專題08 動能定理及其應(yīng)用-五年（2020-2024）高考物理真題分類匯編（原卷版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題08動能定理及其應(yīng)用考點(diǎn)五年考情（2020-2024）命題趨勢考點(diǎn)1動能定理2021年全國卷；2022年重慶卷、天津卷、福建卷、湖南卷；2023山西卷等；動能定理作為高中物理中的一個重要概念，在高考命題中占有重要地位。近年來高考物理對動能定理的考查呈現(xiàn)以下幾個趨勢：考查頻率高：動能定理在高考中出現(xiàn)的頻率較高，且通常以計算題的形式出現(xiàn)，分值較大?？疾閮?nèi)容全面：高考命題會全面考查動能定理及其應(yīng)用，包括對動能定理表達(dá)式的理解、應(yīng)用動能定理解題的方法、以及與其他知識點(diǎn)的綜合應(yīng)用。聯(lián)系實(shí)際：高考物理試題會結(jié)合實(shí)際情境來考查動能定理，如體育運(yùn)動、交通運(yùn)輸、工程技術(shù)等問題，以增強(qiáng)試題的實(shí)用性和時代性?？疾槟芰Γ焊呖疾粌H考查學(xué)生對動能定理的理論知識，還包括對學(xué)生信息獲取與整理、批判性思維、實(shí)驗(yàn)探究、物理學(xué)術(shù)語言表達(dá)等方面能力的考查。創(chuàng)新題型：高考物理試題可能會出現(xiàn)一些新穎的題型，如與圖像結(jié)合的問題，考查學(xué)生從圖像中提取信息和分析問題的能力。實(shí)驗(yàn)探究：高考物理實(shí)驗(yàn)題可能會涉及動能定理的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理能力。綜上所述，高考物理對動能定理的考查呈現(xiàn)出理論與實(shí)際相結(jié)合、注重能力考查、題型創(chuàng)新等特點(diǎn)。學(xué)生在備考過程中需要全面理解動能定理的概念，掌握其應(yīng)用方法，并通過練習(xí)來提高解題能力和應(yīng)用水平。考點(diǎn)2動能定理的應(yīng)用2020年江蘇卷、浙江卷、全國卷；2021山東卷、遼寧卷、湖南卷、湖北卷、北京卷、山東卷、全國卷、福建卷；2022年廣東卷、江蘇卷、福建卷、全國卷、浙江卷；2023年浙江卷、江蘇卷等考點(diǎn)01動能定理1．（2023·山西）無風(fēng)時，雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會以恒定的速率豎直下落。一質(zhì)量為m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的過程中，克服空氣阻力做的功為（重力加速度大小為g）（）A．0 B．mgh C． D．2.（多選）（2022·重慶）一物塊在傾角為的固定斜面上受到方向與斜面平行、大小與摩擦力相等的拉力作用，由靜止開始沿斜面向下做勻變速直線運(yùn)動，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)處處相同。若拉力沿斜面向下時，物塊滑到底端的過程中重力和摩擦力對物塊做功隨時間的變化分別如圖曲線①、②所示，則（）A．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為B．當(dāng)拉力沿斜面向上，重力做功為時，物塊動能為C．當(dāng)拉力分別沿斜面向上和向下時，物塊的加速度大小之比為1∶3D．當(dāng)拉力分別沿斜面向上和向下時，物塊滑到底端時的動量大小之比為3.（2022·天津）冰壺是冬季奧運(yùn)會上非常受歡迎的體育項目。如圖所示，運(yùn)動員在水平冰面上將冰壺A推到M點(diǎn)放手，此時A的速度，勻減速滑行到達(dá)N點(diǎn)時，隊友用毛刷開始擦A運(yùn)動前方的冰面，使A與間冰面的動摩擦因數(shù)減小，A繼續(xù)勻減速滑行，與靜止在P點(diǎn)的冰壺B發(fā)生正碰，碰后瞬間A、B的速度分別為和。已知A、B質(zhì)量相同，A與間冰面的動摩擦因數(shù)，重力加速度取，運(yùn)動過程中兩冰壺均視為質(zhì)點(diǎn)，A、B碰撞時間極短。求冰壺A（1）在N點(diǎn)的速度的大?。唬?）與間冰面的動摩擦因數(shù)。4.（2022·福建）如圖，L形滑板A靜置在粗糙水平面上，滑板右端固定一勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧，彈簧左端與一小物塊B相連，彈簧處于原長狀態(tài)。一小物塊C以初速度從滑板最左端滑入，滑行后與B發(fā)生完全非彈性碰撞（碰撞時間極短），然后一起向右運(yùn)動；一段時間后，滑板A也開始運(yùn)動．已知A、B、C的質(zhì)量均為，滑板與小物塊、滑板與地面之間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為；最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。求：（1）C在碰撞前瞬間的速度大??；（2）C與B碰撞過程中損失的機(jī)械能；（3）從C與B相碰后到A開始運(yùn)動的過程中，C和B克服摩擦力所做的功。5.（2022·湖南）如圖（a），質(zhì)量為m的籃球從離地H高度處由靜止下落，與地面發(fā)生一次非彈性碰撞后反彈至離地h的最高處。設(shè)籃球在運(yùn)動過程中所受空氣阻力的大小是籃球所受重力的倍（為常數(shù)且），且籃球每次與地面碰撞的碰后速率與碰前速率之比相同，重力加速度大小為g。（1）求籃球與地面碰撞的碰后速率與碰前速率之比；（2）若籃球反彈至最高處h時，運(yùn)動員對籃球施加一個向下的壓力F，使得籃球與地面碰撞一次后恰好反彈至h的高度處，力F隨高度y的變化如圖（b）所示，其中已知，求的大?。唬?）籃球從H高度處由靜止下落后，每次反彈至最高點(diǎn)時，運(yùn)動員拍擊一次籃球（拍擊時間極短），瞬間給其一個豎直向下、大小相等的沖量I，經(jīng)過N次拍擊后籃球恰好反彈至H高度處，求沖量I的大小。6.（2021·全國）一籃球質(zhì)量為，一運(yùn)動員使其從距地面高度為處由靜止自由落下，反彈高度為。若使籃球從距地面的高度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球、球落地后反彈的高度也為。假設(shè)運(yùn)動員拍球時對球的作用力為恒力，作用時間為；該籃球每次與地面碰撞前后的動能的比值不變。重力加速度大小取，不計空氣阻力。求：（1）運(yùn)動員拍球過程中對籃球所做的功；（2）運(yùn)動員拍球時對籃球的作用力的大小?？键c(diǎn)02動能定理的應(yīng)用1.（2022·江蘇）某滑雪賽道如圖所示，滑雪運(yùn)動員從靜止開始沿斜面下滑，經(jīng)圓弧滑道起跳。將運(yùn)動員視為質(zhì)點(diǎn)，不計摩擦力及空氣阻力，此過程中，運(yùn)動員的動能與水平位移x的關(guān)系圖像正確的是（）A． B．C． D．2．（2021·山東）如圖所示，粗糙程度處處相同的水平桌面上有一長為L的輕質(zhì)細(xì)桿，一端可繞豎直光滑軸O轉(zhuǎn)動，另一端與質(zhì)量為m的小木塊相連。木塊以水平初速度出發(fā)，恰好能完成一個完整的圓周運(yùn)動。在運(yùn)動過程中，木塊所受摩擦力的大小為（）A． B． C． D．3.（2021·湖南）“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機(jī)的額定功率均為，若動車組所受的阻力與其速率成正比（，為常量），動車組能達(dá)到的最大速度為。下列說法正確的是（）A．動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運(yùn)動C．若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為，則動車組勻速行駛的速度為D．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間達(dá)到最大速度，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為4.（2021·湖北）如圖（a）所示，一物塊以一定初速度沿傾角為30°的固定斜面上滑，運(yùn)動過程中摩擦力大小f恒定，物塊動能Ek與運(yùn)動路程s的關(guān)系如圖（b）所示。重力加速度大小取10m/s2，物塊質(zhì)量m和所受摩擦力大小f分別為（）A．m=0.7kg，f=0.5N B．m=0.7kg，f=1.0NC．m=0.8kg，f=0.5N D．m=0.8kg，f=1.0N5．（2020·江蘇）如圖所示，一小物塊由靜止開始沿斜面向下滑動，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑連接，且物塊與斜面、物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為常數(shù)。該過程中，物塊的動能與水平位移x關(guān)系的圖象是（）A．B．C．D．6.（多選）（2022·福建）一物塊以初速度自固定斜面底端沿斜面向上運(yùn)動，一段時間后回到斜面底端。該物體的動能隨位移x的變化關(guān)系如圖所示，圖中、、均已知。根據(jù)圖中信息可以求出的物理量有（）A．重力加速度大小 B．物體所受滑動摩擦力的大小C．斜面的傾角 D．沿斜面上滑的時間7．（多選）（2022·全國）質(zhì)量為的物塊在水平力F的作用下由靜止開始在水平地面上做直線運(yùn)動，F(xiàn)與時間t的關(guān)系如圖所示。已知物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度大小取。則（）A．時物塊的動能為零B．時物塊回到初始位置C．時物塊的動量為D．時間內(nèi)F對物塊所做的功為8．（多選）（2021·遼寧）冰滑梯是東北地區(qū)體驗(yàn)冰雪運(yùn)動樂趣的設(shè)施之一、某冰滑梯的示意圖如圖所示，螺旋滑道的摩擦可忽略：傾斜滑道和水平滑道與同一滑板間的動摩擦因數(shù)μ相同，因滑板不同μ滿足。在設(shè)計滑梯時，要確保所有游客在傾斜滑道上均減速下滑，且滑行結(jié)束時停在水平滑道上，以下L1、L2的組合符合設(shè)計要求的是（）A．， B．，C．， D．，9．（多選）（2021·全國）一質(zhì)量為m的物體自傾角為的固定斜面底端沿斜面向上滑動。該物體開始滑動時的動能為，向上滑動一段距離后速度減小為零，此后物體向下滑動，到達(dá)斜面底端時動能為。已知，重力加速度大小為g。則（）A．物體向上滑動的距離為B．物體向下滑動時的加速度大小為C．物體與斜面間的動摩擦因數(shù)等于0.5D．物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長10．（2023·江蘇）如圖所示，滑雪道AB由坡道和水平道組成，且平滑連接，坡道傾角均為45°。平臺BC與緩沖坡CD相連。若滑雪者從P點(diǎn)由靜止開始下滑，恰好到達(dá)B點(diǎn)?；┱攥F(xiàn)從A點(diǎn)由靜止開始下滑，從B點(diǎn)飛出。已知A、P間的距離為d，滑雪者與滑道間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度為g，不計空氣阻力。（1）求滑雪者運(yùn)動到P點(diǎn)的時間t；（2）求滑雪者從B點(diǎn)飛出的速度大小v；（3）若滑雪者能著陸在緩沖坡CD上，求平臺BC的最大長度L。

11．（2023·浙江）一游戲裝置豎直截面如圖所示，該裝置由固定在水平地面上傾角的直軌道、螺旋圓形軌道，傾角的直軌道、水平直軌道組成，除段外各段軌道均光滑，且各處平滑連接。螺旋圓形軌道與軌道、相切于處．凹槽底面水平光滑，上面放有一無動力擺渡車，并緊靠在豎直側(cè)壁處，擺渡車上表面與直軌道下、平臺位于同一水平面。已知螺旋圓形軌道半徑，B點(diǎn)高度為，長度，長度，擺渡車長度、質(zhì)量。將一質(zhì)量也為的滑塊從傾斜軌道上高度處靜止釋放，滑塊在段運(yùn)動時的阻力為其重力的0.2倍。（擺渡車碰到豎直側(cè)壁立即靜止，滑塊視為質(zhì)點(diǎn)，不計空氣阻力，，）（1）求滑塊過C點(diǎn)的速度大小和軌道對滑塊的作用力大??；（2）擺渡車碰到前，滑塊恰好不脫離擺渡車，求滑塊與擺渡車之間的動摩擦因數(shù)；（3）在（2）的條件下，求滑塊從G到J所用的時間。12．（2022·浙江）如圖所示，在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量m的物塊a靜置于懸點(diǎn)O正下方的A點(diǎn)，以速度v逆時針轉(zhuǎn)動的傳送帶MN與直軌道AB、CD、FG處于同一水平面上，AB、MN、CD的長度均為l。圓弧形細(xì)管道DE半徑為R，EF在豎直直徑上，E點(diǎn)高度為H。開始時，與物塊a相同的物塊b懸掛于O點(diǎn)，并向左拉開一定的高度h由靜止下擺，細(xì)線始終張緊，擺到最低點(diǎn)時恰好與a發(fā)生彈性正碰。已知，，，，，物塊與MN、CD之間的動摩擦因數(shù)，軌道AB和管道DE均光滑，物塊a落到FG時不反彈且靜止。忽略M、B和N、C之間的空隙，CD與DE平滑連接，物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，取。（1）若，求a、b碰撞后瞬時物塊a的速度的大小；（2）物塊a在DE最高點(diǎn)時，求管道對物塊的作用力與h間滿足的關(guān)系；（3）若物塊b釋放高度，求物塊a最終靜止的位置x值的范圍（以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為正，建立x軸）。13．（2022·廣東）某同學(xué)受自動雨傘開傘過程的啟發(fā)，設(shè)計了如圖所示的物理模型。豎直放置在水平桌面上的滑桿上套有一個滑塊，初始時它們處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑塊從A處以初速度為向上滑動時，受到滑桿的摩擦力f為，滑塊滑到B處與滑桿發(fā)生完全非彈性碰撞，帶動滑桿離開桌面一起豎直向上運(yùn)動。已知滑塊的質(zhì)量，滑桿的質(zhì)量，A、B間的距離，重力加速度g取，不計空氣阻力。求：（1）滑塊在靜止時和向上滑動的過程中，桌面對滑桿支持力的大小和；（2）滑塊碰撞前瞬間的速度大小v1；（3）滑桿向上運(yùn)動的最大高度h。14．（2022·浙江）如圖所示，處于豎直平面內(nèi)的一探究裝置，由傾角=37°的光滑直軌道AB、圓心為O1的半圓形光滑軌道BCD、圓心為O2的半圓形光滑細(xì)圓管軌道DEF、傾角也為37°的粗糙直軌道FG組成，B、D和F為軌道間的相切點(diǎn)，彈性板垂直軌道固定在G點(diǎn)（與B點(diǎn)等高），B、O1、D、O2和F點(diǎn)處于同一直線上。已知可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊質(zhì)量m=0.1kg，軌道BCD和DEF的半徑R=0.15m，軌道AB長度，滑塊與軌道FG間的動摩擦因數(shù)，滑塊與彈性板作用后，以等大速度彈回，sin37°=0.6，cos37°=0.8?；瑝K開始時均從軌道AB上某點(diǎn)靜止釋放，（）（1）若釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長度l=0.7m，求滑塊到最低點(diǎn)C時軌道對其支持力FN的大?。唬?）設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長度為，滑塊第一次經(jīng)F點(diǎn)時的速度v與之間的關(guān)系式；（3）若滑塊最終靜止在軌道FG的中點(diǎn)，求釋放點(diǎn)距B點(diǎn)長度的值。15．（2021·福建）如圖（a），一傾角的固定斜面的段粗糙，段光滑。斜面上一輕質(zhì)彈簧的一端固定在底端C處，彈簧的原長與長度相同。一小滑塊在沿斜面向下的拉力T作用下，由A處從靜止開始下滑，當(dāng)滑塊第一次到達(dá)B點(diǎn)時撤去T。T隨滑塊沿斜面下滑的位移s的變化關(guān)系如圖（b）所示。已知段長度為，滑塊質(zhì)量為，滑塊與斜面段的動摩擦因數(shù)為0.5，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小取，。求：（1）當(dāng)拉力為時，滑塊的加速度大小；（2）滑塊第一次到達(dá)B點(diǎn)時的動能；（3）滑塊第一次在B點(diǎn)與彈簧脫離后，沿斜面上滑的最大距離。16．（2021·北京）秋千由踏板和繩構(gòu)成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質(zhì)量為m，人蹲在踏板上時擺長為，人站立時擺長為。不計空氣阻力，重力加速度大小為g。（1）如果擺長為，“擺球”通過最低點(diǎn)時的速度為v，求此時“擺球”受到拉力T的大小。（2）在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高。a.人蹲在踏板上從最大擺角開始運(yùn)動，到最低點(diǎn)時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角為。假定人在最低點(diǎn)站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明。b.實(shí)際上人在最低點(diǎn)快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大。隨著擺動越來越高，達(dá)到某個最大擺角后，如果再次經(jīng)過最低點(diǎn)時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實(shí)現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動，求在最低點(diǎn)“擺球”增加的動能應(yīng)滿足的條件。17．（2021·山東）如圖所示，三個質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C，放置在水平地面上，A緊靠豎直墻壁，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接，C緊靠B，開始時彈簧處于原長，A、B、C均靜止。現(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力，使B、C一起向左運(yùn)動，當(dāng)速度為零時，立即撤去恒力，一段時間后A離開墻壁，最終三物塊都停止運(yùn)動。已知A、B、C與地面間的滑動摩擦力大小均為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。（彈簧的彈性勢能可表示為：，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）（1）求B、C向左移動的最大距離和B、C分離時B的動能；（2）為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值；（3）若三物塊都停止時