高考物理2018模拟题(力学实验)专题06探究做功与动能变化的关系1解析版含解析

一．选择题1．（2017深圳宝安调研）溜溜球是一种流行的健身玩具，具有很浓的趣味性，备受学生的欢迎．溜溜球类似”滚摆”，对称的左右两轮通过固定轴连接（两轮均用透明塑料制成），轴上套一个可以自由转动的圆筒，圆筒上系一条长约1m的棉线，玩时手掌向下，用力向正下方掷出溜溜球，当滚到最低处时，轻抖手腕，向上拉一下绳线，溜溜球将返回到你的手上，如图所示．溜溜球在运动过程中A．一边转动一边向下运动，由于重力做功，溜溜球越转越快，动能不断增大，溜溜球的势能转化为动能B．在溜溜球上下运动中，由于发生动能和势能的相互转化，因此机械能守恒C．在溜溜球上下运动中，由于空气阻力和绳子与固定轴之间摩擦力的作用，会损失一部分机械能D．在溜溜球转到最低点绳子要开始向上缠绕时，轻抖手腕，向上拉一下绳子，给溜溜球提供能量【参考答案】ACD2．（2016百校联盟押题卷）如图所示，在水平面上放置一倾角为θ的光滑斜面，斜面上用劲度系数为k的轻弹簧连接一质量为m的小木块，轻弹簧连在斜面顶端，开始系统处于平衡状态。

现使斜面从静止开始缓慢向左加速，加速度从零开始缓慢增大到某一值，然后保持此值恒定，木块最终稳定在某一位置(弹簧处在弹性限度内)。

斜面从静止开始向左加速到加速度达到最大值的过程中，下列说法正确的是A.木块的重力势能一直减小B.木块的机械能一直增加C.木块的加速度大小可能为g/tan θD.弹簧的弹性势能一直增加 【参考答案】BCDkx 2-mg sin θ=ma cos θ；当F N =0时，加速度a =tan gθ，选项C 正确。

加速度增大过程，弹簧长度L 2=L 0+x 2=L 0+sin cos mg ma kθθ+，可见L 2>L 1，随着加速度增大，弹簧变长，重力势能一直减小；当木块恰好要离开斜面时，弹簧长度L 3=L 0+x 3=L 0+sin mgk α；当木块离开斜面稳定时，设弹簧与水平方向的夹角为α，α<θ，有sin mgα=kx 4，mg =ma tan α，随着a 增大，α减小，弹簧长度L 4=L 0+x 4=L 0+sin mg k α，所以L 3<L 4，选项D 正确。

1.掌握动能定理，能运用动能定理解答实际问题。

热点题型一 对动能定理的理解例1、【2017·江苏卷】一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为错误！未找到引用源。

，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能错误！未找到引用源。

与位移错误！未找到引用源。

的关系图线是【答案】C【变式探究】一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。

当物块的初速度为v 时，上升的最大高度为H ，如图所示；当物块的初速度为v2时，上升的最大高度记为h 。

重力加速度大小为g 。

物块与斜坡间的动摩擦因数和h 分别为 ( )A ．tan θ和H 2B ．(v22gH －1)tan θ和H2C ．tan θ和H4D ．(v 22gH －1)tan θ和H 4解析：本题考查牛顿第二定律的两类基本问题，用牛顿第二定律和运动学公式解即可，根据牛顿第二定律，mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，而0－v 2＝－2a Hsin θ，解得μ＝[v 22gH－1]tan θ，当速度为v 2时，(v2)2－v 2＝－2a h sin θ，解得h ＝H4，本题中物体做匀变速运动，且末速度为零，可以根据动能定理求动摩擦因数，根据初速度为零的匀变速运动规律直接判断h ＝H4。

答案：D 【提分秘籍】1．从两个方面理解动能定理 (1)动能定理公式中体现的三个关系①数量关系：即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系。

可以通过计算物体动能的变化，求合外力的功，进而求得某一力的功。

②单位关系，等式两侧物理量的国际单位都是焦耳。

③因果关系：合外力的功是引起物体动能变化的原因。

(2)动能定理叙述中所说的“外力”，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力。

2．运用动能定理需注意的问题(1)应用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的细节，只需考虑整个过程的功及过程初末的动能。

(2)若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑，也可整个过程考虑。

高考物理精选考点专项突破题集专题06机械能、单项选择题：（在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）列说法中不正确的是4 X —mgh54B.物体的机械能减少了 一 mgh5【答案】B 。

【解析】由mg-F 阻=ma 知F 阻=0.2mg ，动能的变化看合外力的功，△ Ek=W wma ・h/mgh 。

机械能的变化5看其它力的功 △£机=W 其它=-F 阻• h=—mgh ,因此B 不正确。

W 克=卩阻• h — mgh ,重力势能的变化看重力的功， △ Ep «=mgh 。

故本题选B 。

【考点】功能关系 【难度】中等2、如图所示，粗细均匀，两端开口的 U 形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为 度为4h ,后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度大小是（_ tC .曾【答案】A 。

h【解析】设U 形管横截面积为 S ,液体密度为P,两边液面等高时，相当于右管上方 一高的液体移到左管上21、质量为m 的物体, 由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为0.8g 。

在物体下落h 的过程中，下A.物体的动能增加了 C.物体克服阻力所做的功为 —mgh 5D.物体的重力势能减少了mghh ，管中液柱总长I'gh处摩擦与空气阻力，则下列说法正确的是 (杆转到竖直位置的过程中，B 端小球的机械能的增量为 4mg.9【答案】B1-2mV 2,同一根转轴角速度相等知 V B =2V C , V B = o- 2L,2联立得V B = 2 Jl0g L ,，因此A 错误。

1 4 △E增=2 - 2m B 2-2mg - 2L =4耐,因此B 正确。

BC系统机械能守恒，杆 AC 对C 球的拉力沿着杆，杆 AC对C 球不做功；由功能关系知杆 CB 对B 球做正功让B球机械能增加，杆 CB 对C 球做负功让C 球机械能减少，因此 C 和D 错误。

故本题选 B 。

实验：探究加速度与力、质量的关系1．实验原理〔见实验原理图〕〔1〕保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． 〔2〕保持合外力不变，探究加速度与质量的关系． 〔3〕作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺． 3．实验步骤〔1〕用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m 和m′，把数据记录在表格中； 〔2〕把实验器材安装好，平衡摩擦力；〔3〕在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量m′记录在表格中； 〔4〕保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做5次实验； 〔5〕算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中；〔6〕用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力m′g，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线；〔7〕用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。

4．数据处理〔1〕利用Δx ＝aT 2与逐差法求a .〔2〕以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比．〔3〕以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m 成反比．1．须知事项〔1〕平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．〔2〕不重复平衡摩擦力．〔3〕实验条件：m≫m′.〔4〕一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析〔1〕因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．〔2〕摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．1．用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为f＝50 Hz.平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次．〔1〕在验证“质量一定，加速度与合外力的关系〞时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的图象，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲现象，产生这两种现象的原因可能有_____．A．木板右端垫起的高度过小〔即平衡摩擦力不足〕B．木板右端垫起的高度过大〔即平衡摩擦力过度〕C．砂桶和沙子的总质量远小于小车和砝码的总质量〔即〕D．砂桶和沙子的总质量未远小于小车和砝码的总质量．〔2〕实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示，图中、、、、、、为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，如此小车运动的加速度＝_____.〔结果保存3位有效数字〕〔3〕小车质量一定，改变砂桶中沙子的质量，砂桶和沙子的总质量为，根据实验数据描绘出的小车加速度与砂桶和沙子的总质量之间的关系图象如图丁所示，如此小车的质量_____.〔g=10m/s2〕【答案】〔1〕BD 〔2〕2.00 〔3〕 0.4〔2〕相邻两计数点间还有4个点未画出，如此两计数点间时间间隔小车运动的加速度〔3〕设绳子拉力为，对砂桶和沙子受力分析，由牛顿第二定律可得：对小车和砝码受力分析，由牛顿第二定律可得：联立解得：，整理得：由关系图象可得：，解得：。

乐陵一中动量与能量的综合应用一、单选题（本大题共5小题，共30分）1.如图所示，在光滑的水平面上有一静止的物体M，物体上有一光滑的半圆弧轨道，最低点为C，A、B为同一水平直径上的两点，现让小滑块m从A点由静止下滑，则A. m到达M上的B点时m的速度不为零B. m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的过程中M向右运动C. 若m由A点正上方h高处自由下落，则由B点飞出时做竖直上抛运动D. M与m组成的系统机械能守恒，动量守恒（2018物理备课组整理）C（备课组长指导）【分析】小滑块m从A点静止下滑，物体M与滑块m组成的系统水平方向所受合力为零，系统水平方向动量守恒，竖直方向有加速度，合力不为零，由此判断系统动量是否守恒；且在该过程中由力做功的情况判断系统是否满足机械能守恒。

分析清物体运动过程，该题属于水平方向动量守恒的类型，知道系统某一方向动量守恒的条件，求解两个物体的水平位移时，注意要以地面为参照物。

【解答】A.M和m组成的系统水平方向动量守恒，该过程只有重力做功，故系统机械能守恒，所以m恰能达到小车上的B点，到达B点时小车与滑块的速度都是0，故A错误；B.M和m组成的系统水平方向动量守恒，m从A到C的过程中以及m从C到B的过程中m一直向右运动，所以M一直向左运动，m到达B的瞬间，M与m速度都为零，故B错误；C.若m由A点正上方h高处自由下落，当从A点进入轨道时，具有一定竖直初速度，由于系统机械能守恒，故其到达B点时，二者由于水平方向动量守恒，故当物体到达B 点时，轨道速度为零，而物体由具有竖直速度，故由B点飞出时做竖直上抛运动，C正确；D.小滑块m从A点静止下滑，物体M与滑块m组成的系统水平方向所受合力为零，系统水平方向动量守恒，竖直方向有加速度，合力不为零，所以系统动量不守恒．M和m 组成的系统机械能守恒，故D错误；故选C。

2.．质量相等的A、B两球在光滑水平面上，沿同一直线，同一方向运动，A球的动量PA =9kg•m/s，B球的动量PB =3kg•m/s。

第一部分 机械能特点描述本专题涉及的内容是动力学内容的继续和深化，其中的机械能守恒定律、能量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广泛，是自然界中普遍适用的基本规律，因此是高中物理的重点，也是高考考查的重点之一。

题目类型以计算题为主，选择题为辅，大部分试题都与牛顿定律、圆周运动、及电磁学等知识相互联系，综合出题。

许多试题思路隐蔽、过程复杂、灵活性强、难度较大。

从高考试题来看，功和机械能守恒依然为高考命题的热点之一。

机械能守恒和功能关系是高考的必考内容，具有非常强的综合性。

重力势能、弹性势能、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律是本单元的重点。

弹力做功和弹性势能变化的关系是典型的变力做功，应予以特别地关注。

第二部分 知识背一背一、功1.做功的两个要素 (1)作用在物体上的力。

(2)物体在力的方向上发生的位移。

2.公式：αcos Fl W =(1)α是力与位移方向之间的夹角，l 为物体对地的位移。

(2)该公式只适用于恒力做功。

二、功率1.物理意义：描述力对物体做功的快慢。

2.公式：(1)tWP =(P 为时间t 内的平均功率)。

(2)αcos Fv P =(α为F 与v 的夹角)。

3.额定功率：机械正常工作时的最大功率。

4.实际功率：机械实际工作时的功率，要求不能大于额定功率。

三、机车的启动1.机车的输出功率Fv P =。

其中F 为机车的牵引力，匀速行驶时，牵引力等于阻力。

2.两种常见的启动方式(1)以恒定功率启动：机车的加速度逐渐减小，达到最大速度时，加速度为零。

(2)以恒定加速度启动：机车的功率_逐渐增大_，达到额定功率后，加速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度最大。

四、动能1.定义：物体由于运动而具有的能。

2.表达式：221mv E k =。

3.物理意义：动能是状态量，是标量。

(填“矢量”或“标量”) 4.单位：动能的单位是焦耳。

五、动能定理1.内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。

专题06 动量和动量定理1．（2021·湖南高三一模）姚明是中国篮球史上最成功的运动员之一，他是第一个入选NBA 篮球名人堂的中国籍球员﹐如图所示是姚明在某场NBA 比赛过程中的一个瞬间，他在原地运球寻找时机，假设篮球在竖直方向运动，落地前瞬间的速度大小为8m/s ，弹起瞬间的速度大小为6m/s ，球与地面的接触时间为0.1s ，已知篮球质量为600g ，取210m /s g =，则地面对球的弹力大小为（ ）A ．90NB ．84NC ．18ND ．36N【答案】A【解析】设向上为正方向，根据动量定理可得()()0t F mg t mv mv -=--，代入数据得90F =N ，故选A 。

2．（2021·辽宁沈阳市高三一模）如图所示，篮球运动员接传过来的篮球时，通常要先伸出双臂迎接篮球，手接触到篮球后，双手迅速将篮球引全胸前，运用你所学的物理规律分析，这样做可以（ ）A ．减小篮球对手冲量的大小B ．减小篮球的动量变化量的大小C ．减小篮球对手作用力的大小D ．减小篮球对手的作用时间 【答案】C【解析】先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得0Ft mv -=-，则=mvF t，当时间增大时，动量的变化量不变，篮球对手冲量的大小不变，球对手的作用力减小，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

3．（2021·广东江门市高三一模）如图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像下列判断正确的是（ ）A．46s时材料离地面的距离最大B．前36s重力的冲量为零C．在30~36s钢索最容易发生断裂～材料处于失重状态D．3646s【答案】D【解析】A．36s时材料离地面的距离最大，36s后材料开始向下运动，所以A错误；B．前36s合外力的冲量为零，重力的冲量为mgt，所以B错误；C．在30~36s过程，材料做匀减速运动，此时钢索的拉力小～材料向下做匀加速运动，加速度向下，于材料的重力，所以钢索不容易发生断裂，则C错误；D．3646s则材料处于失重状态，所以D正确；故选D。

乐陵一中功和功率一、单选题（本大题共5小题，共30分）1.在水平粗糙地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜向上拉，第二次是斜下推，两次力的作用线与水平方向的夹角相同，力的大小也相同，位移大小也相同，则（）A. 力F对物体做的功相同，合力对物体做的总功也相同B. 力F对物体做的功相同，合力对物体做的总功不相同C. 力F对物体做的功不相同，合力对物体做的总功相同D. 力F对物体做的功不相同，合力对物体做的总功也不相同【答案】B【解析】解：由W=Fs cosθ知，由于两种情况下力的大小和位移大小相同，故力F两种情况下对物体做功一样多；物体在粗糙水平面上运动时会受到阻力的作用，两种情况下物体对地面的压力不同，所以滑动摩擦力的大小也不同，导致水平方向的合力也不同，由牛顿第二定律可以知道：当斜向上拉时，合力F1=F cosθ-μ（mg-F sinθ）；当斜下推时，合力F2=F cosθ-μ（mg+F sinθ）；很明显合力F1＞F2，由于水平方向的位移相同，故第一次合力对物体做的总功大于第二次合力对物体做的总功；故选：B。

分别分析两种情况下水平面上的受力，表示其受到的合力，并由功的公式求得各力的功．本题考查功的计算公式，只需找出力及力的位移关系即可进行判断，难度不大．2.如图，倾角θ=370的光滑斜面固定在水平面上，斜面长L=0.75m，质量m=1.0kg的物块从斜面顶端无初速度释放，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2，则（）A. 物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力做功为7.5JB. 物块滑到斜面底端时的动能为1.5JC. 物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力的平均功率为24WD. 物块滑到斜面底端时重力的瞬时功率为18W【答案】D【解析】【分析】根据牛顿第二定律求出物块下滑的加速度，然后有运动学公式求出下滑时间和速度，由W G=mgh求出重力做的功，由求出平均功率，瞬时功率为P=mgV cosθ．在整个下滑过程中，重力做的功全部转化为动能．本题考查了动能定理得应用，瞬时功率及平均功率的计算，难度不大，属于基础题【解答】A、重力做的功为：W G=mgL sin37°=4.5J，故A错误；B、根据动能定理可得：E k=mgL sinθ=4.5J，故B错误；C、由受力分析可知mg sin37°=mgaa=g sin37°=6m/s2由得：t=0.5s平均功率为：，故C错误；D、V=at=6m/s2×0.5s=3m/s瞬时功率为：P瞬=mgv sin37°=1kg×10m/s2×3m/s×0.6=18W，故D正确。

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考点六功和能1.(2018·全国卷I ·T18) 如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。

一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动。

重力加速度大小为g。

小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为( )A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1)小球由a到c的过程，由动能定理求出小球在c点的速度大小。

(2)小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g。

(3)小球轨迹最高点的竖直方向速度为零。

【解析】选C。

设小球运动到c点的速度大小为v c，小球由a到c的过程，由动能定理得：F·3R-mgR=12m2cv，又F=mg，解得：2c v=4gR。

小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动，整个过程运动轨迹如图所示，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间t=c vg ，小球在水平方向的位移为x=12gt2，解得x=2R。

小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为x+3R=5R，则小球机械能的增加量ΔE=F·5R=5mgR。

【题后反思】此题将运动的合成与分解、牛顿运动定律和动能定理有机融合，难度较大，能力要求较高。

2.(2018·全国卷II ·T14)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。

木箱获得的动能一定 ( )A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功【解析】选A。

2018年全真高考+名校模拟物理试题分项解析1．从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能E k与时间t的关系图像是（）A.B.C.D.【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 A【解析】本题考查动能的概念和E k-t图象，意在考查考生的推理能力和分析能力。

小球做竖直上抛运动时，速度v =v 0-gt ，根据动能212k E mv =得()2012k E m v gt =-，故图象A 正确。

点睛：本题以竖直上抛运动为背景考查动能的概念和E k -t 图象，解题的方法是先根据竖直上抛运动物体的速度特点写出速度公式，在根据动能的概念写出函数方程，最后根据函数方程选择图象。

2．高空坠物极易对行人造成伤害。

若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms ，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（ ） A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II 卷） 【答案】 C点睛：利用动能定理求出落地时的速度，然后借助于动量定理求出地面的接触力3．如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定（ ）A. 小于拉力所做的功B. 等于拉力所做的功C. 等于克服摩擦力所做的功D. 大于克服摩擦力所做的功【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II 卷） 【答案】 A【解析】受力分析，找到能影响动能变化的是那几个物理量，然后观测这几个物理量的变化即可。

木箱受力如图所示：木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可知即：，所以动能小于拉力做的功，故A正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，CD错误。

故选A点睛：正确受力分析，知道木箱在运动过程中有那几个力做功且分别做什么功，然后利用动能定理求解末动能的大小。