2021年高考物理模擬題精練專題6

2021年高考物理100考點(diǎn)最新模擬題千題精練

第六部分機(jī)械能

專題6.8動(dòng)能定理

選擇題

1.（2020江蘇揚(yáng)州一模）將一物體豎直向上拋出，不計(jì)空氣阻力。用x表示物體運(yùn)動(dòng)的路程，t表示物體

運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，Ek表示物體的動(dòng)能，下列圖象正確的是（）

【參考答案】B

【名師解析】不計(jì)空氣阻力，所以整個(gè)過程只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理有-mgx=Ek-Ek。，Ek。表示物體的初

動(dòng)能，所以Ek=-mgx+Ek。.則Ek與x成一次函數(shù)關(guān)系。當(dāng)Ek=0后，物體開始下降，動(dòng)能又隨路程均勻增加，

故B正確，ACD錯(cuò)誤。

【關(guān)鍵點(diǎn)撥】。

根據(jù)動(dòng)能定理可以得到物體的動(dòng)能與物體的位移關(guān)系，但物體的動(dòng)能為零后，并不能保持靜止，會(huì)下降，

其動(dòng)能會(huì)增加，所以動(dòng)能先是隨路程減小，后隨路程均勻增加。

關(guān)于圖象問題，找到圖象的函數(shù)關(guān)系是解題的關(guān)鍵所在，對(duì)本題來說，一定要看清楚是動(dòng)能與路程的關(guān)系

圖象，不是位移。

2、（2017.江西三市六校聯(lián)考）如圖所示，兩質(zhì)量均為m=lkg的小球1、2（可視為質(zhì)點(diǎn)）用長(zhǎng)為L(zhǎng)=1。m的

輕質(zhì)桿相連，水平置于光滑水平面上，且小球1恰好與光滑豎直墻壁接觸，現(xiàn)用力F豎直向上拉動(dòng)小球1,當(dāng)

桿與豎直墻壁夾角0=37。時(shí)，小球2的速度大小v=1.6m/s,5吊37。=0.6,g=10m/s2,則此過程中外力F所

做的功為（）

A.8JB.8.72J

C.10JD.9.28J

【參考答案】C

【名師解析】.當(dāng)桿與豎直墻壁夾角0=37。時(shí)，設(shè)小球1的速度為V”將小球1、2的速度沿桿方向和垂直

3

桿方向分解，則有Vicos37-vcos53。，所以vi=>=1.2m/s,取兩小球和輕質(zhì)桿為整體，則由動(dòng)能定理知

2

Wp-mgLcos37°=1mvT+|mv,聯(lián)立并代入數(shù)值得WF=10J,C對(duì).

3.取水平地面為重力勢(shì)能零點(diǎn).一物塊從某一高度水平拋出，在拋出點(diǎn)其動(dòng)能為重力勢(shì)能的3倍.不

計(jì)空氣阻力.該物塊落地時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為（）

?兀c兀

A-8B6

C冗c兀

C14D3

【參考答案】B

【名師解析】.平拋運(yùn)動(dòng)過程中，物體的機(jī)械能守恒，初始狀態(tài)時(shí)動(dòng)能為勢(shì)能的3倍，而落地時(shí)勢(shì)能全

部轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，可以知道平拋初動(dòng)能與落地瞬間動(dòng)能之比為3：4,那么落地時(shí)，水平速度與落地速度的比

值為?。?,那么落地時(shí)速度與水平方向的夾角為去選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)，B正確.

4.（2016?贛南五校高三第一次考試）2015年7月底，國際奧委會(huì)投票選出2022年冬奧會(huì)承辦城市為北

京。跳臺(tái)滑雪是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一，跳臺(tái)滑雪可抽象為在斜坡上的平拋運(yùn)動(dòng)，如圖所示，設(shè)可視為質(zhì)

點(diǎn)的滑雪運(yùn)動(dòng)員，從斜坡頂端O處以初速度w水平拋出，在運(yùn)動(dòng)過程中恰好通過尸點(diǎn)，OP與水平方向夾

角為37。，則滑雪運(yùn)動(dòng)員到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與從。點(diǎn)拋出時(shí)的動(dòng)能比值為（不計(jì)空氣阻力，sin37。=0.6,cos

【參考答案】C

【名師解析】由題圖知tan37。=卜崇解得滑雪運(yùn)動(dòng)員在P點(diǎn)時(shí)豎直速度滑雪運(yùn)動(dòng)員

到達(dá)P點(diǎn)的動(dòng)能從。點(diǎn)拋出時(shí)的動(dòng)能扁所以滑雪運(yùn)動(dòng)員到達(dá)P點(diǎn)時(shí)

的動(dòng)能與從O點(diǎn)拋出時(shí)的動(dòng)能比值為1子3，選項(xiàng)C正確。

5.（2016?山東濟(jì)寧高三月考）子彈的速度為u,打穿一塊固定的木塊后速度剛好變?yōu)榱?。若木塊對(duì)子彈

的阻力為恒力，那么當(dāng)子彈射入木塊的深度為其厚度的三分之一時(shí)，子彈的速度是（）

A.|vB.fv

【參考答案】D

【名師解析】設(shè)木塊的厚度為d，木塊對(duì)子彈的作用力為F，打穿木塊時(shí)，由動(dòng)能定理得，—Fd=Q-

上加；打穿其厚度的三分之一時(shí)，由動(dòng)能定理得：一＜=品/一57，，聯(lián)立解得/=坐,，故選項(xiàng)D正確。

6.升降機(jī)底板上放一質(zhì)量為100kg的物體，物體隨升降機(jī)由靜止開始豎直向上移動(dòng)5m時(shí)速度達(dá)到4

m/s,則此過程中（g取10m/s2）（）

A.升降機(jī)對(duì)物體做功5800J

B.合外力對(duì)物體做功5800J

C.物體的重力勢(shì)能增加500J

D.物體的機(jī)械能增加800J

【參考答案】A

【名師解析】根據(jù)動(dòng)能定理得W可解得卯升=5800J,A正確；合外力做的功為%IV2

=1xl00x42J=800J,B錯(cuò)誤；物體的重力勢(shì)能增加100x10x5J=5000J,C錯(cuò)誤；物體的機(jī)械能增

加△E=F〃=W"=5800J,D錯(cuò)誤。

7.（2016?遼寧大連高三月考）如圖所示，與水平面夾角為銳角的斜面底端A向上有三個(gè)等間距點(diǎn)B、C和。,

即AB=8C=C￡?,。點(diǎn)距水平面高為從小滑塊以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。若斜面光滑，

則滑塊到達(dá)。位置時(shí)速度為零；若斜面AB部分與滑塊有處處相同的摩擦，其余部分光滑，則滑塊上滑到C

位置時(shí)速度為零，然后下滑。己知重力加速度為g,則在AB有摩擦的情況下（）

2

A.從C位置返回到A位置的過程中，克服阻力做功為京*6

B.滑塊從B位置返回到A位置的過程中，動(dòng)能變化為零

C.滑塊從C位置返回到B位置時(shí)的動(dòng)能為

2

D.滑塊從B位置返回到A位置時(shí)的動(dòng)能為尋處〃

【參考答案】BC

【名師解析】由于A、B、C和。相鄰等間距，A、B、C和。所處的高度均勻變化，設(shè)A到8重力做

功為也，從4到D,根據(jù)動(dòng)能定理，有3WG=0一品味若斜面AB部分與滑塊間有處處相同的摩擦，設(shè)克

服摩擦力做功叼，根據(jù)動(dòng)能定理，有2%—助=0—%島聯(lián)立解得也=一叼，所以從C位置返回到A位

置的過程中克服阻力做功*Jg〃，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從8位置返回到A位置時(shí)因?yàn)?=叼，所以動(dòng)能的變化為

零，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；設(shè)滑塊下滑到8位置時(shí)速度大小為up,根據(jù)動(dòng)能定理，有也=3〃矗=gwg/n

選項(xiàng)C正確。

8.（2016?山東濟(jì)南高三月考）某物塊以80J初動(dòng)能從固定斜面底端上滑，以斜面底端為零勢(shì)能參考平面,

到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)物塊的重力勢(shì)能為60J。物塊在斜面上滑動(dòng)過程中，當(dāng)動(dòng)能和勢(shì)能恰好相等時(shí)，其機(jī)械能可能

為（）

480320

A7JoR?9J

C.20JD.48J

【參考答案】A

【名師解析】設(shè)斜面的傾角為仇物塊從底端上滑到最高點(diǎn)的位移為x,物塊的質(zhì)量為M物塊受到的

滑動(dòng)摩擦力為6，由動(dòng)能定理可得，一/ngxsin。一F>=0—Eko，又物塊在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能Ep=,*gxsin

60J,解得，F(xiàn)/=20J,gsin8=30若物塊上滑距離為為時(shí)，其動(dòng)能和重力勢(shì)能相等，有2〃?gxisin。+6刈

44480

=40，聯(lián)立解得，X）=yXo由功能關(guān)系得，E=2〃?gxisin?=2x,.,”gxsin6=1廠J,A正確。

9.（多選）如圖1所示，電梯質(zhì)量為M,在它的水平地板上放置一質(zhì)量為，"的物體。電梯在鋼索的拉力

作用下豎直向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電梯的速度由0增加到也時(shí);上升高度為，，則在這個(gè)過程中，下列說法或

表達(dá)式正確的是（）

I-I

A.對(duì)物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為WN=/M，其中WN為支持力的功

B.對(duì)物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為WG=0,其中W*為合力的功

C.對(duì)物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為WN—涕一/〃而，其中WN為支持力的功

D.對(duì)電梯，其所受合力做功為5/日一3M而

【參考答案】CD

【名師解析】電梯上升的過程中，對(duì)物體做功的有重力〃悔、支持力FN，這兩個(gè)力的總功才等于物

體動(dòng)能的增量公民=品記一%*，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；對(duì)電梯，無論有幾個(gè)力對(duì)它做功，由動(dòng)能定

理可知，其合力的功一定等于其動(dòng)能的增量，故選項(xiàng)D正確。

10.如圖2所示，小物塊從傾角為。的傾斜軌道上A點(diǎn)由靜止釋放滑下，最終停在水平軌道上的B點(diǎn)，

小物塊與水平軌道、傾斜軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，A、B兩點(diǎn)的連線與水平方向的夾角為a,不計(jì)物

塊在軌道轉(zhuǎn)折時(shí)的機(jī)械能損失，則動(dòng)摩擦因數(shù)為()

O

A.tan0B.tana

C.tan(^+a)D.tan(0—a)

【參考答案】B

【名師解析】如圖所示，設(shè)3、。間距離為4點(diǎn)離水平面的高度為近4、。間的水平距離為小

物塊的質(zhì)量為，〃，在物塊下滑的全過程中，應(yīng)用動(dòng)能定理可得，"g/?—“zngcos9--^-g—fimg-s1=0,解得〃=

1.(2020江蘇無錫期末)如圖甲所示，靜止在水平地面上一個(gè)質(zhì)量為〃『4依的物體，其在隨

位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng)，推力/隨位移x變化的圖象如圖乙所示。已知物體與地

面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為「0.5,g=10〃z/s2.求：

(1)運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度大小為多少；

(2)距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)時(shí)物體的速度達(dá)到最大；

(3)物體最終停在何處？

-^T~l

甲

【名師解析】

(1)由牛頓第二定律得五加-卬心="?。，其中產(chǎn)"尸100N,

解得：a=20m/s2^

(2)由圖象得出，推力尸隨位移無變化的豎直關(guān)系為：F=100-25%,

速度最大時(shí)，物體的加速度為零，則K=R"g=2()N,

解得:x=3.2m；

(3)F與位移x的關(guān)系圖線圍城的面積表示/所做的功，即叩尸=7與=200/，

對(duì)全程運(yùn)動(dòng)動(dòng)能定理得WF-H〃?gx,"=0,解得：%=10〃?；

答：(1)運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度大小為20w/52；

(2)距出發(fā)點(diǎn)32”時(shí)物體的速度達(dá)到最大；

(3)物體最終停在據(jù)出發(fā)點(diǎn)10〃?處；

【關(guān)鍵點(diǎn)撥】(1)當(dāng)推力F最大時(shí)，加速度最大，根據(jù)牛頓第二定律求出物體的最大加速度。

(2)當(dāng)推力大于摩擦力，物體做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)推力小于摩擦力，物體做減速運(yùn)動(dòng)，可知推力等于摩擦力時(shí)，

速度最大。結(jié)合推力與位移的關(guān)系式得出速度最大時(shí)經(jīng)歷的位移。

(3)/與位移關(guān)系圖線圍成的面積表示F所做的功，對(duì)全過程運(yùn)用動(dòng)能定理，抓住動(dòng)能的變化量為零，求

出物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移。

本題考查了牛頓第二定律和動(dòng)能定理的綜合運(yùn)用，知道尸-x圖線圍成的面積表示尸做功的大小。

2.(2019山東濰坊教科院模擬)如圖是過山車的部分模型圖.模型圖中光滑圓形軌道的半徑R=8.1m,該光

滑圓形軌道固定在傾角為a=37。斜軌道面上的Q點(diǎn)，圓形軌道的最高點(diǎn)A與P點(diǎn)平齊，圓形軌道與斜軌道

之間圓滑連接.現(xiàn)使小車(視作質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)以一定的初速度沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，已知斜軌道面與小車間的

動(dòng)摩擦因數(shù)為"=10/81,不計(jì)空氣阻力，過山車質(zhì)量為20依，取g=10m/s2,疝37°=0.6,cos37°=0.8.若小車

恰好能通過圓形軌道的最高點(diǎn)A處，求：

（1）小車在A點(diǎn)的速度為多大；

（2）小車在圓形軌道的最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力為重力的多少倍;

（3）小車在P點(diǎn)的動(dòng)能.

【名師解析】（1）設(shè)小車經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的臨界速度為以，

2

由mg=m—,

R

解得：w=9m/s

（2）從5到A,根據(jù)動(dòng)能定理有：?mg-2R=5"w/一而VB2,

2

在B點(diǎn),FN-mg=m—,

R

解得FN=6mg,

由牛頓第三定律可知，小車對(duì)軌道的壓力等于6mg.

11

（3）對(duì)P到A,根據(jù)動(dòng)能定理得，-nmgxp0sina=，"?》M2一加加，

其中xpQsina=R+Rcosa,

1

解得：2m1^=12905.

答：（1）小車在A點(diǎn)的速度為9"心；

（2）小車在圓形軌道的最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力為重力的6倍；

（3）小車在尸點(diǎn)的動(dòng)能為1290J

3.（8分）如圖，在水平軌道右側(cè)固定半徑為R的豎直圓槽形光滑軌道，水平軌道的PQ段鋪設(shè)特殊材

料，調(diào)節(jié)其初始長(zhǎng)度為/，水平軌道左側(cè)有一輕質(zhì)彈簧左端固定，彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài)?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)

的小物塊從軌道右側(cè)A點(diǎn)以初速度w沖上軌道，通過圓形軌道、水平軌道后壓縮彈簧，并被彈簧以原

速率彈回。已知R=0.4m,1=2.5m,vo=6m/s,物塊質(zhì)量m=lkg,與PQ段間的動(dòng)摩擦因數(shù)n=

0.4,軌道其它部分摩擦不計(jì)。取g=10m/s2.

求：（1）物塊第一次經(jīng)過圓軌道最高點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力；

（2）物塊仍以vo從右側(cè)沖上軌道，調(diào)節(jié)PQ段的長(zhǎng)度/,當(dāng)/長(zhǎng)度是多少時(shí)，物塊恰能不脫離軌道返回

A點(diǎn)繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng).

（A）

ph—i——HQ^

【名師解析】：(4分)

“1212

(1)對(duì)物塊，首次從A到B,有一，"g2R=5〃”B--mv0"

2

在B點(diǎn)，有：N、+mg=-

解得：N[=40N

根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮?0N,方向豎直向上。

(2)(4分)對(duì)物塊，從A點(diǎn)到第二次到達(dá)B點(diǎn)：

在B點(diǎn)，有：mg=——

R

解得:L=lm

4.如圖所示是某次四驅(qū)車比賽的軌道某一段。張華控制的四驅(qū)車(可視為質(zhì)點(diǎn))，質(zhì)量"?=1.0總，額定功率

為P=7W。張華的四驅(qū)車到達(dá)水平平臺(tái)上A點(diǎn)時(shí)速度很小(可視為0),此時(shí)啟動(dòng)四驅(qū)車的發(fā)動(dòng)機(jī)并直接使

發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到額定功率，一段時(shí)間后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)四驅(qū)車由平臺(tái)邊緣B點(diǎn)飛出后，恰能沿豎直光滑

圓弧軌道C￡>E上C點(diǎn)的切線方向飛入圓形軌道，且此時(shí)的速度大小為5m/s,NCOO=53°，并從軌道邊

緣E點(diǎn)豎直向上飛出，離開E以后上升的最大高度為力=0.85〃?。己知A8間的距離L=6〃?，四驅(qū)車在AB

段運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力恒為IN。重力加速度g取1(加/S2,不計(jì)空氣阻力，sin53°=0.8,COS53°=06，求：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)在水平平臺(tái)上工作的時(shí)間；

(2)四驅(qū)車對(duì)圓弧軌道的最大壓力。

/)

【參考答案】(1)t=\.5s；(2)Fe55.5N

【名師解析】

(1)滑塊滑到B點(diǎn)時(shí)的速度V?=Vccos53°=5x0.6m/s=3m/So

解得;t=1.5s.

(2)從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高過程中，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，有.：gm%?=mg(/i+/?-cos53o)(3分)

圓軌道的半徑/?=*加，設(shè)四驅(qū)車到達(dá)D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力最大，四驅(qū)車在。點(diǎn)速度為力,從。到。過程

3

22

中機(jī)械能守恒，有：-mVp--tnVc=mgR(\-cos53°)，F(xiàn)max-mg=m^-,(3分)

22R

代入數(shù)據(jù)得，四驅(qū)車對(duì)軌道的最大壓力乙儂=55.5N。(1分)

5、如圖8所示，在水平軌道右側(cè)安放一半徑為R