專題13動(dòng)能定理-2019高考物理一輪復(fù)習(xí)專題詳解解析版

1、知識(shí)點(diǎn)13動(dòng)能定理知識(shí)回顧能動(dòng)定®動(dòng)和能理動(dòng)能(動(dòng)能定理表達(dá)式尻=如6標(biāo)量表達(dá)式印臺(tái)二m/mu；標(biāo)量式,不用考虛速度的方向及中間過(guò)程解題局限性/得出的速度方向不明確規(guī)律方法應(yīng)用動(dòng)能定理解題的四步三注意”(1)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的四個(gè)步驟確定研究對(duì)象及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程；分析受力情況和各力的做功情況；明確物體初末狀態(tài)的動(dòng)能；由動(dòng)能定理列方程求解.(2)應(yīng)用動(dòng)能定理解題應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題動(dòng)能定理往往用于單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由于不牽扯加速度及時(shí)間，比動(dòng)力學(xué)研究方法要簡(jiǎn)潔.動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，在某個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理是沒(méi)有依據(jù)的.物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中包含有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過(guò)程(如加速、減速的

2、過(guò)程)，此時(shí)可以分段考慮,也可以對(duì)全過(guò)程考慮，但若能對(duì)整個(gè)過(guò)程利用動(dòng)能定理列式則可使問(wèn)題簡(jiǎn)化.典例分析【例1】如圖所示，質(zhì)量m=1kg的木塊靜止在高h(yuǎn)=1.2m的平臺(tái)上，木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,用水平推力F=20N,使木塊產(chǎn)生位移11=3m時(shí)撤去，木塊又滑行%=1m后飛出平臺(tái)，求木塊落地時(shí)速度的大小？【答案】v=11.3m/s.【解析】解法1:取木塊為研究對(duì)象，其運(yùn)動(dòng)分三個(gè)過(guò)程，先勻加速前進(jìn)3后勻減速匕，再做平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)每一過(guò)程，分別列動(dòng)能定理得:Fh一色膽勖二%M一1、1,N升培亨旗啜一,1*13冊(cè)g方=3用更5Mli解得：Vj=11.3ms解法九對(duì)全過(guò)程由動(dòng)靛定理得Fh-卬Jig

3、Vi+上)+曜協(xié)之一0代人數(shù)據(jù)解得¥=1L3m覆【例2】如圖所示，光滑水平面AB與半圓形軌道在B點(diǎn)相切，軌道位于豎直平面內(nèi)，其半徑為R個(gè)質(zhì)量為m的物塊將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放，在彈力作用下物塊獲得一向右速度，然后脫離彈簧，當(dāng)它經(jīng)過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對(duì)導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍，之后向上運(yùn)動(dòng)恰能完成半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn).不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.(1)求彈簧彈力對(duì)物塊做的功；(2)求物塊m從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)克服阻力做的功；(3)如果半圓形軌道也是光滑的，其他條件不變，當(dāng)物體由A經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到C,然后落到水平面，落點(diǎn)為D(題中D點(diǎn)未標(biāo)出，且水平面足夠長(zhǎng))，求D點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離.1【答案】W

4、=3mgR;W阻=mgR;xbd=2/2R【解析】(1)物塊在B點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得2_VBFnmg=mR又Fn=7mg在物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，只有彈簧彈力做功，根據(jù)動(dòng)能定理有12W=2mVB解得w=3mgR2VC（2）由題意可知，物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)只有重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有mg=mvR物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)只有重力和阻力做功，根據(jù)動(dòng)能定理有WmmgX2R=2'mvc2mvB1斛得W阻=一？mgR1故物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)克服阻力做的功為2mgR.»）若半圓形軌道光滑，則物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到仃的過(guò)程中只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理有解得比二踞從C點(diǎn)到口點(diǎn)，物塊做平拋運(yùn)動(dòng)

5、.有水平方向：XED-VCt豎直方向=”二前解得工程=2鏡范規(guī)律總結(jié)若物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以分為若干階段，可以選擇分段或全程應(yīng)用動(dòng)能定理，題目不涉及中間量時(shí)，選擇全程應(yīng)用動(dòng)能定理更簡(jiǎn)單、方便.應(yīng)用全程法解題求功時(shí)，有些力不是全過(guò)程都作用的，必須根據(jù)不同的情況分別對(duì)待，弄清楚物體所受的力在哪段位移上做功，哪些力做功，做正功還是負(fù)功，正確寫出總功.專題練習(xí)1.（多選）（2017年保定模擬）如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)硬桿A一端固定小球B,另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸O上.現(xiàn)使輕桿A繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),列說(shuō)法正確的是（）輕桿A與豎直方向夾角a從0°增加到180°的過(guò)程中，下oA.小球B受

6、到的合力的方向始終沿著輕桿A指向軸OB.當(dāng)“=90°時(shí)，小球B受到輕桿A的作用力方向豎直向上C.輕桿A對(duì)小球B做負(fù)功D.小球B重力做功的功率不斷增大【答案】:AC【解析露小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到的合外力總是指向圓心4選項(xiàng)a對(duì),轉(zhuǎn)過(guò)go郅h輕桿對(duì)小球的彈力的水平分力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,豎直分力平衡小球重力,小球受到桿的作用力指向左上方,選項(xiàng)B錯(cuò)f在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中小球的重力做正功，動(dòng)能不變，應(yīng)用動(dòng)能定理可知輕桿對(duì)小球做負(fù)功，選嗔C對(duì)手小球豎直方向的分速度先增大后減小，小球重力做功的功率先增大后減小，選項(xiàng)。錯(cuò).2.如圖所示，ABCD是一個(gè)盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與B

7、C相切的圓弧，BC為水平的，其長(zhǎng)度d=0.50m.盆邊緣的高度為h=0.30m,在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止開(kāi)始下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為尸0.10.小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)，最后停下來(lái)，則停的地點(diǎn)到B的距離為（）A.0.50mB.0.25mC.0.10mD.0【答案】：D【解析】：對(duì)小物塊從A點(diǎn)出發(fā)到最后停下來(lái)整個(gè)過(guò)程用動(dòng)能定理，mgh-科mgs0,s=h=7i30m=3.00a0.10m.而d=0.50m,剛好3個(gè)來(lái)回，所以最終停在B點(diǎn)，所以D選項(xiàng)正確.3.如圖所示，固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊，用輕繩系著滑塊繞過(guò)光滑的定滑輪，以大小恒定的拉

8、力F拉繩，使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開(kāi)始上升.若從A點(diǎn)上升至B點(diǎn)和從B點(diǎn)上升至C點(diǎn)的過(guò)程中拉力F做的功分別為Wi、W2,滑塊經(jīng)B、C兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為EkB、Eq,圖中AB=BC,則一定有（）A.Wi>W2B.Wi<W2C.EkB>EkcD.EkB<Ekc【答案】：A【解析】；滑塊從討向上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,速度應(yīng)從零增到最大再;咸小到零，兩端速度為零而中間有最大值，最大值的位置可能出現(xiàn)在B點(diǎn)以下，品C之間，也可能在。點(diǎn)以上，因此段的運(yùn)動(dòng)可能一直施速、先加速后減速或一直加速，這樣，E型&4瓦瓦u與E達(dá)=£c也就均有可能.再通過(guò)邏輯思維險(xiǎn)證它:滑塊受到拉力尸的豎

9、直分量逐漸減小，因此它與重力的合力方向可能先向上后向下，故物體應(yīng)加速后減速,存在速度最大值,上述結(jié)論成立.C、D選項(xiàng)排除,在比較嗎，心的大小時(shí)，則需要應(yīng)用功的公式審二產(chǎn)雙。如,上述兩個(gè)過(guò)程中；拉力尸大小恒定，位移工相爭(zhēng)力與位移間的夾角3在EC過(guò)程中大于將過(guò)程,故必有門的，A選項(xiàng)正確.4.（2017年山東濰坊模擬）如圖所示，固定斜面AE分成等長(zhǎng)四部分AB、BC、CD、DE,小物塊與AB、CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為以；與BC、DE間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為物且因=2以當(dāng)物塊以速度vo從A點(diǎn)沿斜面向上滑動(dòng)時(shí)，剛好能到達(dá)E點(diǎn).當(dāng)物塊以速度v0從A點(diǎn)沿斜面向上滑動(dòng)時(shí)，則能到達(dá)的最高點(diǎn)（）A.剛好為B點(diǎn)B.剛好為C點(diǎn)

10、C.介于A、B之間D.介于B、C之間【答案】：C【解析】：設(shè)斜面的傾角為0,AB=BC=CD=DE=s,圖=2位=2的則位=科，物塊以速度v0上滑過(guò)程1212中,由動(dòng)能th理得，一mgsin04s科mgos02s2mgos02s=0&mv0,則2mv2=4mgssin9+6科mgsosa當(dāng)初速度為鄂f,2m母）=4>|mv2=mgssin9+3科mgsos長(zhǎng)mgssin0+2科mposQ則物塊能到達(dá)的最高點(diǎn)在B點(diǎn)以下，即A、B之間某點(diǎn)，故選C.5:一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力F作用下，從平衡位置P點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如圖所示，則力F所做的功為（）A.m

11、glcos0B.Flsin0C.mgl（1cos0）D.Fl【答案】C【解析】小球緩慢由P-Q過(guò)程中，F(xiàn)大庚化，為變力做功.設(shè)力F做功為對(duì)小球由PtQ應(yīng)用動(dòng)能定理Wp-mgl（lcos8）=0,所以、WF=mgl（l-g&8）,故C正確.6:如圖所示，半徑為R的光滑半球固定在水平面上，現(xiàn)用一個(gè)方向與球面始終相切的拉力F把質(zhì)量為m的小物體（可看做質(zhì)點(diǎn)）沿球面從A點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到最高點(diǎn)B,在此過(guò)程中，拉力做的功為（）A.兀FRB.兀mgR71C.二mgRD.mgR【答案】D【解析】小物體在緩慢（勻速）運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力和拉力F做功，根據(jù)動(dòng)能定理：WfmgR=AEk=0,則拉力做功WF=mg

12、R,D正確7:光滑水平面AB與一半圓形軌道在B點(diǎn)相連，軌道位于豎直面內(nèi)，其半徑為R,一個(gè)質(zhì)量為m的物塊靜止在水平面上，現(xiàn)向左推物塊使其壓緊彈簧，然后放手，物塊在彈力作用下獲得一速度，當(dāng)它經(jīng)B點(diǎn)進(jìn)入半圓形軌道瞬間，對(duì)軌道的壓力為其重力的7倍，之后向上運(yùn)動(dòng)恰能完成半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn)，重力加速度為g.求：彈簧彈力對(duì)物塊做的功；(2)物塊從B到C克服阻力做的功；(3)物塊離開(kāi)C點(diǎn)后，再落回到水平面上時(shí)的動(dòng)能.15【答案】(1)3mgR(2)-mgR-mgR工、【解析】(1)由動(dòng)能定理得W=2mvS述在B點(diǎn)由牛頓第二定律得：7mgmg=m&解得w=3mgRQ)物塊從B到C由動(dòng)能定理得1 1一，1

13、，2 m憂2mv&=-2mgR+W"述物塊在C點(diǎn)時(shí)mg=mR11解得*=-?mgR,即物體從B到C克服阻力做的功為3mgR(3)物塊從C點(diǎn)平拋到水平面的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得15一,2mgR=Ek2mvJEk=2mgR.8:如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m=0.6kg的小球以某一初速度v0=2m/s從P點(diǎn)水平拋出，從粗糙圓弧ABC的A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入(不計(jì)空氣阻力，進(jìn)入圓弧時(shí)無(wú)機(jī)械能損失)且恰好沿圓弧通過(guò)最高點(diǎn)C,已知圓弧的圓心為O,半徑R=0.3m,0=60°,g=10m/s2.試求:(1)小球到達(dá)A點(diǎn)的速度vA的大小;(2)P點(diǎn)與A點(diǎn)的豎直高度H;(3)小球從圓弧A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到

14、最高點(diǎn)C的過(guò)程中克服摩擦力所做的功W.【答案】1)4m/s(2)0.6m(3)1.2JvO【解析】在A處由速度的合成得解得vA=4ms由P到A小球做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直分速度vy=vOtm0由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有3由以上兩式解得H=£L6mmvC恰好過(guò)C點(diǎn)滿足mg二三由A到C由動(dòng)能定理得11mgR(1+cosfi)W=2mte二mvA解得W=L2工39、(多選)某游樂(lè)場(chǎng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為翻天滾地”的游樂(lè)項(xiàng)目.原理圖如圖所示：一個(gè)三圓弧形光滑圓管軌道ABC放置在豎直平面內(nèi)，軌道半徑為R,在A點(diǎn)與水平地面AD相接，地面與圓心O等高，MN是放在水平地面上長(zhǎng)為3R、厚度不計(jì)的減振墊，左端M正好位于A點(diǎn).讓游客

15、進(jìn)入一個(gè)中空的透明彈性球，人和球的總質(zhì)量為m,球的直徑略小于圓管直徑.將球(內(nèi)裝有參與者)從A處管口正上方某處由靜止釋放后,游客將經(jīng)歷一個(gè)翻天滾地”的刺激過(guò)程.不考慮空氣阻力.那么以下說(shuō)法中正確的是()A.要使球能從C點(diǎn)射出后能打到墊子上，則球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度至少為4踵B.要使球能從C點(diǎn)射出后能打到墊子上，則球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度至少為C.若球從C點(diǎn)射出后恰好能打到墊子的M端，則球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)管的作用力大小為2D.要使球能通過(guò)C點(diǎn)落到墊子上，球離A點(diǎn)的最大高度是5R【答案】BD【解析】從A處管口正上方某處由靜止釋放后，游客所在的透明彈性球在只有重力做功的情況下繞圓弧圓管運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，C點(diǎn)為圓周最高點(diǎn)

16、，由于圓管即可提供指向圓心的彈力也可以提供沿半徑向外的彈力，1所以只有最高點(diǎn)速度不等于o即可通過(guò)，而離開(kāi)c點(diǎn)后為平拋運(yùn)動(dòng)，要落在平臺(tái)上，豎直方向R=2鼻，水平方向我史氐整理得v*V2,選項(xiàng)八錯(cuò)B對(duì)/若球從C點(diǎn)射出后恰好能打到墊子的M端,說(shuō)明A-VC=V則在C點(diǎn)受力mg+自二m五,解得正=2小縱選項(xiàng)C對(duì)$要使球能通過(guò)C點(diǎn)落到墊子上,設(shè)球離A點(diǎn),高度為總根據(jù)動(dòng)能定理m耿h-R）=2mv1離開(kāi)C點(diǎn)后平拋運(yùn)動(dòng)水平位移vcR,整理得h<5R?選項(xiàng)D對(duì).10、如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一“V形槽，其底部BC是一段圓弧，兩側(cè)都與光滑斜槽相切，相切處B、C位于同一水平面上.一小物體從右側(cè)斜槽上距BC平面高

17、度為2h的A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)圓弧槽再滑上左側(cè)斜槽，最高能到達(dá)距BC所在水平面高度為h的D處，接著小物體再向下滑回，若不考慮空氣阻力，則（）:A.小物體恰好滑回到B處時(shí)速度為零B.小物體尚未滑回到B處時(shí)速度已變?yōu)榱鉉.小物體能滑回到B處之上，但最高點(diǎn)要比D處低D.小物體最終一定會(huì)停止在圓弧槽的最低點(diǎn)【答案】C【解析】小物體從A處運(yùn)動(dòng)到D處的過(guò)程中，克服摩才§力所做的功為Wf1=mgh,小物體從D處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，因?yàn)樗俣容^小，小物體對(duì)圓弧槽的壓力較小，克服摩擦力所做的功Wf2<mgh,所以小物體能滑回到B處之上，但最高點(diǎn)要比D處低，C正確，A、B錯(cuò)誤；因?yàn)樾∥矬w與圓弧槽間的動(dòng)

18、摩擦因數(shù)未知，所以小物體可能停在圓弧槽上的任何地方，D錯(cuò)誤11.（2017年開(kāi)封重點(diǎn)中學(xué)二聯(lián)）如圖所示，一質(zhì)量為m=2.0kg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）靜置在粗糙水平面上的A點(diǎn)，水平面上的B點(diǎn)處固定有一豎直放置的半徑為R=0.4m的粗糙半圓形軌道.現(xiàn)給滑塊施加一水平向右且大小為F=10N的恒定拉力，使滑塊由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng).已知滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.25,A、B兩點(diǎn)間的距離為d=5m,重力加速度取g=10m/s2.(1)若滑塊剛好運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)停止，求拉力F作用的時(shí)間；(2)若在滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去拉力F,則滑塊剛好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)C,求滑塊從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功.【

19、答案】t=q'2s.；wf=5j.【解析】：(1)設(shè)在拉力F作用下滑塊向右滑行的距離為x,則由動(dòng)能定理可得Fx=pmgd設(shè)在拉力F作用階段滑塊的加速度大小為ai,拉力F作用時(shí)間為t,則有F-mg=mai_1.2x22代聯(lián)立解得t=2s.設(shè)滑塊在B點(diǎn)時(shí)的速度大小為通在。點(diǎn)時(shí)的速度大小為性則由動(dòng)能定理可得y一卬晤歷/臉由于滑塊剛好能通過(guò)最高點(diǎn)C,則有呢=若設(shè)滑塊從&點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中克服摩撼力做的功為吟,則有FTf=；m%一；陽(yáng)住一鹿-"聯(lián)立解得fn=5J.12 .同學(xué)們參照伽利略時(shí)期演示平拋運(yùn)動(dòng)的方法制作了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置.圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和N板，M板上部有一半徑為R的1圓弧形的粗糙軌道，P為最高點(diǎn)，Q為最低點(diǎn)，Q點(diǎn)4處的切線水平，距底板高為H.N板上固定有三個(gè)圓環(huán).將質(zhì)量為m的小球從P處?kù)o止釋放，小球運(yùn)動(dòng)至Q飛出后無(wú)阻礙地通過(guò)各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為L(zhǎng)處.不考慮空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)距Q水平距離為2的圓環(huán)中心到底板的高度;(2)小球運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)速度的大小以及對(duì)軌道壓力的大小和方向;(3)摩擦力對(duì)小球做的功.【答案】H?=4h；F壓=mg1+2HRj；Wf=mgp-mgR=mg扇一Rj【解析】：(1)設(shè)到Q點(diǎn)的速度為v,做平拋運(yùn)動(dòng)的