2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第2講 動(dòng)能和動(dòng)能定理 教科版.doc

2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第2講 動(dòng)能和動(dòng)能定理 教科版一、動(dòng)能1定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能2公式：Ekmv2.3單位：焦耳，1 J1 Nm1 kgm/s2.4矢標(biāo)性：動(dòng)能是標(biāo)量，只有正值二、動(dòng)能定理1內(nèi)容：在一個(gè)過程中合外力對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化2表達(dá)式：Wmvmv.3物理意義：合外力的功是物體動(dòng)能變化的量度4適用條件(1)動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)(2)既適用于恒力做功，也適用于變力做功(3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以不同時(shí)作用1下列關(guān)于動(dòng)能的說法，正確的是()A運(yùn)動(dòng)物體所具有的能就是動(dòng)能B物體做勻變速運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻速度為v1，則物體在全過程中的動(dòng)能都是mvC做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其速度改變而動(dòng)能不變D物體在外力F作用下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)力F逐漸減小時(shí)，其動(dòng)能也逐漸減小解析：運(yùn)動(dòng)的物體除具有動(dòng)能以外，還具有其他形式的能，A選項(xiàng)錯(cuò)誤動(dòng)能是狀態(tài)量，當(dāng)速度v的大小變化時(shí)，動(dòng)能就發(fā)生變化，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體的速度大小不變，因此物體的動(dòng)能不變，C選項(xiàng)正確；在物體做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的動(dòng)能仍在變大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；故答案應(yīng)該選C.答案：C2物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)()A速度變化，動(dòng)能不變 B速度變化，動(dòng)能變化C速度不變，動(dòng)能變化 D速度不變，動(dòng)能不變解析：速度是矢量，動(dòng)能是標(biāo)量，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的方向隨時(shí)變化，但大小不變，故速度在變，動(dòng)能不變，選項(xiàng)A正確答案：A3人騎自行車下坡，坡長l500 m，坡高h(yuǎn)8 m，人和車總質(zhì)量為100 kg，下坡時(shí)初速度為4 m/s，人不踏車的情況下，到達(dá)坡底時(shí)車速為10 m/s，g取10 m/s2，則下坡過程中阻力所做的功為()A4 000 J B3 800 JC5 000 J D4 200 J答案：B4(xx重慶一檢)人通過滑輪將質(zhì)量為m的物體沿粗糙的斜面由靜止開始勻加速地由底端拉上斜面，物體上升的高度為h，到達(dá)斜面頂端時(shí)的速度為v，如圖所示則在此過程中()A人對(duì)物體做的功為mghB人對(duì)物體做的功小于mghC物體所受的重力做功為mghD物體所受的合外力做功為mv2解析：由于重力和滑動(dòng)摩擦力都做負(fù)功，可以判斷人對(duì)物體做的功大于mgh，A、B錯(cuò)；物體上升高度為h，克服重力做功為mgh，即重力做功為mgh，C對(duì)；物體沿粗糙的斜面由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，上升高度h的過程中，人的拉力F、物體重力mg和滑動(dòng)摩擦力Ff的合力做功等于動(dòng)能的變化，即WFWGWFfmv2，D對(duì)答案：CD5如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離地面H高處由靜止釋放，落到地面后繼續(xù)陷入泥中h深度而停止，設(shè)小球受到空氣阻力為F阻，則下列說法正確的是()A小球落地時(shí)動(dòng)能等于mgHB小球陷入泥中的過程中克服泥土阻力所做的功小于剛落到地面時(shí)的動(dòng)能C整個(gè)過程中小球克服阻力做的功等于mg(Hh)D小球在泥土中受到的平均阻力為mg(1H/h)解析：小球下落高度為H的過程中需要克服空氣阻力做功，故其落地時(shí)的動(dòng)能為(mgF阻)H，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)小球剛落地時(shí)的動(dòng)能為Ek，小球在泥土中運(yùn)動(dòng)的過程中克服阻力做功為W1，由動(dòng)能定理得mghW10Ek，解得W1mghEk，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若設(shè)全過程中小球克服阻力做功為W2，則mg(Hh)W20，解得W2mg(Hh)，故選項(xiàng)C正確；若設(shè)小球在泥土中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的平均阻力為阻，則全程由動(dòng)能定理得mg(Hh)F阻H阻h0，解得阻，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：C1動(dòng)能定理公式中“”的意義等號(hào)表明合力做功與物體動(dòng)能變化的三個(gè)關(guān)系(1)數(shù)量關(guān)系：即合外力所做的功與物體動(dòng)能的變化具有等量代換關(guān)系可以通過計(jì)算物體動(dòng)能的變化，求合力的功，進(jìn)而求得某一力的功(2)單位相同：國際單位都是焦耳(3)因果關(guān)系：合外力的功是引起物體動(dòng)能變化的原因2動(dòng)能定理的特點(diǎn)如圖所示，一塊長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體A，現(xiàn)以恒定的外力拉B，由于A、B間摩擦力的作用，A將在B上滑動(dòng)，以地面為參考系，A、B都向前移動(dòng)一段距離在此過程中()A外力F做的功等于A和B動(dòng)能的增量BB對(duì)A的摩擦力所做的功，等于A的動(dòng)能增量CA對(duì)B的摩擦力所做的功，等于B對(duì)A的摩擦力所做的功D外力F對(duì)B做的功等于B的動(dòng)能的增量與B克服摩擦力所做的功之和解析：A物體所受的合外力等于B對(duì)A的摩擦力，對(duì)A物體運(yùn)用動(dòng)能定理，則有B對(duì)A的摩擦力所做的功等于A的動(dòng)能的增量，即B對(duì)A對(duì)B的摩擦力與B對(duì)A的摩擦力是一對(duì)作用力與反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑動(dòng)，A、B對(duì)地的位移不等，故二者做功不等，C錯(cuò)對(duì)B應(yīng)用動(dòng)能定理，WFWFfEkB，即WFEkBWFf就是外力F對(duì)B做的功，等于B的動(dòng)能增量與B克服摩擦力所做的功之和，D對(duì)由前述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動(dòng)能增量(等于B對(duì)A的摩擦力所做的功)不等，故A錯(cuò)答案：BD11：如圖所示，卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng)在移動(dòng)過程中，下列說法正確的是()AF對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和BF對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能DF對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和解析：木箱在上升過程中，由動(dòng)能定理可知：WFmghWFfEk，故有WFmghWFfEk，由此可知A、B錯(cuò)誤，D正確；木箱上升過程中，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能，C正確答案：CD(16分)一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))經(jīng)水平軌道AB進(jìn)入豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形軌道BC.已知滑塊的質(zhì)量m0.50 kg，滑塊經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度vA5.0 m/s，AB長x4.5 m，滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.10，圓弧形軌道的半徑R0.50 m，滑塊離開C點(diǎn)后豎直上升的最大高度h0.10 m取g10 m/s2.求：(1)滑塊第一次經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度的大?。?2)滑塊剛剛滑上圓弧形軌道時(shí)，對(duì)軌道上B點(diǎn)壓力的大小；(3)滑塊在從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中克服摩擦力所做的功解析：(1)滑塊由A到B的過程中，應(yīng)用動(dòng)能定理得：Ffxmvmv (3分)又Ffmg (1分)解得：vB4.0 m/s. (2分)(2)在B點(diǎn)，滑塊開始做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可知FNmgm (2分)解得軌道對(duì)滑塊的支持力FN21 N(1分)根據(jù)牛頓第三定律可知，滑塊對(duì)軌道上B點(diǎn)壓力的大小也為21 N (2分)(3)滑塊從B經(jīng)過C上升到最高點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得mg(Rh)WFf0mv (3分)解得滑塊克服摩擦力做功WFf1.0 J(2分)答案：(1)4.0 m/s(2)21 N(3)1.0 J1.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本步驟2優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理的問題(1)不涉及加速度、時(shí)間的問題(2)有多個(gè)物理過程且不需要研究整個(gè)過程中的中間狀態(tài)的問題(3)變力做功的問題21：如圖所示，裝置ABCDE固定在水平地面上，AB段為傾角53的斜面，BC段為半徑R2 m的圓弧軌道，兩者相切于B點(diǎn)，A點(diǎn)離地面的高度為H4 m一質(zhì)量為m1 kg的小球從A點(diǎn)由靜止釋放后沿著斜面AB下滑，當(dāng)進(jìn)入圓弧軌道BC時(shí)，由于BC段是用特殊材料制成的，導(dǎo)致小球在BC段運(yùn)動(dòng)的速率保持不變最后，小球從最低點(diǎn)C水平拋出，落地速率為v7 m/s.已知小球與斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6，不計(jì)空氣阻力，求：(1)小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)克服阻力所做的功(2)B點(diǎn)到水平地面的高度解析：(1)設(shè)小球從B到C克服阻力做功為WBC.由動(dòng)能定理，得mgR(1cos )WBC0.代入數(shù)據(jù)，解得WBC8 J.(2)設(shè)小球在AB段克服阻力做功為WAB，B點(diǎn)到地面高度為h，則WABmgcos ，而.對(duì)于小球從A點(diǎn)落地的整個(gè)過程，由動(dòng)能定得，得mgHWABWBCmv2，聯(lián)立，解得h2 m.答案：(1)8 J(2)2 m動(dòng)能定理與圖象結(jié)合問題的分析方法(1)首先看清楚所給圖象的種類(如vt圖象還是Fx圖象、Ekx圖象等)(2)挖掘圖象的隱含條件求出所需要的物理量，如由vt圖象所包圍的“面積”求位移，由Fx圖象所包圍的“面積”求功等(3)再分析還有哪些力做功，根據(jù)動(dòng)能定理列方程，可求出相應(yīng)的物理量如圖甲所示，一條輕質(zhì)彈簧左端固定在豎直墻面上，右端放一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊，小物塊的質(zhì)量為m1.0 kg，當(dāng)彈簧處于原長時(shí)，小物塊靜止于O點(diǎn)現(xiàn)對(duì)小物塊施加一個(gè)外力F，使它緩慢移動(dòng)，將彈簧壓縮至A點(diǎn)時(shí)，壓縮量為x0.1 m，在這一過程中，所用外力F與壓縮量的關(guān)系如圖乙所示然后撤去F釋放小物塊，讓小物塊沿桌面運(yùn)動(dòng)，已知O點(diǎn)至桌面B點(diǎn)的距離為L2x，水平桌面的高度為h5.0 m，計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力近似等于最大靜摩擦力(g取10 m/s2)求：(1)在壓縮彈簧過程中，彈簧存貯的最大彈性勢(shì)能；(2)小物塊到達(dá)桌邊B點(diǎn)時(shí)速度的大小；(3)小物塊落地點(diǎn)與桌邊B點(diǎn)的水平距離解析：(1)取向左為正方向，從Fx圖中可以看出，小物塊與桌面間的滑動(dòng)摩擦力大小為Ff1.0 N，方向?yàn)樨?fù)方向在壓縮過程中，摩擦力做功為WFfFfx0.1 J由圖線與x軸所圍面積可得外力做功為WF0.1 J2.4 J.所以彈簧存貯的最大彈性勢(shì)能為EpWFWFf2.3 J.(2)從A點(diǎn)開始到B點(diǎn)的過程中，由于L2x，摩擦力做功為WFfFf3x0.3 J對(duì)小物塊用動(dòng)能定理有EpWFfmv解得vB2 m/s.(3)小物塊從B點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)hgt2下落時(shí)間t1 s水平距離svBt2 m.答案：(1)2.3 J(2)2 m/s(3)2 m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)能位移的圖象如圖所示在位移為4 m時(shí)撤去F，物塊僅在摩擦力的作用下運(yùn)動(dòng)求：(g取10 m/s2)(1)物體的初速度多大？(2)物體和平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)多大？(3)拉力F的大小解析：(1)從圖線可知初動(dòng)能為2 J，Ek0mv22 J，v2 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 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故得FFf(22.5) N4.5 N.答案：(1)2 m/s(2)0.25(3)4.5 N1.下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系正確的是()A如果物體所受的合外力為零，那么合外力對(duì)物體做的功一定為零B如果合外力對(duì)物體所做的功為零，則合外力一定為零C物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一定變化D物體的動(dòng)能不變，所受合外力必定為零解析：由WFxcos ，知F合0時(shí)，W合0，故A項(xiàng)正確；由動(dòng)能定理知合外力做功等于物體動(dòng)能的變化，若動(dòng)能不變化，則合外力做功為零，勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)能不變化合外力做功為零，但合外力不為零，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變化，故C項(xiàng)錯(cuò)誤答案：A2(xx徐州二模)質(zhì)量為10 kg的物體，在變力F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)，力隨位移x的變化情況如圖所示物體在x0處速度為1 m/s，一切摩擦不計(jì)，則物體運(yùn)動(dòng)到x16 m處時(shí)，速度大小為()A2 m/sB3 m/sC4 m/s D. m/s解析：力位移圖線與橫軸所圍的面積表示功，由圖象可知，外力做的總功WFx40 J，根據(jù)動(dòng)能定理Wmv2mv，得v3 m/s.選項(xiàng)B正確答案：B3如圖所示，長為L的長木板水平放置，在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊，現(xiàn)緩慢地抬高A端，使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為時(shí)小物塊開始滑動(dòng)，此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板，小物塊滑到底端的速度為v，則在整個(gè)過程中()A支持力對(duì)物塊做功為零B支持力對(duì)小物塊做功為mgLsin C摩擦力對(duì)小物塊做功為mgLsin D滑動(dòng)摩擦力對(duì)小物塊做功為mv2mgLsin 解析：從緩慢地抬高A端至木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為的過程中，重力和支持力同時(shí)對(duì)小物塊做功，由動(dòng)能定理得W支mgLsin 0，解得W支mgLsin ，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；從小物塊開始沿木板滑動(dòng)至滑到底端的過程中，重力和滑動(dòng)摩擦力同時(shí)對(duì)小物塊做功，由動(dòng)能定理得mgLsin W摩mv20，解得W摩mv2mgLsin ，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確答案：BD4.(xx江蘇卷)如圖所示，細(xì)線的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)在此過程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是()A逐漸增大 B逐漸減小C先增大，后減小 D先減小，后增大解析：小球速率恒定，由動(dòng)能定理知：拉力做的功與克服重力做的功始終相等，將小球的速度分解，可發(fā)現(xiàn)小球在豎直方向分速度逐漸增大，重力的瞬時(shí)功率也逐漸增大，則拉力的瞬時(shí)功率也逐漸增大，A項(xiàng)正確答案：A5(xx北京卷)如圖所示，質(zhì)量為m的小物塊在粗糙水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)距離l后以速度v飛離桌面，最終落在水平地面上已知l1.4 m，v3.0 m/s，m0.10 kg，物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25，桌面高h(yuǎn)0.45 m不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小物塊落地點(diǎn)到飛出點(diǎn)的水平距離x；(2)小物塊落地時(shí)的動(dòng)能Ek；(3)小物塊的初速度大小v0.解析：(1)由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有豎直方向hgt2水平方向xvt得水平距離xv0.90 m.(2)由機(jī)械能守恒定律，動(dòng)能Ekmv2mgh0.90 J.(3)由動(dòng)能定理，有mglmv2mv得初速度大小v04.0 m/s.答案： (1)0.90 m(2)0.90 J(3)4.0 m/s6(xx浙江模擬)如圖所示，AB是高為H1.5 m的粗糙斜面，BC為水平傳送帶，BC長L5 m，與物體間的摩擦因數(shù)為0.4，皮帶輪的半徑為R0.2 m，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為15 rad/s.設(shè)質(zhì)量為m1 kg的小物塊由靜止開始從A點(diǎn)下滑，經(jīng)過B點(diǎn)的拐角處無機(jī)械能損失，從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用時(shí)間是1.5 s，且知小物塊從B點(diǎn)開始做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)C點(diǎn)前已相對(duì)傳送帶靜止，試求小物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力所做的功(g取10 m/s2)解析：水平傳送帶的速度為v0R3 m/s設(shè)小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，由牛頓第二定律得mgma設(shè)小物塊在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，位移為L1，則v0vBat1L1t1設(shè)小物塊在傳送帶上做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則LL1v0t2t1t2t由動(dòng)能定理得mgHWFfmv0聯(lián)立以上各式解得WFf2.5 J.答案：2.5 J