2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第15課 動(dòng)能定理及其應(yīng)用練習(xí).doc
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第15課 動(dòng)能定理及其應(yīng)用 1. 動(dòng)能、動(dòng)能定理的理解 a.速度、合力與動(dòng)能的關(guān)系 (1)(2017淮安模擬,6分)關(guān)于物體的動(dòng)能,下列說法中正確的是( ) A.物體速度變化,其動(dòng)能一定變化 B.物體所受的合力不為零,其動(dòng)能一定變化 C.物體的動(dòng)能變化,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定發(fā)生改變 D.物體的速度變化越大,其動(dòng)能一定變化也越大 答案:C 解析:若速度的方向變化而大小不變,則其動(dòng)能不變化,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。物體所受合力不為零,只要速度大小不變,其動(dòng)能就不變化,如勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,物體所受合力不為零,但速度大小始終不變,動(dòng)能不變,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。物體動(dòng)能變化,其速度一定發(fā)生變化,故運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,故C項(xiàng)正確。例如豎直上拋運(yùn)動(dòng)中物體經(jīng)過同一點(diǎn)(非最高點(diǎn))時(shí)的速度變化量要大于其到達(dá)最高點(diǎn)的速度變化量,但在該點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能變化量為0,小于從該點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能變化量,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 b.合力做功對動(dòng)能的影響 (2)(2018匯編,6分)下列對動(dòng)能定理的理解,正確的是( ) A.物體具有動(dòng)能是由于力對物體做了功 B.物體在合力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng),則動(dòng)能在一段過程中變化量一定不為零 C.在某個(gè)過程中,外力做的總功等于各個(gè)力單獨(dú)做功的絕對值之和 D.如果物體所受的合力為零,那么物體的動(dòng)能變化量為零 答案:D 解析:物體運(yùn)動(dòng)就會(huì)有動(dòng)能,與有無外力做功沒有關(guān)系,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。豎直上拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng),在上升和下降階段經(jīng)過同一位置時(shí)動(dòng)能相等,動(dòng)能在這段過程中的變化量為零,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。外力做的總功等于各個(gè)力單獨(dú)做功的代數(shù)和,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。物體所受合力為零,則合力不做功,物體動(dòng)能變化量為零,故D項(xiàng)正確。 2.動(dòng)能定理的應(yīng)用 a.利用動(dòng)能定理求直線運(yùn)動(dòng)中的各類參數(shù) (3)(多選)(2016浙江理綜,6分)如圖所示為一滑草場,某條滑道由上下兩段高均為h,與水平面傾角分別為45和37的滑道組成,滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑,經(jīng)過上、下兩段滑道后,最后恰好靜止于滑道的底端(不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失,sin 37=0.6,cos 37=0.8)。則( ) A.動(dòng)摩擦因數(shù)μ= B.載人滑草車最大速度為 C.載人滑草車克服摩擦力做功為mgh D.載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g 答案:AB 解析:作出滑道簡化示意圖,如圖所示,從A處到C處的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有(mgsin θ1-μmgcos θ1)+(mgsin θ2-μmgcos θ2)=0,解得μ=,故A項(xiàng)正確。到B處時(shí)載人滑草車速度最大,從A處到B處的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有(mgsin θ1-μmgcos θ1)=mv,解得vm=,故B項(xiàng)正確。從A處到C處的過程中,克服摩擦力所做的功等于重力勢能減少量2mgh,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。在下段滑道上的加速度大小a==g,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 b.動(dòng)能定理在平拋、圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用 (4)(2015全國Ⅰ,6分)如圖,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( ) A.W=mgR,質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn) B.W>mgR,質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn) C.W=mgR,質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后,繼續(xù)上升一段距離 D.W<mgR,質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后,繼續(xù)上升一段距離 答案:C 解析:根據(jù)動(dòng)能定理得P點(diǎn)動(dòng)能EkP=mgR,經(jīng)過N點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有4mg-mg=m,所以N點(diǎn)動(dòng)能為EkN=,從P點(diǎn)到N點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理有mgR- W=-mgR,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FN-mgcos θ=ma=m(θ為半徑與豎直方向的夾角),根據(jù)左右對稱,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Ff=μFN變小,所以摩擦力做功變小,從N到Q,根據(jù)動(dòng)能定理,Q點(diǎn)動(dòng)能EkQ=-mgR-W′=-W′,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,故C項(xiàng)正確,A項(xiàng)、B項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。 c.多過程中的動(dòng)能定理 (5)(2016全國Ⅰ,18分)如圖,一輕彈簧原長為2R,其一端固定在傾角為37的固定直軌道AC的底端A處,另一端位于直軌道上B處,彈簧處于自然狀態(tài)。直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切于C點(diǎn),AC=7R,A、B、C、D均在同一豎直平面內(nèi)。質(zhì)量為m的小物塊P自C點(diǎn)由靜止開始下滑,最低到達(dá)E點(diǎn)(未畫出)。隨后P沿軌道被彈回,最高到達(dá)F點(diǎn),AF=4R。已知P與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,重力加速度大小為g。(取sin 37=,cos 37=) ①求P第一次運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度的大小。 ②求P運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能。 ③改變物塊P的質(zhì)量,將P推至E點(diǎn),從靜止開始釋放。已知P自圓弧軌道的最高點(diǎn)D處水平飛出后,恰好通過G點(diǎn)。G點(diǎn)在C點(diǎn)左下方,與C點(diǎn)水平相距R、豎直相距R。求P運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度的大小和改變后P的質(zhì)量。 答案:?、?(4分) ②mgR(6分)?、?5分) m(3分) 解析:①根據(jù)題意知,B、C之間的距離l為 l=7R-2R(1分) 設(shè)P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB,根據(jù)動(dòng)能定理有 mglsin 37-μmglcos 37=mv(2分) 聯(lián)立解得vB=2(1分) ②P到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度為零,設(shè)此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep,BE=x,P由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 mgxsin 37-μmgxcos 37-Ep=0-mv(2分) E、F之間的距離l1為 l1=4R-2R+x(1分) P到達(dá)E點(diǎn)后反彈,從E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 Ep-mgl1sin 37-μmgl1cos 37=0(2分) 聯(lián)立解得x=R Ep=mgR(1分) ③設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1,D點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離x1和豎直距離y1分別為 x1=R-Rsin 37(1分) y1=R+R+Rcos 37(1分) 設(shè)P在D點(diǎn)的速度為vD,由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到G點(diǎn)的時(shí)間為t。 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 y1=gt2(1分) x1=vDt(1分) 聯(lián)立解得 vD=(1分) 設(shè)P在C點(diǎn)速度的大小為vC,在P由C運(yùn)動(dòng)到D的過程中根據(jù)動(dòng)能定理有 -m1g(R+Rcos 37)=m1v-m1v(1分) P由E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中,同理,根據(jù)動(dòng)能定理有 Ep-m1g(x+5R)sin 37-μm1g(x+5R)cos 37=m1v(1分) 聯(lián)立解得 m1=m(1分) 3.動(dòng)能定理與圖像結(jié)合分析問題 a.動(dòng)能定理與v-t圖像結(jié)合分析問題 (6)(2017吉林二模,6分)A、B兩物體放在同一水平面上,受到大小相同的水平力F的作用,各自從靜止開始運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過時(shí)間t0,撤去作用在A物體上的外力F;經(jīng)過時(shí)間4t0,撤去作用在B物體上的外力F。兩物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示,則A、B兩物體( ) A.A、B兩物體的質(zhì)量之比為3∶5 B.A、B兩物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)之比為2∶1 C.在0~2t0時(shí)間間隔內(nèi),合外力對A、B兩物體做功之比為5∶3 D.在0~4t0時(shí)間間隔內(nèi),水平力F對A、B兩物體做功之比為2∶1 答案:C 解析:根據(jù)圖像可知,A物體在力F和滑動(dòng)摩擦力作用下運(yùn)動(dòng),力F作用時(shí)間t0,故F作用的位移s1=2v0t0=v0t0,滑動(dòng)摩擦力f1作用全過程,全過程的位移s′1=2v03t0=3v0t0。根據(jù)動(dòng)能定理可得Fs1-f1s′1=0,解得=3f1。同理可得F與B所受滑動(dòng)摩擦力f2的關(guān)系為F=f2,故=。在減速運(yùn)動(dòng)過程中,由滑動(dòng)摩擦力提供加速度,根據(jù)牛頓第二定律有 =,=,故有=,可得==,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)減速運(yùn)動(dòng)過程中由滑動(dòng)摩擦力提供加速度,對A有a′A===μ1g=,對B有a′B===μ2g=,二式聯(lián)立得μ1=μ2,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。0~2t0時(shí)間內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理可知合力做功之比等于末動(dòng)能之比,即m1v∶m2v=5∶3,故C項(xiàng)正確。根據(jù)功的公式可知W=FL,則F做功之比為W1∶W2=Ft0∶F4t0=1∶2,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 b.動(dòng)能定理與F-x圖像結(jié)合分析問題 (7)(2016浙江學(xué)業(yè)考試,13分)如圖(a)所示,長為4 m的水平軌道AB與半徑為R=0.6 m的豎直半圓弧軌道BC在B處相連接,有一質(zhì)量為1 kg的滑塊(大小不計(jì)),從A處由靜止開始受水平向右的力F作用,F(xiàn)的大小隨位移變化關(guān)系如圖(b)所示,滑塊與AB間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25,與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)未知,取g=10 m/s2。求: ①滑塊到達(dá)B處時(shí)的速度大?。? ②滑塊在水平軌道AB上運(yùn)動(dòng)前2 m過程中所需的時(shí)間; ③若滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去力F,滑塊沿半圓弧軌道內(nèi)側(cè)上滑,并恰好能達(dá)到最高點(diǎn)C,則滑塊在半圓軌道上克服摩擦力所做的功是多少。 答案:①2 m/s(3分)?、?s(5分) ③5 J(5分) 解析:①滑塊從A到B的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 F1x1-F2x2-μmgx=mv(2分) 解得vB=2 m/s(1分) ②前2 m滑塊受到拉力的作用,根據(jù)牛頓第二定律有 F1-μmg=ma1(2分) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有x1=a1t(2分) 聯(lián)立以上二式,解得t1= s(1分) ③滑塊恰好能到達(dá)C點(diǎn) 根據(jù)牛頓第二定律有mg=m(2分) 滑塊從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有 W-mg2R=mv-mv(2分) 聯(lián)立以上二式,解得W=-5 J,即克服摩擦力做功為5 J(1分)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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