什么条件才可赢得比赛？（P碰上Q后，假设运动员不再擦拭冰面）9如图所示，ABC为金属杆做成的轨道，固定在竖直平面内轨道的AB段水平粗糙，BC段光滑，由半径为R的两段14圆弧平滑连接而成一质量m=0.2kg的小环套在杆上，在F1.8N的恒定水平拉力作用下，从A点由静止开始运动，经时间t=0.4s到达B点，然后撤去拉力F，小环沿轨道上滑，到达C处恰好掉落做自由落体运动小环与水平直杆间动摩

8、擦因数=0.4，重力加速度g取10m/s2求：（1）小环到达B点时的速度大小；（2）圆弧的半径R；（3）小环从C处下落到与AB等高处所用的时间10如图所示，滑块质量为m，因轻质细绳的牵引而沿水平导轨滑动，另一端缠在半径为r的鼓轮O上，鼓轮在把手摇动下以角速度匀速转动。滑块在绳牵引下从A处运动到B处，绳与水平方向的夹角分别为30、45。不计一切阻力，求：（1）鼓轮边缘的线速度v；（2）滑块从A处运动到B处的时间t；（3）滑块从A处运动到B处，绳对滑块所做的功W。11今年四月份以来，邯郸市新冠疫情形势严峻，疫情无情人有情，社会各界纷纷捐款捐物助力我市抗击疫情。志愿者利用一个L=9m长的木板，将高处

9、的捐助物资运送至水平地面（示意图如图甲）。高处的志愿者将质量为10kg的物资（可视为质点）从木板的上端无初速释放，物资与木板之间的动摩擦因数1=14，木板与水平地面的夹角为37（sin37=0.6，cos37=0.8）。重力加速度g=10m/s2，求：（1）物资到达地面时的速度大小；（2）物资到达地面的速度超过2m/s会对物资造成损坏，正在参加义务志愿者服务的我市高三学生小华，提出可将长为s=7m的一块粗帆布包裹在木板上，以使物资到达地面时的速度不超过2m/s，装置可以简化为图乙。物资与粗帆布间的动摩擦因数2=67，则粗帆布下端距离木板底端距离d的取值范围是多少？12如图所示，一足够长的水平传

10、送带以v4m/s的速度顺时针转动，现将一质量为m1kg的小物块（可视为质点）以v02m/s的速度从左端水平滑上传送带，当小物块运动到距离传送带左端的距离L4m时，由于某种故障，传送带立即以大小为a04m/s2的加速度做匀减速运动直至停止转动。已知小物块与传送带之间的动摩擦因数0.25，重力加速度g10m/s2：（1）小物块从滑上传送带到运动L4m的位移所需要的时间；（2）小物块在传送带上运动的整个过程中，小物块和传送带系统因摩擦产生的热量Q。13滑板是第24届北京冬奥会上一个很精彩的项目。如图所示为滑板运动的训练场地：一半径为R的冰制竖直圆弧最低点C，最高点D，D点切线竖直，圆弧左端与倾角为的

11、冰制斜面相切，为保证运动员的安全，在上AB间铺有长度为4L防滑材料，当长度为L的滑板全部处于AB内时，恰能保持静止，其余部分摩擦不计。一次训练时，教练员在AB之间推动运动员到滑板离开B点，运动员从D点滑出，竖直上升到最高点E，下落后沿轨道返回。运动员和滑板总质量为m，运动员始终站在滑板的正中，板对斜面压力均匀。滑板长度和运动员身高远小于圆弧半径，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，不计空气阻力。试求：（1）防滑材料与滑板之间的动摩擦因数；（2）运动员在圆轨道最低点C受到轨道支持力的大小；（3）为保证运动员在滑道上只做往返一次滑行，滑板离开B点时的速度。答案解析部分1【答案】A2【答

12、案】B3【答案】D4【答案】C5【答案】A,B6【答案】B,C7【答案】A,C,D8【答案】（1）解：假设冰壶的质量为m，冰壶P碰上Q前瞬间的速度为v，碰后瞬间P的速度为 v1 、Q的速度为 v2 ，由题意有 v2=34vP、Q碰撞过程，由动量守恒得 mv=mv1+mv2解得 v1=14v碰前瞬间速度与两冰壶碰撞后瞬间红队冰壶的速度之比是4：1（2）解：若冰壶P最终停在O点左侧，红队获胜，则必须冰壶Q停在O点右侧，且冰壶P到O点的距离小于Q到O点的距离，即 1mgs1=012mv121mgs2=012mv22xs10.8m/s假设红队用毛刷擦拭冰面的长度为s，P从起滑到与Q发生碰撞前的过程，有

13、 12mv212mv02=1mg(Lxs)2mgs解得 s19m若冰壶P最终停在O点右侧，由于 v1v2 ，则冰壶P离O点距离一定比Q离O点的距离近，只需保证P停在圆垒区域内即可，即 12mv121mg(x+r)把 v1=14v代入解得 v0.814m/s又因为冰壶P的初速度为 2.4m/s0.814m/s因此 v0.814m/s恒成立，即擦拭冰面的最大长度可以达到 s=Lx=27.5m综上分析，红队用毛刷擦拭冰面的长度只要大于 19m 即可赢得比赛9【答案】（1）解：在A点小环受重力G、支持力N、外力F和摩擦力f 小环在AB段受恒力作用，做匀加速运动，Ff=maf=N=mg，解得：a=Fmg

14、m=1.80.80.2m/s2=5m/s2则vB=at=50.4 m/s =2.0m/s（2）解： 因BC轨道光滑，小环在BC段运动时只有重力做功，机械能守恒 小环恰好能通过C点，则在C点速度为零12mvB2=mg2R解得：R=vB24g=22410m=0.1m（3）解：由于小环做自由落体运动，有=2R=12gt2解得：t=4Rg=0.2s10【答案】（1）解：鼓轮边缘的线速度为v=r（2）解：如图所示，根据几何关系可知滑块从A处运动到B处的过程中鼓轮卷起的细绳长度为l=3r(r+153602r)=(3112)r所以滑块从A处运动到B处的时间为t=lv=1231212（3）解：设滑块在A、B两

15、处时的速度大小分别为vA、vB，根据运动的合成与分解可得vAcos30=vvBcos45=v解得vA=2r3vB=2r根据动能定理可得滑块从A处运动到B处，绳对滑块所做的功为W=12mvB212mvA2=13m2r211【答案】（1）解：由牛顿运动定律得mgsin1mgcos=ma解得a=4m/s2由位移速度公式得v20=2aL解得v=62m/s（2）解：铺上粗帆布后，根据动能定理，只要物资能滑到木板的底端，那么粗帆布铺设的位置对末速度无影响，由动能定理判断此时物资滑到木板的底端的速度mgLsin1mgcos(Ls)2mgcoss=12mv2解得v=2m/s恰好不超过2m/s，为保证物资能够滑

16、离粗帆布，需使物资滑离粗帆布下端时速度大于0，由动能定理(mgsin1mgcos)(Lds)（2mgcosmgsin）s0解得0da1，则物块相对传送带向前滑动，当传送带和物块都停止运动时相对位移x=v22a1v22a0=1.2m则摩擦生热Q2=mgx=3J总热量为Q=Q1+Q2=5J13【答案】（1）解：防滑材料与滑板之间的动摩擦因数为，根据平衡条件可得mgcos=mgsin解得=tan（2）解：设运动员在圆轨道最低点C的速度大小为vC，对运动员从C到E的过程，根据机械能守恒定律有12mvC2=32mgR设运动员在圆轨道最低点C受到轨道支持力的大小为FN，根据牛顿第二定律有FNmg=mvC2

17、R解得FN=4mg（3）解：保证运动员在滑道上只做往返一次滑行，设滑板离开B点时的最小速度为v1，则运动员返回AB时，滑板右端恰好可以与B点重合。由题意可知，滑板与AB接触长度为x时，其所受滑动摩擦力大小为Ff=xLmgcos由上式可知Ff-x图像为一条过原点的倾斜直线，图像与坐标轴所围的面积表示Ff做功的绝对值，所以从滑板刚进入AB区域到恰好全部进入AB区域的过程中，其所受滑动摩擦力做的功为Wf=12Lmgcos由动能定理得 012mv12=mgLsin+Wf解得v1=3gLsin设滑板离开B点时的最大速度为v2，则运动员返回AB时，滑板左端恰好可以与A点重合。由动能定理得012mv22=4mgLsin3mgLcos+Wf解得v2=15gLsin所以为保证运动员在滑道上只做往返一次滑行，滑板离开B点时的速度应满足3gLsinv15gLsin