2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第2講 動(dòng)能定理及應(yīng)用課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練

2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第2講 動(dòng)能定理及應(yīng)用課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練一、選擇題(15題為單項(xiàng)選擇題，69題為多項(xiàng)選擇題)1(2015·四川理綜)在同一位置以相同的速率把三個(gè)小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出，不計(jì)空氣阻力，則落在同一水平地面時(shí)的速度大小()A一樣大 B水平拋的最大C斜向上拋的最大D斜向下拋的最大解析由動(dòng)能定理mghmvmv知，落地時(shí)速度v2的大小相等，故A正確。答案A2關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做的功、物體動(dòng)能的變化，下列說法正確的是()A運(yùn)動(dòng)物體所受的合力不為零，合力必做功，物體的動(dòng)能肯定要變化B運(yùn)動(dòng)物體所受的合力為零，則物體的動(dòng)能肯定不變C運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變，則該物體所受合力一定為零D運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能要變化解析關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做的功、物體動(dòng)能的變化三者之間的關(guān)系有下列三個(gè)要點(diǎn)。(1)若運(yùn)動(dòng)物體所受合力為零，則合力不做功(或物體所受外力做功的代數(shù)和必為零)，物體的動(dòng)能絕對(duì)不會(huì)發(fā)生變化。(2)物體所受合力不為零，物體必做變速運(yùn)動(dòng)，但合力不一定做功，合力不做功，則物體動(dòng)能不變化。(3)物體的動(dòng)能不變，一方面表明物體所受的合力不做功；同時(shí)表明物體的速率不變(速度的方向可以不斷改變，此時(shí)物體所受的合力只是用來改變速度方向，產(chǎn)生向心加速度，如勻速圓周運(yùn)動(dòng))。根據(jù)上述三個(gè)要點(diǎn)不難判斷，本題只有選項(xiàng)B是正確的。答案B3(2018·西安質(zhì)檢)靜止在粗糙水平面上的物塊在水平向右的拉力作用下做直線運(yùn)動(dòng)，t4 s時(shí)停下，其vt圖象如圖1所示，已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，則下列判斷正確的是()圖1A整個(gè)過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功B整個(gè)過程中拉力做的功等于零Ct2 s時(shí)刻拉力的瞬時(shí)功率在整個(gè)過程中最大Dt1 s到t3 s這段時(shí)間內(nèi)拉力不做功解析對(duì)物塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程運(yùn)用動(dòng)能定理得WFWf0，即拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在01 s時(shí)間內(nèi)，拉力恒定且大于摩擦力，物塊做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度增大，t1 s時(shí)，速度最大，拉力的瞬時(shí)功率最大；t2 s時(shí)，物塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力等于摩擦力，所以t2 s時(shí)刻拉力的瞬時(shí)功率不是最大的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t1 s到t3 s這段時(shí)間，物塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力做正功，摩擦力做負(fù)功，合外力做功為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A4質(zhì)量為2 kg的物體以一定的初速度沿傾角為30°的斜面向上滑行，在向上滑行的過程中，其動(dòng)能隨位移的變化關(guān)系如圖2所示，則物體返回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為(取g10 m/s2)()圖2A34 J B56 J C92 J D196 J解析物體上滑的過程中重力與摩擦力都做負(fù)功，由動(dòng)能定理得mgx·sin 30°Ffx0E0，下滑的過程中重力做正功，摩擦力做負(fù)功，得mgx·sin 30°FfxE0，代入數(shù)據(jù)得E34 J，故選A。答案A5. (2015·全國(guó)卷，17)如圖3，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道。質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功。則()圖3AWmgR，質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)BWmgR，質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)CWmgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離DWmgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離解析根據(jù)動(dòng)能定理得P點(diǎn)動(dòng)能EkPmgR，經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律和向心力公式可得4mgmgm，所以N點(diǎn)動(dòng)能為EkN，從P點(diǎn)到N點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理可得mgRWmgR，即克服摩擦力做功W。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程，半徑方向的合力提供向心力即FNmgcos mam，根據(jù)左右對(duì)稱，在同一高度處，由于摩擦力做功導(dǎo)致在右邊圓形軌道中的速度變小，軌道彈力變小，滑動(dòng)摩擦力FfFN變小，所以摩擦力做功變小，那么從N到Q，根據(jù)動(dòng)能定理，Q點(diǎn)動(dòng)能EkQmgRWmgRW，由于W，所以Q點(diǎn)速度仍然沒有減小到0，會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離，對(duì)照選項(xiàng)，C正確。答案C6關(guān)于動(dòng)能定理的表達(dá)式WEk2Ek1，下列說法正確的是()A公式中的W為不包含重力的其他力做的總功B公式中的W為包含重力在內(nèi)的所有力做的功，也可通過以下兩種方式計(jì)算：先求每個(gè)力的功再求功的代數(shù)和或先求合外力再求合外力的功C公式中的Ek2Ek1為動(dòng)能的增量，當(dāng)W0時(shí)動(dòng)能增加，當(dāng)W0時(shí)，動(dòng)能減少D動(dòng)能定理適用于直線運(yùn)動(dòng)，但不適用于曲線運(yùn)動(dòng)，適用于恒力做功，但不適用于變力做功解析公式中W指總功，求總功的方法有兩種，先求每個(gè)力做的功再求功的代數(shù)和或先求合力再求合外力的功，故選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)W0時(shí)，末動(dòng)能大于初動(dòng)能，動(dòng)能增加，當(dāng)W0時(shí)，末動(dòng)能小于初動(dòng)能，動(dòng)能減少，故C正確；動(dòng)能定理不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)，不僅適用于恒力做功，也適用于變力做功，故D錯(cuò)誤。答案BC7(2018·中山二模)在距水平地面10 m高處，以10 m/s的速度水平拋出一質(zhì)量為1 kg的物體，已知物體落地時(shí)的速度為16 m/s，取g10 m/s2，則下列說法正確的是()A拋出時(shí)人對(duì)物體做功為150 JB自拋出到落地，重力對(duì)物體做功為100 JC飛行過程中物體克服阻力做功22 JD物體自拋出到落地時(shí)間為 s解析根據(jù)動(dòng)能定理，拋出時(shí)人對(duì)物體做的功W1mv50 J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；自拋出到落地，重力對(duì)物體做功WGmgh100 J，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)能定理有mghWfEk2Ek1，得物體克服阻力做的功Wfmghmvmv22 J，選項(xiàng)C正確；由于空氣阻力的影響，物體不做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直分運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)，無法求解物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC8如圖4所示，AB為半徑R0.50 m的四分之一圓弧軌道，B端距水平地面的高度h0.45 m。一質(zhì)量m1.0 kg 的小滑塊從圓弧道A端由靜止釋放，到達(dá)軌道B端的速度v2.0 m/s。忽略空氣的阻力。取g10 m/s2。則下列說法正確的是()圖4A小滑塊在圓弧軌道B端受到的支持力大小FN16 NB小滑塊由A端到B端的過程中，克服摩擦力所做的功W3 JC小滑塊的落地點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離x0.6 mD小滑塊的落地點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離x0.3 m解析小滑塊在B端時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有FNmgm，解得FN18 N，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理有mgRWmv2，解得WmgRmv23 J，B正確；小滑塊從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上xvt，豎直方向上hgt2，解得xv·0.6 m，C正確，D錯(cuò)誤。答案BC9在傾角為30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原來靜止于斜面上的質(zhì)量為2 kg的物體沿斜面向下推了2 m的距離，并使物體獲得1 m/s的速度，已知物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，g取10 m/s2，如圖5所示，則在這個(gè)過程中()圖5A人對(duì)物體做功21 JB合外力對(duì)物體做功1 JC物體克服摩擦力做功21 JD物體重力勢(shì)能減小20 J解析根據(jù)動(dòng)能定理可知，合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化量，即W合mv2×2×1 J1 J，所以B項(xiàng)正確；物體克服摩擦力做功Wfmgxcos ，代入數(shù)據(jù)可得Wf20 J，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；物體重力勢(shì)能的減小量等于重力做的功WGmgxsin 20 J，D項(xiàng)正確；設(shè)人對(duì)物體做功為W，則應(yīng)滿足W人WGWfW合，代入數(shù)據(jù)可得W人1 J，即人對(duì)物體做功1 J，A項(xiàng)錯(cuò)誤。答案BD二、非選擇題10(2018·廣州模擬)質(zhì)量m1 kg的物體，在與物體初速度方向相同的水平拉力的作用下，沿水平面運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能位移的圖線如圖6所示。(g取10 m/s2)求：圖6(1)物體的初速度；(2)物體和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)拉力F的大小。解析(1)由題圖可知初動(dòng)能為2 J，Ek0mv2 Jv02 m/s(2)在位移4 m處物體的動(dòng)能為10 J，在位移8 m處物體的動(dòng)能為零，這段過程中物體克服摩擦力做功設(shè)摩擦力為Ff，則Ffx2010 J10 JFf N2.5 N因Ffmg故0.25(3)物體從開始到移動(dòng)4 m這段過程中，受拉力F和摩擦力Ff的作用，合力為FFf，根據(jù)動(dòng)能定理有(FFf)·x1Ek解得F4.5 N答案(1)2 m/s(2)0.25(3)4.5 N11(2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖7所示，固定在水平地面上的工件，由AB和BD兩部分組成。其中AB部分為光滑的圓弧，AOB37°，圓弧的半徑R0.5 m，圓心O點(diǎn)在B點(diǎn)正上方，BD部分水平，長(zhǎng)度為l0.2 m，C為BD的中點(diǎn)?，F(xiàn)有一質(zhì)量m1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A端由靜止釋放，恰好能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)。為使物塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度為零，可先將BD部分以B為軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)一銳角，求：圖7(1)該銳角(假設(shè)物塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失)；(2)物塊在BD板上運(yùn)動(dòng)的總路程。(g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)解析(1)設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為，當(dāng)BD水平時(shí)，研究物塊的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得W總Ek從A到D的過程中mgR(1cos 37°)mgl0代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得0.5當(dāng)BD以B為軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)銳角時(shí)，從A到C的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理mgR(1cos 37°)mgsin FN0其中FNmgcos 聯(lián)立解得37°。(2)物塊在C處速度減為零后，由于mgsin mgcos 物塊將會(huì)下滑，而AB段光滑，故物塊將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到停止在B點(diǎn)。根據(jù)能量守恒定律mgR(1cos 37°)Q而摩擦產(chǎn)生的熱量Qfs，fmgcos 代入數(shù)據(jù)解得，物塊在BD板上的總路程s0.25 m。答案(1)37°(2)0.25 m12如圖8所示，傳送帶A、B之間的距離為L(zhǎng)3.2 m，與水平面間的夾角37°，傳送帶沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，速度恒為v2 m/s，在上端A點(diǎn)無初速度地放置一個(gè)質(zhì)量為m1 kg、大小可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬塊，它與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，金屬塊滑離傳送帶后，經(jīng)過彎道，沿半徑為R0.4 m的光滑圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，剛好能通過最高點(diǎn)E。已知B、D兩點(diǎn)的豎直高度差h0.5 m(g取10 m/s2)求：圖8(1)金屬塊經(jīng)過D點(diǎn)時(shí)的速度；(2)金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功。解析(1)金屬塊在E點(diǎn)時(shí)，mgm，解得vE2 m/s，在從D到E過程中由動(dòng)能定理得mg·2Rmvmv，解得vD2 m/s。(2)金屬塊剛剛放上傳送帶時(shí)，mgsin mgcos ma1，解得a110 m/s2，設(shè)經(jīng)位移x1達(dá)到共同速度，則v22a1x1，解得x10.2 m3.2 m，繼續(xù)加速過程中，mgsin mgcos ma2，解得a22 m/s2，由x2Lx13 m，vv22a2x2，解得vB4 m/s，在從B到D過程中由動(dòng)能定理得mghWmvmv，解得W3 J。答案(1)2 m/s(2)3 J