高考物理一轮复习：动能和动能定理

试卷更新日期：2024-09-13 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 下列物理量中属于矢量的是（　　）

A、动能 B、向心加速度 C、周期 D、频率

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2. 如图所示，在无人机加速上升阶段，关于其重力势能和动能变化描述正确的是（　　）

A、重力势能减少，动能增加 B、重力势能减少，动能减少 C、重力势能增加，动能增加 D、重力势能增加，动能减少

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3.
在“探究做功与物体速度变化的关系”的实验中，下列说法正确的是（）

A、小车必须平衡摩擦力 B、先释放小车，后接通打点（或电火花）计时器电源 C、当改变橡皮筋条数后，小车可以从不同位置释放 D、计算小车速度时可任选纸带上的测量点

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4. 下面是一些有关高中物理实验的描述，其中正确的是：（　　）

A、在“研究匀变速直线运动基本公式应用”实验中，需要平衡摩擦力 B、在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须用天平测物体的质量 C、在“验证力的平行四边形定则”实验中，只用一根弹簧秤无法完成 D、在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中不需要直接求出合外力做的功

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5. 如图所示，将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直墙上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是 $($ 　　 $)$

A、从抛出到撞墙，第二次球在空中运动的时间较短 B、篮球两次撞墙的速度可能相等 C、篮球两次抛出时速度的竖直分量可能相等 D、抛出时的动能，第一次一定比第二次大

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6. 改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下，汽车的动能是原来2倍的是（　　）

A、速度减半，质量增大到原来的2倍 B、质量减半，速度增大到原来的2倍 C、速度减为四分之一，质量增大到原来的4倍 D、质量减为四分之一，速度增大到原来的4倍

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7. 质量为 $0.2 kg$ 的玩具小车，速度由向左的 $3 m / s$ 变为向右的 $5 m / s$ ，取向左为正方向，则小车的动能变化量和动量变化量分别为（）

A、 $1.6 J$ ， $0.4 kg \cdot m / s$ B、 $3.4 J$ ， $0.4 kg \cdot m / s$ C、 $1.6 J$ ， $- 1.6 kg \cdot m / s$ D、 $3.4 J$ ， $- 1.6 kg \cdot m / s$

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8. 如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则（　　）

A、 $W = \frac{1}{2} m g R$ ，质点恰好可以到达Q点 B、 $W > \frac{1}{2} m g R$ ，质点不能到达Q点 C、 $W = \frac{1}{2} m g R$ ，质点到达Q点后，继续上升一段距离 D、 $W < \frac{1}{2} m g R$ ，质点到达Q点后，继续上升一段距离

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9. 如图，一个质量为m的小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放；滑块与斜面间动摩擦因数恒定，以水平地面为零势能面。则滑块滑至斜面底端时的动能E_k随斜面倾角θ变化的关系图像可能正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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10. 质量为1kg的物体在合外力F的作用下沿光滑水平面运动，速度的大小由2m/s增加到4m/s，此过程中合外力F做的功为（　　）

A、1J B、6J C、8J D、10J

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11. 如图甲所示，质量为 $0.1 kg$ 的物块初始时静止在倾角为 $30 °$ 的斜面上，施加给物块一沿斜面的恒定拉力F，使物块开始沿斜面运动，物块运动了 $2 m$ 时撤去拉力F。物块的动能 $E_{k}$ 随物块沿斜面上滑距离x变化的部分图像如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，取重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ 。下列说法正确的是（）

A、物块受到的滑动摩擦力大小为 $1.5 N$ B、恒定拉力F的大小为 $2.5 N$ C、物块与斜面间的动摩擦因数为 $\frac{\sqrt{3}}{3}$ D、物块运动到最高点后会沿斜面下滑

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12. 如图所示，一足够长的斜面的倾斜角为θ，边界AB和CD之间粗糙，其余光滑，且AD=BC=3L。有两块相同的矩形滑块E和F，每个滑块质量分布均匀且大小均为m，长度均为L，与粗糙区之间的动摩擦因数μ=2tanθ。两滑块紧靠在一起（不粘连）以初速度v₀垂直于边界AB冲入粗糙区，下列说法中错误的是（　　）

A、系统进入粗糙区的过程，当位移为L时，EF体系的速度最大 B、系统进入粗糙区的过程，E对F的弹力先增大后减小 C、滑块E的下边缘滑出边界CD的瞬间，滑块E和F分离 D、要保证两个滑块都滑出粗糙区域，v₀≥ $\sqrt{4 g L sin θ}$

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二、多项选择题

13. 以初速度v₀水平抛出一个质量为m的小球，小球下落高度为h时小球的速度为v，则在抛出过程中，人手对小球做的功为（　　）

A、 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2}$ B、 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2} + m g h$ C、 $\frac{1}{2} m v^{2} + m g h$ D、 $\frac{1}{2} m v^{2} - m g h$

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14. 如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为 $r_{1}$ ，线速度大小为 $v_{1}$ ；在远日点与太阳中心的距离为 $r_{2}$ ，线速度大小为 $v_{2}$ ．下列说法正确的是（　　）

A、哈雷彗星的线速度大小 $v_{1} : v_{2} = \sqrt{r_{2}} : \sqrt{r_{1}}$ B、哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比为 $r_{2}^{2} : r_{1}^{2}$ C、哈雷彗星轨道的半长轴与地球公转半径之比大于15 D、从2025年到2061年的时间内，哈雷彗星的动能不断增大

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15. 梅州到广深的梅龙高铁5月下旬完成全线焊轨。试车时动车从静止开始做匀加速运动，在发动机的功率达到额定值之前的一段时间内，已知动车所受阻力与速度成正比，下列关于动车运动的速度 v、动能 $E ₖ 、$ 牵引力 F、发动机的输出功率 P 与时间t的关系图像可能正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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16. 在高中物理实验中，下列说法中正确的是（）

A、在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值 B、在“验证力的平行四边形定则”实验中，采用的科学方法是等效替代法 C、在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，最好用直尺直接测量弹簧的伸长量 D、库仑定律是实验定律

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17. 两根足够长的导轨由上下段电阻不计，光滑的金属导轨组成，在M、N两点绝缘连接，M、N等高，间距L = 1m，连接处平滑。导轨平面与水平面夹角为30°，导轨两端分别连接一个阻值R = 0.02Ω的电阻和C = 1F的电容器，整个装置处于B = 0.2T的垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，两根导体棒ab、cd分别放在MN两侧，质量分为m₁ = 0.8kg，m₂ = 0.4kg，ab棒电阻为0.08Ω，cd棒的电阻不计，将ab由静止释放，同时cd从距离MN为x₀ = 4.32m处在一个大小F = 4.64N，方向沿导轨平面向上的力作用下由静止开始运动，两棒恰好在M、N处发生弹性碰撞，碰撞前瞬间撤去F，已知碰前瞬间ab的速度为4.5m/s，g = 10m/s²（）

A、ab从释放到第一次碰撞前所用时间为1.44s B、ab从释放到第一次碰撞前，R上消耗的焦耳热为0.78J C、两棒第一次碰撞后瞬间，ab的速度大小为6.3m/s D、两棒第一次碰撞后瞬间，cd的速度大小为8.4m/s

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三、非选择题

18. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来探究做功与物体动能变化的关系，当地重力加速度为g．
(1)该小组成员用游标卡尺测得遮光条(如图乙所示)的宽度d=cm，用天平测得滑块与遮光条的总质量为M、钩码的质量为m．
(2)实验前需要调节气垫导轨使之水平，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10^-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速v=m/s(结果保留两位有效数字).
(3)在本次实验中为了确保细线拉力所做的功与钩码重力做的功近似相等，则滑块与遮光条的总质量M与钩码的质量m间应满足，本实验中还需要测量的物理量是(用文字说明并用相应的字母表示)．
(4)本实验中可通过改变钩码的质量测得多组数据并作出 $\frac{1}{{(Δ t)}^{2}}$ -m图象来进行探究，则下列图象中符合真实实验情况的是．

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19. 用如图所示装置可进行多个力学实验，根据所学物理知识回答以下问题。

(1)、下列说法正确的是（　　）

A、用此装置来“研究匀变速直线运动”时，长木板上表面必须光滑 B、此装置的电磁打点计时器需要220V交流电源。 C、用此装置来“探究加速度a与力F的关系”时，需要平衡摩擦力，且钩码的总质量应远大于小车的质量。 D、用此装置来“验证动量定理”时，需要平衡摩擦力，且钩码的总质量应远小于小车的质量。

(2)、用该装置“探究动能定理”实验中，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为 $x_{A}$ 、 $x_{B}$ 、 $x_{C}$ 。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，小车的质量为M， $M ≫ m$ 。从打O点到打B点的过程中，拉力所做的功 $W =$ ，小车动能变化量 $Δ E_{k} =$ 。

(3)、多次重复（2）问的实验过程发现，合力做的功总是稍大于动能的增加量，导致这一结果的原因可能是（写出1条可能的原因即可）。

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20. 某班级物理兴趣小组设计了不同的方案来探究动能定理。
甲同学设计的方案是用打点计时器探究小车动能的变化与拉力功的关系，实验装置如图所示
某次实验时，所用小车的质量为200g，钩码的质量为50g，木板已提前调整倾角以平衡摩擦力。得到的纸带如图所示，纸带上O、A、B、C、D为计数点，O点为小车开始运动时打下的点，相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，则打C点时小车动能为J；将钩码的重力作为小车所受的拉力，不计阻力影响，则在纸带由O运动到C的过程中，拉力对小车做的功为J。（均保留两位有效数字，取 $g = 10 m / s^{2}$ ）
此次实验没能得到“合外力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化”的结论，原因是。

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21. 如图所示，斜面 $AC$ 长 $L = 1 m$ ，倾角 $θ = 37 °$ ， $C D$ 段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量为 $m = 2 kg$ 的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下，小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为 $μ = 0.5$ 。不计空气阻力， $g = 10 m / s^{2}$ ， $\sin 37 ° = 0.6, \cos 37 ° = 0.8$ 。求：
（1）小物块在斜面上运动时的加速度a是多大；
（2）小物块滑到斜面底端C时的速度v是多大；
（3）小物块在水平地面上滑行的最远距离x。

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22. 如图所示，一质量为m的小球从半径为R的竖直四分之一圆弧轨道的顶端无初速释放，圆弧轨道的底端水平，离地面高度为R。小球离开圆弧轨道的底端又通过水平距离R落到地面上，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）小球刚到圆弧轨道底端时对轨道的压力；
（2）小球在圆弧轨道上受到的阻力所做的功。

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23. 冰滑梯是东北地区体验冰雪运动乐趣的设施之一，某冰滑梯的示意图如图所示。一游客从A点由静止沿滑道下滑，螺旋滑道的摩擦可忽略且AB两点的高度差为h，滑板与倾斜滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ，倾斜滑道的水平距离为 $L_{1}$ ， BC两点的高度差也为h。忽略游客经过轨道衔接处B、C点时的能量损失。求：
（1）游客滑至轨道B点时的速度 $v_{B}$ 的大小；
（2）为确保游客安全，水平滑道 $L_{2}$ 的最小长度。

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24. 托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，如图1，它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部产生的磁场可以把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内。如图2为该磁约束装置的简化模型，两个圆心均在O点，半径分别为R和3R的圆环将空间分成区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ内无磁场，区域Ⅱ内有方向垂直于纸面向里，大小为B的匀强磁场。一束不同速率、电量为 $+ q$ 、质量为m的带电粒子从O点沿着区域Ⅰ的半径方向射入环形的匀强磁场，不计一切阻力与粒子重力。

(1)、求能约束在此装置内的粒子的最大初动能 $E_{k 0}$ ；

(2)、求从射入环形磁场到第一次返回圆形区域Ⅰ，在区域Ⅱ运动的最长时间；

(3)、若粒子从图中O点沿x轴正方向射入环形磁场，每运动一段时间T后，再一次沿x轴正方向通过O点，则粒子初动能 $E_{k 1}$ 为多大时，粒子穿过区域Ⅰ和区域Ⅱ的边界次数最少，并求出T。

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25. 如图所示，有一个可视为质点的质量为 $m = 1$ kg的小物块，从光滑平台上的A点以 $v_{0} = 2$ m/s的初速度水平抛出，到达 $C$ 点时，恰好沿 $C$ 点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端 $D$ 点的质量为 $M = 1$ kg的长木板，已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，小物块与长木板间的动摩擦因数 $μ_{1} = 0.4$ ，木板下表面与水平地面之间的动摩擦因数为 $μ_{2} = 0.1$ ，圆弧轨道的半径为 $R = 0.4$ m， $C$ 点和圆心 $O$ 的连线与竖直方向的夹角 $θ = 60 °$ ，不计空气阻力，g取10m/s² ，求：

(1)、求小物块到C点的动能。

(2)、小物块滑到圆弧轨道末端 $D$ 点时的动能；

(3)、要使小物块不滑出长木板，木板的长度 $L$ 至少多长？

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