2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理(新教材新高考)課時(shí)分層作業(yè)13動(dòng)能定理及其應(yīng)用_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、 課時(shí)分層作業(yè)(十三)1關(guān)于動(dòng)能概念及動(dòng)能定理表達(dá)式WEk2Ek1的說(shuō)法正確的是()A若物體速度在變化,則動(dòng)能一定在變化B速度大的物體,動(dòng)能一定大CWEk2Ek1表示功可以變成能D動(dòng)能的變化可以用合力做的功來(lái)量度D速度是矢量,而動(dòng)能是標(biāo)量,若物體速度只改變方向,不改變大小,則動(dòng)能不變,A錯(cuò)誤;由Ekeq f(1,2)mv2知B錯(cuò)誤;動(dòng)能定理表達(dá)式WEk2Ek1表示動(dòng)能的變化可用合力做的功量度,但功和能是兩個(gè)不同的概念,有著本質(zhì)的區(qū)別,故C錯(cuò)誤,D正確。2(2021河北卷)一半徑為R的圓柱體水平固定,橫截面如圖所示。長(zhǎng)度為R、不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩,一端固定在圓柱體最高點(diǎn)P處,另一端系一個(gè)小球,小球位

2、于P點(diǎn)右側(cè)同一水平高度的Q點(diǎn)時(shí),繩剛好拉直。將小球從Q點(diǎn)由靜止釋放,當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時(shí),小球的速度大小為(重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力)()Aeq r(2gR) Beq r(2gR) Ceq r(21gR) D2eq r(gR)A當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時(shí),小球下落的高度hRReq f(R,2)Req f(R,2),根據(jù)動(dòng)能定理有mgheq f(1,2)mv2,解得veq r(2gR),故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。3如圖所示,小物塊從傾角為的傾斜軌道上A點(diǎn)由靜止釋放滑下,最終停在水平軌道上的B點(diǎn),小物塊與水平軌道、傾斜軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,A、B兩點(diǎn)的連線與水平方向的夾

3、角為,不計(jì)物塊在軌道轉(zhuǎn)折時(shí)的機(jī)械能損失,則動(dòng)摩擦因數(shù)為 ()Atan Btan Ctan() Dtan()B如圖所示,設(shè)B、O間距離為s1,A點(diǎn)離水平面的高度為h,A、O間的水平距離為s2,物塊的質(zhì)量為m,在物塊下滑的全過(guò)程中,應(yīng)用動(dòng)能定理可得mghmgcos eq f(s2,cos )mgs10,解得eq f(h,s1s2)tan ,故選項(xiàng)B正確。4(2021廣東惠州市第三次調(diào)研)如圖所示,半圓形光滑軌道固定在水平地面上,半圓的直徑與地面垂直,一小球以速度v從軌道下端滑入軌道,并保證從軌道上端水平飛出,則關(guān)于小球落地點(diǎn)到軌道下端的水平距離x與軌道半徑R的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是()AR越大,則

4、x越大BR越小,則x越大C當(dāng)R為某一定值時(shí),x才有最大值D當(dāng)R為某一定值時(shí),x才有最小值C設(shè)半圓的半徑為R,根據(jù)動(dòng)能定理得mg2Req f(1,2)mv2eq f(1,2)mv2,離開最高點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)有2Req f(1,2)gt2,xvt,聯(lián)立解得xeq r(f(4Rv24gR,g)eq r(f(16gblc(rc)(avs4alco1(Rf(v2,8g)sup12(2)f(v4,4g),g),可知當(dāng)Req f(v2,8g)時(shí),水平位移最大;當(dāng)Req f(v2,8g)時(shí),R增大,x減小。5(多選)(2021廣東汕頭高三4月檢測(cè))滑雪是一項(xiàng)具有刺激性和挑戰(zhàn)性的冰雪運(yùn)動(dòng),如圖的滑雪情景可抽象成如下

5、物理過(guò)程:物體沿斜面由靜止開始下滑,在水平面上滑行一段距離后停止。假若物體與斜面間和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,斜面與水平面平滑連接,選項(xiàng)圖中v、a、Ek、s、t分別表示物體速度大小、加速度大小、動(dòng)能、路程和時(shí)間,則其中可能正確的是()ABCDABD物體沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a1g(sin cos ),在水平面上又做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度a2g,因動(dòng)摩擦因數(shù)和斜面傾角未知,故不能確定a1、a2的大小關(guān)系,但可確定va1t1a2t2,v22a1s12a2s2,所以速度大小先隨時(shí)間均勻增大,而后又均勻減小,時(shí)間短的加速度大,位移長(zhǎng)的加速度小,故A、B正確;由Ekeq f(1,2)mv2e

6、q f(1,2)ma2t2,可知,Ekt的圖像應(yīng)是兩段拋物線的拼合,故C錯(cuò)誤;由Ekeq f(1,2)mv2mas可知,Eks的圖像應(yīng)是線性關(guān)系,故D正確。6如圖甲所示,置于水平地面上質(zhì)量為m的物體,在豎直拉力F作用下,由靜止開始向上運(yùn)動(dòng),其動(dòng)能Ek與距地面高度h的關(guān)系圖像如圖乙所示,已知重力加速度為g,空氣阻力不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()甲乙A在0h0過(guò)程中,F(xiàn)大小始終為mgB在0h0和h02h0過(guò)程中,F(xiàn)做功之比為21C在02h0過(guò)程中,物體的機(jī)械能不斷增加D在2h03.5h0過(guò)程中,物體的機(jī)械能不斷減少C在0h0過(guò)程中,Ekh圖像為一段直線,由動(dòng)能定理得(Fmg)h0mgh00,故F2mg

7、,A錯(cuò)誤;由A可知,在0h0過(guò)程中,F(xiàn)做功為2mgh0,在h02h0過(guò)程中,由動(dòng)能定理可知,WFmgh01.5mgh0mgh0,解得WF1.5mgh0,因此在0h0和h02h0過(guò)程中,F(xiàn)做功之比為43,故B錯(cuò)誤;在02h0過(guò)程中,F(xiàn)一直做正功,故物體的機(jī)械能不斷增加,C正確;在2h03.5h0過(guò)程中,由動(dòng)能定理得WF1.5mgh001.5mgh0,則WF0,故F做功為0,物體的機(jī)械能保持不變,故D錯(cuò)誤。7(2021河南名校聯(lián)考)如圖所示,AB是一段位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,高度為h,末端B處的切線方向水平。一個(gè)質(zhì)量為m的小物體P從軌道頂端A處由靜止釋放,滑到B端后飛出,落到地面上的C點(diǎn),軌跡如

8、圖中虛線BC所示。已知它落地時(shí)相對(duì)于B點(diǎn)的水平位移OCl?,F(xiàn)在軌道下方緊貼B點(diǎn)安裝一水平木板,木板的右端與B的距離為eq f(l,2),讓P再次從A點(diǎn)由靜止釋放,它離開軌道并在木板上滑行后從右端水平飛出,仍然落在地面的C點(diǎn)。求:(不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g)(1)P滑至B點(diǎn)時(shí)的速度大小;(2)P與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。解析(1)物體P在AB軌道上滑動(dòng)時(shí),只有重力做功,根據(jù)動(dòng)能定理有mgheq f(1,2)mveq oal( 2,0)得物體P滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0eq r(2gh)。(2)當(dāng)沒(méi)有木板時(shí),物體離開B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,有teq f(l,v0)eq f(l,r(2gh

9、)當(dāng)B點(diǎn)右方安裝木板時(shí),物體從木板右端水平拋出,在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也為t,水平位移為eq f(l,2),因此物體從木板右端拋出的速度v1eq f(v0,2)eq f(r(2gh),2)根據(jù)動(dòng)能定理,物體在木板上滑動(dòng)時(shí),有mgeq f(l,2)eq f(1,2)mveq oal( 2,1)eq f(1,2)mveq oal( 2,0)解得物體與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)eq f(3h,2l)。答案(1)eq r(2gh)(2)eq f(3h,2l)8(2021廣東汕頭市金山中學(xué)高三三模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為R的eq f(1,4)圓軌道與水平軌道相切于最低點(diǎn)B。一質(zhì)量為m的小物塊從A處由靜止滑下

10、,沿軌道運(yùn)動(dòng)至C處停下,B、C兩點(diǎn)間的距離為R,物塊與圓軌道和水平軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同?,F(xiàn)用始終平行于軌道或軌道切線方向的力推動(dòng)物塊,使物塊從C處緩慢返回A處,重力加速度為g,設(shè)推力做的功至少為W,則()AWmgR BmgRW2mgRB從A到C過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理有mgRmgRWf0,解得WfmgRmgR,從C到A過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理得WmgRmgRWf0,解得WmgRmgRWf,物塊從A到B做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)向心力知識(shí)可知物塊受到的支持力比緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)大,所以克服摩擦力做功WfWf,可得WmgR,綜上所述mgRW2mgR,故選項(xiàng)B正確。9(多選)(2021全國(guó)甲卷)一質(zhì)量為m的物體自傾角為的固定斜面

11、底端沿斜面向上滑動(dòng)。該物體開始滑動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為Ek,向上滑動(dòng)一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動(dòng),到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能為eq f(Ek,5)。已知sin 0.6,重力加速度大小為g。則()A物體向上滑動(dòng)的距離為eq f(Ek,2mg)B物體向下滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為eq f(g,5)C物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于0.5D物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)BC設(shè)物體沿斜面向上滑動(dòng)的距離為s,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,物體沿斜面上滑過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理有mgssin mgscos 0Ek,同理,物體沿斜面下滑過(guò)程中有mgssin mgscos eq f(Ek,5)0,兩式聯(lián)立解得seq f(

12、Ek,mg),eq f(1,2),物體沿斜面下滑過(guò)程中,根據(jù)牛頓第二定律有mgsin mgcos ma下,解得a下eq f(g,5),同理可知物體沿斜面上滑過(guò)程的加速度大于下滑過(guò)程的加速度,由seq f(1,2)at2可知,物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)所用的時(shí)間短,B、C正確,A、D錯(cuò)誤。10(2021全國(guó)乙卷)一籃球質(zhì)量為m0.60 kg,一運(yùn)動(dòng)員使其從距地面高度為h11.8 m處由靜止自由落下,反彈高度為h21.2 m。若使籃球從距地面h31.5 m的高度由靜止下落,并在開始下落的同時(shí)向下拍球,球落地后反彈的高度也為1.5 m。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對(duì)球的作用力為恒力,作用時(shí)間為t0.20

13、s;該籃球每次與地面碰撞前后的動(dòng)能的比值不變。重力加速度大小g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力。求(1)運(yùn)動(dòng)員拍球過(guò)程中對(duì)籃球所做的功;(2)運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對(duì)籃球的作用力的大小。解析(1)使籃球從距地面高度為h1處由靜止自由落下時(shí),設(shè)籃球的落地速度大小為v1,根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有veq oal( 2,1)2gh1設(shè)籃球被地面反彈時(shí)的速度大小為v2,則有veq oal( 2,2)2gh2則籃球與地面碰撞前、后的動(dòng)能之比eq f(Ek1,Ek2)eq f(f(1,2)mvoal( 2,1),f(1,2)mvoal( 2,2)eq f(h1,h2)eq f(3,2)。使籃球從距地面h3的高度由靜止下

14、落,并在開始下落的同時(shí)向下拍球,設(shè)籃球的落地速度大小為v3,反彈后的速度大小為v4,則有veq oal( 2,4)2gh3因?yàn)榛@球每次與地面碰撞前、后的動(dòng)能的比值不變,所以有eq f(f(1,2)mvoal( 2,3),f(1,2)mvoal( 2,4)eq f(3,2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球過(guò)程中對(duì)籃球做的功為W,根據(jù)動(dòng)能定理有Wmgh3eq f(1,2)mveq oal( 2,3)解得W4.5 J。(2)球在受到力F作用的時(shí)間內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律得,加速度aeq f(mgF,m)球的位移seq f(1,2)at2運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功WFs聯(lián)立解得F9 N。答案(1)4.5 J(2)9 N11(2021山

15、東濱州模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的物塊在水平力作用下,沿水平桌面AB運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間后撤去外力,物塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)后水平拋出,恰好自C點(diǎn)沿切線進(jìn)入光滑eq f(1,4)圓軌道CDE,其中D點(diǎn)為圓軌道最低點(diǎn),E點(diǎn)為與圓軌道切向連接的EF斜面的最低端。物塊沿圓軌道CDE運(yùn)動(dòng)后滑上斜面,第一次從斜面返回剛好能到達(dá)C點(diǎn)。已知A、B間距離為L(zhǎng),物塊與桌面AB的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,B、C間豎直距離為h,圓弧CDE的半徑為R,物體與斜面EF間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2,EF斜面的傾角為37,sin 370.6,重力加速度為g。求:(1)B、C間的水平距離;(2)物塊在AB上運(yùn)動(dòng)所受拉力做的功;(3)物塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的最

16、小壓力;(4)物塊在斜面EF上通過(guò)的總路程。解析(1)由幾何關(guān)系知COD53,DOE37,設(shè)B、C間的水平距離為x,物塊在B點(diǎn)速度為vB,從B到C歷時(shí)t。由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可得xvBt,heq f(1,2)gt2,設(shè)物塊在C點(diǎn)時(shí)的豎直速度為vy,在C點(diǎn)進(jìn)行速度分解,可得tan 53eq f(vy,vB)又vygt聯(lián)立可得xeq f(3,2)h。(2)設(shè)在AB上拉力做的功為W,由(1)可得vBeq f(3,4)eq r(2gh)。從A到B,由動(dòng)能定理可得W1mgLeq f(1,2)mveq oal( 2,B)聯(lián)立得W1mgLeq f(9mgh,16)。(3)物塊在圓軌道和斜面上做往返運(yùn)動(dòng),最后在E點(diǎn)速度為0,然后繼續(xù)在圓弧面上做往返運(yùn)動(dòng),再經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí),對(duì)D點(diǎn)的壓力最小。設(shè)物塊所受支持力為F,在D點(diǎn),由牛頓第二定律得Fmgeq f(mvoal( 2,D),R)從E到D,由動(dòng)能定理得mgR(1cos 37)eq f(1,2)mveq oal( 2,D)聯(lián)立得Feq f(7,5)mg。由牛頓第三定律得,對(duì)D點(diǎn)的最小壓力大小為eq f(7,5)mg,方向豎直向下。(4

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