新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題32 動(dòng)能定理及其應(yīng)用（原卷版）

專題32動(dòng)能定理及其應(yīng)用導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1對動(dòng)能、動(dòng)能定理的理解目標(biāo)2應(yīng)用動(dòng)能定理處理多過程問題目標(biāo)3動(dòng)能定理的圖像問題【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】一、對動(dòng)能、動(dòng)能定理的理解1．動(dòng)能與動(dòng)能的變化的區(qū)別(1)動(dòng)能與動(dòng)能的變化是兩個(gè)不同的概念，動(dòng)能是狀態(tài)量，動(dòng)能的變化是過程量。(2)動(dòng)能沒有負(fù)值，而動(dòng)能變化量有正負(fù)之分。ΔEk>0表示物體的動(dòng)能增加，ΔEk<0表示物體的動(dòng)能減少。2．對動(dòng)能定理的理解(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，動(dòng)能定理表達(dá)式中“＝”的意義是一種因果關(guān)系在數(shù)值上相等的符號。(2)動(dòng)能定理中的“力”指物體受到的所有力，既包括重力、彈力、摩擦力，也包括電場力、磁場力或其他力，功則為合力所做的總功?！纠?】如圖所示，電梯質(zhì)量為M，在它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下豎直向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電梯的速度由v1增大到v2時(shí)，上升高度為H，重力加速度為g，則在這個(gè)過程中，下列說法正確的是（）A．對物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為SKIPIF1<0，其中W為支持力做的功B．對物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為W合＝0，其中W合為合力做的功C．對物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為SKIPIF1<0其中W為支持力做的功D．對電梯，其所受的合力做功為SKIPIF1<0二、應(yīng)用動(dòng)能定理處理多過程問題1．解題流程2．注意事項(xiàng)(1)動(dòng)能定理中的位移和速度必須是相對于同一個(gè)參考系的，一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系。(2)應(yīng)用動(dòng)能定理的關(guān)鍵在于對研究對象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析及運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出運(yùn)動(dòng)過程的草圖，借助草圖理解物理過程之間的關(guān)系。(3)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)包含多個(gè)不同過程時(shí)，可分段應(yīng)用動(dòng)能定理求解；當(dāng)所求解的問題不涉及中間的速度時(shí)，也可以全過程應(yīng)用動(dòng)能定理求解，這樣更簡便。(4)列動(dòng)能定理方程時(shí)，必須明確各力做功的正、負(fù)，確實(shí)難以判斷的先假定為正功，最后根據(jù)結(jié)果加以檢驗(yàn)?！纠?】如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，伸長后另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處時(shí)彈簧水平，到達(dá)C處時(shí)圓環(huán)的速度為零，然后在C處給圓環(huán)一豎直向上的初速度v，圓環(huán)恰好能回到A處，在上述過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則圓環(huán)（）A．下滑過程中，彈簧的彈性勢能一定先減小后增大B．下滑過程中，經(jīng)過B時(shí)的速度最大C．上滑過程中，摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為SKIPIF1<0D．上滑過程中經(jīng)過B處的動(dòng)能大于下滑過程中經(jīng)過B處的動(dòng)能三、動(dòng)能定理的圖像問題1．四類圖像所圍“面積”的意義2．解決動(dòng)能定理與圖像問題的基本步驟【例3】質(zhì)量為2kg的物塊放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，物塊的動(dòng)能Ek與其發(fā)生的位移x之間的關(guān)系如圖所示。已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是（）A．x＝1m時(shí)物塊的加速度大小為1m/s2B．x＝3m時(shí)物塊所受的拉力大小為6NC．在前4m位移過程中拉力對物塊做的功為25JD．在前4m位移過程中物塊所經(jīng)歷的時(shí)間為2.8s【例4】水平地面上質(zhì)量為m=7kg的物體，在水平拉力F作用下開始做直線運(yùn)動(dòng)，力F隨位移x的變化關(guān)系如圖所示，當(dāng)x=10m時(shí)拉力為零，物體恰好停下，g取10m/s2，下列說法正確的是（）A．物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2B．加速階段克服摩擦力做的功為81.2JC．加速階段拉力做的功為8JD．全過程摩擦力做的功為-14J【例5】質(zhì)量SKIPIF1<0的小型電動(dòng)汽車在平直的公路上由靜止啟動(dòng)，如圖甲所示為汽車運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系，圖乙為汽車牽引力的功率與時(shí)間的關(guān)系。設(shè)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力不變，在18s末汽車的速度恰好達(dá)到最大。重力加速度g取SKIPIF1<0，則下列說法正確的是（）A．汽車受到的阻力為200NB．汽車的最大牽引力為700NC．汽車在做變加速運(yùn)動(dòng)過程中的位移大小為95.5mD．8~18s內(nèi)汽車牽引力做的功為SKIPIF1<0【例6】有一電動(dòng)玩具車質(zhì)量為1kg，在水平路面上從靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，其加速度隨時(shí)間變化（a-t）的關(guān)系如圖所示，則下列選項(xiàng)中錯(cuò)誤的是（）A．0-3s內(nèi)合外力的沖量大小為2N·s B．1-3s內(nèi)合外力所做的功是0JC．第3s末合外力的瞬時(shí)功率大小為2W D．0-3s內(nèi)合外力的平均功率是SKIPIF1<0【多維度分層專練】1．如圖所示，甲、乙兩個(gè)高度相同的固定斜面，傾角分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，且SKIPIF1<0。質(zhì)量為SKIPIF1<0的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）分別從這兩個(gè)斜面的頂端由靜止沿斜面滑到底端，物體與這兩個(gè)斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0。關(guān)于物體兩次下滑的全過程下列說法中正確的是（）A．重力的平均功率甲小于乙B．落地時(shí)重力的功率甲小于乙C．動(dòng)能的變化量甲小于乙D．下滑過程加速度甲大于乙2．如圖所示，帶電量為Q的小球A固定在傾角為SKIPIF1<0的絕緣光滑的固定斜面底部，在斜面上距A球?yàn)閘的P點(diǎn)放置一質(zhì)量為m的帶電小球B，小球B恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將另一質(zhì)量也為m的不帶電小球C緊貼著小球B由靜止釋放，兩小球一起運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)速度為v；若將小球C從距P點(diǎn)為d處的N點(diǎn)由靜止釋放，小球C運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)與小球B粘在一起。已知各小球均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g，靜電力常量為k，運(yùn)動(dòng)過程中小球A、B的電量不變，下列說法正確的是（）A．小球B的帶電量為SKIPIF1<0B．小球C從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)與小球B碰前瞬間的速度為SKIPIF1<0C．小球C從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)的速度為SKIPIF1<0D．小球C從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)的速度為SKIPIF1<03．北京冬奧會(huì)推動(dòng)了全民對冰雪運(yùn)動(dòng)的熱愛，作為東北地區(qū)體驗(yàn)冰雪運(yùn)動(dòng)樂趣的設(shè)施冰滑梯也為大家所熟知。某冰滑梯的示意圖如圖所示，螺旋滑道的摩擦可忽略，傾斜滑道和水平滑道與同一滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0相同，因滑板不同SKIPIF1<0滿足SKIPIF1<0。螺旋滑道和傾斜滑道高度均為SKIPIF1<0。在設(shè)計(jì)滑梯時(shí)，要確保所有游客在傾斜滑道上均減速下滑，且滑行結(jié)束時(shí)停在水平滑道上，以下關(guān)于SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的設(shè)計(jì)滿足的條件為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<04．如圖所示為某探究活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)輸系統(tǒng)。斜面軌道傾角為30°，質(zhì)量為M的木箱與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。木箱在軌道頂端時(shí)，自動(dòng)裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱，然后木箱載著貨物沿軌道無初速度滑下（貨物與木箱之間無相對滑動(dòng)），當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí)，自動(dòng)卸貨裝置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，再重復(fù)上述過程。下列說法正確的是（）A．木箱與貨物的質(zhì)量之比為6：1B．下滑與上滑過程中木箱速度最大的位置在軌道上的同一點(diǎn)C．木箱與彈簧沒有接觸時(shí)，下滑的加速度與上滑的加速度大小之比為1：6D．若木箱下滑的最大距離為L，則彈簧的最大彈性勢能為SKIPIF1<0MgL5．如圖所示，將輕彈簧一端系于天花板上，另一端與質(zhì)量為m的圓環(huán)相連，并將圓環(huán)套在粗糙的固定直桿上，直桿與水平面之間的夾角為SKIPIF1<0，將環(huán)沿桿移動(dòng)到A點(diǎn)，此時(shí)彈簧恰好處于原長狀態(tài)且豎直?，F(xiàn)將圓環(huán)由靜止釋放，其沿桿下滑，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為零；再在C點(diǎn)給圓環(huán)沿桿向上的速度v，圓環(huán)又恰能回到A點(diǎn)。此過程中彈簧始終在彈性限度之內(nèi)，SKIPIF1<0，B為SKIPIF1<0中點(diǎn)，重力加速度為g。下列說法正確的是（

）A．環(huán)下滑過程中，其加速度先減小后增大B．環(huán)下滑過程中，其與桿摩擦產(chǎn)生的熱量為SKIPIF1<0C．環(huán)從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，彈簧對環(huán)做的功為SKIPIF1<0D．環(huán)上滑經(jīng)過B點(diǎn)的速度小于下滑經(jīng)過B點(diǎn)的速度6．如圖所示，水平傳送帶以v=4m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B為兩輪圓心正上方的點(diǎn)，AB=L1=2m，兩邊水平面分別與傳送帶上表面無縫對接，彈簧右端固定，自然長度時(shí)左端恰好位于B點(diǎn)?，F(xiàn)將一小物塊與彈簧接觸但不栓接，并壓縮至圖示位置后由靜止釋放。已知小物塊與各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.2，AP=L2=1m，小物塊與軌道左端P碰撞后原速反彈，小物塊剛好返回到B點(diǎn)時(shí)速度減為零。g=10m/s2，則下列說法正確的是（）A．小物塊第一次運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，速度大小一定為4m/sB．彈簧對小物塊做的功等于小物塊離開彈簧時(shí)的動(dòng)能C．小物塊離開彈簧時(shí)的速度可能為1m/sD．小物塊對傳送帶做功的絕對值與傳送帶對小物塊做功的絕對值一定相等7．某市大型商場中欲建一個(gè)兒童滑梯，設(shè)計(jì)的側(cè)視圖如圖所示，分為AB、BC、CD三段，其中AB、CD段的高度相同，均為SKIPIF1<0，與水平方向的夾角分別為53°和37°，BC段水平，三段滑梯表面粗糙程度相同，設(shè)兒童下滑時(shí)與滑梯表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，AB與BC、BC與CD平滑連接。為保證安全，要求兒童在下滑過程中最大速度不超過SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0，下列選項(xiàng)中符合BC段長度要求的是（）A．2.0m B．4.0m C．4.9m D．5.2m8．電梯一般用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，鋼絲繩掛在電動(dòng)機(jī)繩輪上，一端懸吊轎廂，另一端懸吊配重裝置。鋼繩和繩輪間產(chǎn)生的摩擦力能驅(qū)駛轎廂上下運(yùn)動(dòng)。若電梯轎箱質(zhì)量為SKIPIF1<0，配重為SKIPIF1<0。某次電梯轎箱由靜止開始上升的SKIPIF1<0圖像如圖乙所示，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（）A．電梯轎箱在第10s內(nèi)處于失重狀態(tài)B．上升過程中，鋼繩對轎廂和對配重的拉力大小始終相等C．在第1s內(nèi)，電動(dòng)機(jī)做的機(jī)械功為SKIPIF1<0D．上升過程中，鋼繩對轎廂做功的最大功率為SKIPIF1<09．我國的民用無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，目前已占據(jù)全球市場一半以上。某品牌無人機(jī)出廠前進(jìn)行豎直飛行測試，發(fā)動(dòng)機(jī)起飛一段時(shí)間后關(guān)閉，再經(jīng)歷一小段時(shí)間到達(dá)最高點(diǎn)。已知無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的升力大小恒定，空氣阻力恒為重力的0.25倍，無人機(jī)的動(dòng)能E與上升高度h的關(guān)系如圖所示，則下列論述錯(cuò)誤的是（）A．無人機(jī)的升力大小是68.6NB．無人機(jī)的質(zhì)量是4kgC．空氣阻力的大小是8ND．加速段與減速段時(shí)間之比為7：510．如圖甲所示，一根輕彈簧放在傾角為SKIPIF