2021届高考物理二轮复习专题突破：专题二十五 动能定理的综合运用
试卷更新日期：2021-01-25 类型：二轮复习
一、单选题
-
1. 如图甲所示，A、B两个物体靠在一起，静止在光滑的水平面上，它们的质量分别为mA=1 kg、mB=3 kg，现用水平力FA推A，用水平力FB拉B，FA和FB随时间t变化关系如图乙所示，则（ ）
A、A，B脱离之前，A球所受的合外力逐渐减小 B、t=3 s时，A，B脱离 C、A，B脱离前，它们一起运动的位移为6m D、A，B脱离后，A做减速运动，B做加速运动2. 利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后小球由静止释放，同时开始计时，利用传感器和计算机获得弹性绳的拉力随时间的变化如图乙所示。根据图像提供的信息，下列说法正确的是（ ）
A、 、 时刻小球的速度最大 B、 、 时刻小球的动能最小 C、 、 时刻小球的运动方向相同 D、3. 物块在水平面上以初速度v0直线滑行，前进x0后恰好停止运动，已知物块与水平面之间的动摩擦因数为μ，且μ的大小与物块滑行的距离x的关系为μ=kx（k为常数），重力加速度为g，则（ ）A、 B、 C、 D、4. 物块在水平面上以初速度v0直线滑行，前进x0后恰好停止运动，已知物块与水平面之间的动摩擦因数为μ，且μ的大小与物块滑行的距离x的关系为μ=kx（k为常数），重力加速度为g。则（ ）A、 B、 C、 D、5. 直升机静止在空中通过绳索吊装石块箱时，石块箱在绳索的作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中石块箱的机械能E与其位移x变化关系的图象如图所示，其中 段为曲线， 段为直线，（忽略摩擦阻力和空气阻力）则（ ）
A、在 过程中绳索的拉力逐渐增大 B、在 过程中石块箱的动能一直增加 C、在 过程中石块箱的动能一直增加 D、在 过程中绳索的拉力一直不变6. 如图所示，OP是固定水平面，OQ为固定的竖直立柱，AB是靠在立柱上、倾角为 的斜面。一小物块(可视为质点）以大小为 的速度向左经过水平面上的P点后，最高能沿斜面滑行到斜面上的C点；现将斜面沿图中虚线A'B'(倾角为 ）靠在立柱上，小物块同样以速度 向左经过水平面上的P点，已知小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数处处相等且不为零，小物块通过水平面与斜面的交接处时速度大小不变，D、E为沿虚线A'B'放置的斜面上的两点，D与C在同一竖直线上，E与C在同一水平线上，则小物块能沿斜面滑行到的最高位置一定在（ ）
A、D点 B、D，E两点之间的某位置 C、E点 D、E点上方的某位置7. 2019年10月1日，在国庆70周年盛大阅兵式上，大国重器东风-17高超音速战略导弹震撼曝光！有限的资料显示，东风17高超音速导弹最大速度在6~25马赫之间，射程约为2000公里左右，其战斗部为十分前沿的带翼面承波体结构，通过弹体助推至大气层边缘，并以"打水漂"一样的方式进行滑跃飞行，突防能力极强。值得一提的是，这种"助推—滑翔"弹道由我国著名科学家钱学森在上个世纪末40年代首次推出，因此该弹道亦称"钱学森弹道"。已知东风-17质量为m，在一次试射机动变轨过程中，东风-17正在大气层边缘向东水平高速飞行，速度大小为12马赫（1马赫就是一倍音速，设为v），突然蛇形机动变轨，转成水平向东偏下37°角飞行，速度大小为15马赫。此次机动变轨过程中（ ）
A、合力对东风-17做功为81mv2 B、合力对东风-17做功为4.5mv2 C、合力对东风-17的冲量大小为9mv，方向竖直向下 D、合力对东风-17的冲量大小为3mv，方向向东偏下37°8. 民航客机的机舱一般都设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊构成的斜面，机舱中的人可沿该斜面滑行到地面上，示意图如图所示，某机舱紧急出口的舱门离气囊底端的竖直高度AB=3.2m，气囊构成的斜面长AC=4.0m。CD段为与斜面平滑连接的水平地面。若人从气囊上由静止开始滑下，人与气囊间的动摩擦因数、人与地面间的动摩擦因数均为0.4.不计空气阻力，g=10m/s2 ， 要使救护人员不被从气囊上滑下的人撞到，则救护人员距舱门正下方B点的安全距离是（ ）
A、6.4m B、7.2m C、8.0m D、10.0m二、多选题
-
9. 在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止，运动的v－t图象如图所示．设汽车的牵引力为F，摩擦力为f；全过程中牵引力做功W1 ， 克服摩擦力做功W2 ， 全程牵引力的冲量大小为I1 ， 摩擦力的冲量大小为I2 ． 则下列关系正确的是 （ ）
A、F：f ＝3：1 B、F：f ＝4：1 C、W1：W2＝1：1 D、I1：I2＝1：110. 如图所示，弹性绳一端固定于A点，另一端连接穿在竖直杆上质量为m的小球，B处是位于AM中点的光滑定滑轮，且AB距离等于弹性绳原长L，此时ABM在同一水平线上，弹性绳劲度系数 （g为重力加速度）。小球从M点由静止开始经过时间t滑到距M点为h的N点时速度恰好为零，球与杆间的动摩擦因数为μ=0.5。则从M到N的过程中（ ）
A、摩擦力对小球做的功为-mgh B、弹性绳对小球做的功为 C、弹性绳对小球的冲量大小为mgt D、小球下落 时，速度大小达到最大值11. 将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体 又落回地面。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示，取重力加速度g=10m/ ， 下列说法正确的有（ ）
A、抛出瞬间克服重力做功的瞬时功率为120W B、下降过程中重力做功为60J C、全过程中克服空气阻力做功24J D、空气阻力的大小为4N三、综合题
-
12. 如图所示，长为2L的轻杆OA可绕固定转轴O在竖直面内自由转动，A端固定一小球，B是轻杆的中点。细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过钉子C固定于B点。用手拉住小球使轻杆静止于水平位置，此时BC间细线长为2L，且细线与竖直方向夹角为60°。松手后，当轻杆逆时针转到竖直位置时，小物块的速度 。不计一切摩擦，重力加速度为g。求：
(1)、轻杆静止于水平位置时，钉子C受到细线作用力的大小F；(2)、轻杆由水平位置转到竖直位置的过程中，细线对小物块做的功W；(3)、小球的质量m。13. 如图（甲）所示，半径R=0.8m的光滑 圆弧轨道固定在竖直平面内，B为轨道的最低点，B点右侧的光滑的水平面上紧挨B点有一静止的小平板车，平板车质量M=2kg，长度l=1m，小车的上表面与B点等高，质量m=2kg的物块（可视为质点）从圆弧最高点A由静止释放，取g=l0m/s2。
(1)、求物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力；(2)、若物块与木板间的动摩擦因数0.3，求物块从平板车右端滑出时平板车的速度大小；(3)、若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化如图（乙）所示，求物块滑离平板车时的速率。14. 第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年由北京和张家口联合举办。高山滑雪是比赛项目之一，因其惊险刺激、动作优美深受观众喜爱。如图所示，为了备战北京冬奥会，一名滑雪运动员在倾角为θ的山坡滑道上进行训练，运动员及装备的总质量为m，山坡滑道底端与水平滑道平滑连接，滑雪板与山坡滑道及水平滑道间的动摩擦因数为常数。运动员从山坡滑道上某处由静止开始匀加速下滑，经时间t到达山坡滑道底端，滑下的路程为 x。继续在水平滑道上滑行了一段距离后静止。运动员视为质点，空气阻力可忽略不计，重力加速度为g。求：
(1)、滑雪运动员到达山坡滑道底端时速度v的大小；(2)、滑雪板与滑道间动摩擦因数μ的大小；(3)、整个过程中摩擦力所做的功W。15. 如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v- 图象．假设某次实验所得的图象如图乙所示，其中线段AB与v轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内v和 的关系；线段BC的延长线过原点，它反映了被提升重物在第二个时间段内v和 的关系；第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映．实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，此后物体做匀速运动．取重力加速度g=10m/s2 ， 绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计．
(1)、在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变．请分别指出第一个时间段内和第二个时间段内所有其他保持不变的物理量，并求出它们的大小；(2)、求被提升重物在第一个时间段内和第二个时间段内通过的总路程．16. 哈尔滨第24届世界大学生冬运会某滑雪道为曲线轨道，滑雪道长s=2.5×103m，竖直高度h=720m。运动员从该滑道顶端由静止开始滑下，经t=240s到达滑雪道底端时速度v=40m/s，人和滑雪板的总质量m=80kg，取g=10m/s2 ， 求人和滑雪板：(1)、到达底端时的动能；(2)、在滑动过程中重力做功的功率；(3)、在滑动过程中克服阻力做的功。17. 如图所示为某实验装置示意图，A，B、O在同一竖直线上，一根轻质弹性绳一端固定在天花板上A点，另一端绕过B处的定滑轮后系在一个质量为m = 0.8 kg的小物体上，小物体置于地面上O处时，弹性绳中弹力为 mg，将小物体向右推到O1点，OO1距离为x1 = 0.3 m，小物体由静止释放，并水平向左滑行，当小物体经过O点时与弹性绳脱离，之后恰能运动至M处，OM距离为s = 0.075 m，已知弹性绳原长等于AB距离，且始终不超过弹性限度，弹性势能为 ，∆l为形变量大小，小物体与地面的动摩擦因数为μ = 0.5，g = 10m/s2。求：
(1)、小物体运动到O位置时的速度大小v；(2)、弹性绳的劲度系数k；(3)、小物体的向左最大速度vm。18. 如图1所示的“滑滑梯”是小朋友喜爱的游戏活动．“滑滑梯”可简化为如图2所示的模型，斜面AB倾角 ，AD高 ，C点处有墙壁．一位小朋友（视为质点）从A点开始静止下滑，到达B点的速度大小 ．假定小朋友与AB、BC间的动摩擦因数相等，且在B点平滑过渡（不损失机械能）， ．求：
(1)、在滑行过程中，AB和BC对小朋友的支持力的大小之比；(2)、小朋友与AB间的动摩擦因数；(3)、为防止小朋友在C点撞墙，BC间的最小距离．19. 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为 图象，如图所示（除2s~10s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）。已知在小车运动的过程中，2s~14s时间段内小车的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行，小车的质量为 ，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变。求：
(1)、小车所受到的阻力；(2)、小车匀速行驶阶段的功率；(3)、小车在加速运动过程中（指图象中0~10秒内）位移的大小。20. 如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系，将某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角θ，实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示，g取10m/s2.，根据图像可求出：
(1)、物体的初速度是多少？(2)、物体与斜面间的动摩擦因数μ是多少？(3)、针对不同的斜面倾角θ，物体在斜面上能达到的位移x的最小值是多少？21. 如图所示，一条带有圆轨道的长直轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的水平直轨道相切，圆轨道的半径R=0.5m，滑块以一定的初速度从左侧水平直轨道滑入圆轨道，滑过最高点Q后再沿圆轨道滑出，进入右侧水平直轨道，已知图中P点左侧轨道均光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L=lm，滑块与各粗糙段间的动摩擦因数都为 =0.1，重力加速度g取10m/s2。
(1)、若滑块从左侧进入圆轨道的初速度为2 m/s，问滑块能否到达圆轨道的最高点Q；(2)、若滑块从左侧进入圆轨道，运动至图中E点，恰好与轨道无相互作用，已知过E点的半径与竖直方向夹角为 （ ），求进入圆轨道的初速度；(3)、若滑块从左侧进入圆轨道的初速度为5m/s，问滑块最终停在右侧轨道的何处?22. 冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地模型如下图所示。投掷线 距离圆心 为 。比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线 处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心 。为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，减小冰壶减速时的加速度。若不擦冰时，冰壶减速的加速度大小 ，擦冰面后加速度减小至 。在某次比赛中，运动员使冰壶 在投掷线中点处以 的速度沿虚线滑出。
(1)、若冰壶 滑出后不再采取任何措施，求冰壶停下时的位置距 点的距离。(2)、为使冰壶 能够沿虚线恰好到达圆心 点，冰壶滑出时运动员立刻进行擦冰，求运动员需要擦冰多少距离？23. 如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向左做匀减速运动，到达小A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m， ，小球质量为m=0.5kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，g取10m/s2。（ ， ）试求：
(1)、求摆线能承受的最大拉力为多大？(2)、要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数 的范围。24. 如图所示，轨道ABCDE是研究小球在竖直平面内做圆周运动的条件的简易装置，A到水平桌面的高度为H，最低点B处的入、出口靠近但相互错开，C是半径R=10cm的圆形轨道的最高点，DE部分水平，且恰好与圆形轨道的圆心O1等高，水平桌面上的点O2位于E点的正下方。经过多次实验发现，将一质量m=10g的小球从轨道AB上的某一位置A由静止释放，小球恰能沿轨道运动通过ABCDE到达E点，不计小球与轨道的摩擦阻力以及空气阻力。（g=10m/s2）
(1)、求出A到水平桌面的高度H，小球对圆轨道压力的最大值；(2)、若A距水平桌面高H1=0.3m，小球仍由静止释放，到达E点离开轨道后落在水平桌面上，求落点与O2之间的水平距离x；(3)、若小球仍从H1=0.3m处由静止释放，但DE到水平面的高度h可变，落点与O2之间的水平距离最大值。