新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點練習(xí)專題13 動能 動能定理（原卷版）

專題13動能動能定理1.理解動能定理，會用動能定理解決一些基本問題.2.掌握解決動能定理與圖像結(jié)合的問題的方法．考點一動能定理的理解和基本應(yīng)用1．動能(1)定義：物體由于運動而具有的能量叫作動能．(2)公式：Ek＝eq\f(1,2)mv2，單位：焦耳(J).1J＝1N·m＝1kg·m2/s2.(3)動能是標(biāo)量、狀態(tài)量．2．動能定理(1)內(nèi)容：力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化．(2)表達式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12.(3)物理意義：合力做的功是物體動能變化的量度．1．適用條件(1)動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動．(2)動能定理既適用于恒力做功，也適用于變力做功．(3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分階段作用．2．解題流程3．動能定理的優(yōu)越性應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律解題時，涉及到的有關(guān)物理量比較多，對運動過程的細節(jié)也要仔細研究，而應(yīng)用動能定理解題只需考慮外力做功和初、末兩個狀態(tài)的動能，并且可以把不同的運動過程合并為一個全過程來處理．一般情況下，由牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律能夠解決的問題，用動能定理也可以求解，并且更為簡捷．4．注意事項(1)動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的，一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系．(2)當(dāng)物體的運動包含多個不同過程時，可分段應(yīng)用動能定理求解；也可以全過程應(yīng)用動能定理求解．(3)動能是標(biāo)量，動能定理是標(biāo)量式，解題時不能分解動能．【典例1】（2022·全國·高三課時練習(xí)）改變汽車的質(zhì)量和速度，都可能使汽車的動能發(fā)生改變，下列幾種情形中，汽車的動能不變的是（）A．質(zhì)量不變，速度增大到原來的2倍 B．速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍C．質(zhì)量減半，速度增大到原來的2倍 D．速度減半，質(zhì)量增大到原來的4倍【典例2】（2022·浙江·高三階段練習(xí)）某地有一個風(fēng)力發(fā)電場，安裝有20臺風(fēng)電機組，年發(fā)電量約為2400萬千瓦時。已知發(fā)電機葉片長度為30米，空氣的密度為1.3kg/m3，若風(fēng)以15m/s的速度垂直葉片面吹來，空氣的動能約有10%可以轉(zhuǎn)化為電能，風(fēng)電機組剛好滿負荷發(fā)電，則該風(fēng)電場一年之中能滿負荷發(fā)電的時間約為（）A．40天 B．80天 C．160天 D．320天考點二應(yīng)用動能定理求變力做功在一個有，可用動能定理，W變＋W恒＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12，物體初、末速度已知，恒力做功W恒可根據(jù)功的公式求出，這樣就可以得到W變＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12－W恒，就可以求變力做的功了．【典例3】（2021·內(nèi)蒙古·滿洲里遠方中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖，一顆0.1kg子彈以500m/s的速度打穿第一塊固定木板后速度變?yōu)?00m/s，則這個過程中子彈克服阻力所做的功為（）A．8000J B．4500J C．3000J D．無法確定考點三動能定理與圖像問題的結(jié)合1．解決圖像問題的基本步驟(1)觀察題目給出的圖像，弄清縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義．(2)根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式．(3)將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標(biāo)準函數(shù)關(guān)系式相對比，找出圖線的斜率、截距、圖線的交點、圖與坐標(biāo)軸圍成的面積等所表示的物理意義，分析解答問題，或者利用函數(shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量．2．圖像所圍“面積”和圖像斜率的含義【典例4】（2022·江蘇省木瀆高級中學(xué)模擬預(yù)測）冬夢飛揚，冬奧夢圓。第二十四屆冬季奧林匹克運動會在北京開幕。跳臺滑雪是一項深受勇敢者喜愛的滑雪運動。圖（甲）為某跳臺滑雪運動員從跳臺a（長度可忽略不計）處沿水平方向飛出、經(jīng)2s在斜坡b處著陸的示意圖，圖（乙）為運動員從a到b飛行時的動能Ek隨飛行時間t變化的關(guān)系圖像。不計空氣阻力作用，重力加速度g取10m/s2，則下列說法錯誤的是（）A．斜坡的傾角為30°B．運動員在a處的速度大小為10m/sC．運動員運動到b處時重力的瞬時功率為1.2×104WD．運動員在1s末時離坡面的距離最大【典例5】（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)測）一質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，某時刻起受到水平向右的大小隨位移變化的力F的作用，F(xiàn)隨位移變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是（）A．物塊先做勻加速運動，后做勻減速運動B．物塊的位移為x0時，物塊的速度最大C．力F對物塊做的總功為6F0x0D．物塊的最大速度為SKIPIF1<0【典例6】（2021·山東·文登新一中高三階段練習(xí)）質(zhì)量為8×102kg的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，達到的最大速度為15m／s，利用傳感器測得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v，并描繪出SKIPIF1<0圖象，圖中AB、BO均為直線，假設(shè)電動車行駛中所受的阻力恒定，則根據(jù)圖象不能確定的是（）A．電動車運動過程中所受的阻力 B．電動車的額定功率C．電動車維持勻加速運動的時間 D．BC過程電動車運動的時間單選題1.（2021·河南·濮陽外國語學(xué)校高三階段練習(xí)）一人用力踢質(zhì)量為0.1kg的靜止皮球，使球以20m/s的速度水平飛出。假設(shè)人踢球瞬間對球的平均作用力是200N，球在水平方向運動了20m停止。那么人對球所做的功為（

）A．5J B．20J C．50J D．400J2．（2022·上海金山·二模）一物體在豎直向上的恒定外力作用下，從水平地面由靜止開始向上做勻加速直線運動，Ek代表動能，Ep代表勢能，h代表離地的高度，以地面為零勢能面，下列能正確反映各物理量之間關(guān)系的圖像是（）A． B．C． D．3．（2022·重慶市江津第八中學(xué)校模擬預(yù)測）如圖所示，在摩托車越野賽途中的水平路段前方有一個坑，該坑沿摩托車前進方向的水平寬度為SKIPIF1<0，其左邊緣a點比右邊緣b點高h。若摩托車經(jīng)過a點時的動能為SKIPIF1<0，它會落到坑內(nèi)c點，c與a的水平距離和高度差均為SKIPIF1<0；若經(jīng)過a點時的動能為SKIPIF1<0，該摩托車恰能越過坑到達b點，則SKIPIF1<0等于（）A．2 B．8 C．6 D．34．（2022·湖南·長郡中學(xué)模擬預(yù)測）隨著人們生活水平的不斷提高，人們的健康意識持續(xù)增強，越來越多的人參與到網(wǎng)球運動中來。圖為某小區(qū)的居民們在簡易網(wǎng)球場。某次沿水平場地的軸線ABC發(fā)球接球的示意圖。某時刻，網(wǎng)球在A點正上方的D點處被水平擊出，網(wǎng)球擦網(wǎng)E點落地反彈后被對方球員在F點接住。已知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。當(dāng)?shù)刂亓铀俣热KIPIF1<0。網(wǎng)球與地面碰撞反彈的過程中水平方向速度不變，豎直方向速率將減為碰撞前豎直方向速率的SKIPIF1<0。網(wǎng)球質(zhì)量SKIPIF1<0，不計網(wǎng)球大小、網(wǎng)球與地面作用的時間及空氣阻力。對于該過程，下列說法正確的是（）A．網(wǎng)球被擊出時的速度大小為20m/sB．網(wǎng)球的落地點到C點的距離為6mC．對方球員在F點接球時，網(wǎng)球的速度方向水平向右D．網(wǎng)球落地反彈過程中損失的動能為SKIPIF1<05．（2022·遼寧實驗中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示，一物塊置于足夠長的水平傳送帶上，彈簧左端固定在豎直墻壁上，彈簧右端與物塊接觸但不栓接，墻壁與物塊間系不可伸長的輕繩使水平方向的彈簧處于壓縮狀態(tài)，壓縮量為0.2m（彈性限度內(nèi)）。已知物塊質(zhì)量為0.5kg。物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0、重力加速度g=10m/s2。若傳送帶不動，剪斷輕繩，當(dāng)彈簧剛好恢復(fù)原長時物塊的速度為零；若傳送帶以v=3m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，則剪斷輕繩后（

）A．在彈簧恢復(fù)原長的過程中，物塊向右先做加速運動，后做減速運動B．彈簧恢復(fù)原長時，物塊速度大小為2m/sC．物塊在傳送帶上運動的過程中，摩擦力對物塊做功為2.5JD．彈簧恢復(fù)原長后，物塊與傳送帶之間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為2.75J6.（2022·江蘇·模擬預(yù)測）如圖，一個質(zhì)量為m的小滑塊在高度為h的斜面頂端由靜止釋放；滑塊與斜面間動摩擦因數(shù)恒定，以水平地面為零勢能面。則滑塊滑至斜面底端時的動能Ek隨斜面傾角θ變化的關(guān)系圖像可能正確的是（

）A． B．C． D．7．（2022·山東·高三專題練習(xí)）如圖甲所示，一質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，水平推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示，已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.1，取g=SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．物體運動的最大速度為SKIPIF1<0m/sB．在運動中由于摩擦產(chǎn)生的熱量為6JC．物體在水平地面上運動的最大位移是4.5mD．物體先做加速運動，推力撤去時開始做減速運動8．（2022·福建省龍巖第一中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示，斜面傾角為θ=37°，物體1放在斜面緊靠擋板處，物體1和斜面間動摩擦因數(shù)為μ=0.5，一根不可伸長的柔質(zhì)輕繩跨過光滑輕質(zhì)的小定滑輪，繩一端固定在物體1上，另一端固定在物體2上，斜面上方的輕繩與斜面平行物體2下端固定一長度為h的輕繩，輕繩下端拴在小物體3上，物體1、2、3的質(zhì)量之比為4：1：5，開始時用手托住小物體3，小物體3到地面的高度也為h，此時各段輕繩剛好拉緊，已知物體觸地后立即停止運動、不再反彈，重力加速度為g=10m/s2，物體3從靜止突然放手后，物體1沿面上滑的最大距離為（）A．3h B．SKIPIF1<0h C．2h D．SKIPIF1<0h9．（2022·山東·模擬預(yù)測）質(zhì)量為2kg的物體以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其動能隨位移變化的關(guān)系圖線如圖所示，重力加速度SKIPIF1<0，以下說法中不正確的是（）A．物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.25B．物體與水平面間的摩擦力大小為5NC．物體滑行過程中的動能的變化量為100JD．物體滑行的加速度大小為SKIPIF1<010．（2022·全國·高三課時練習(xí)）如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平，軌道的內(nèi)表面粗糙。一質(zhì)量為m的小滑塊從P點正上方由靜止釋放，釋放高度為R，小滑塊恰好從P點進入軌道。小滑塊滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度。用W表示小滑塊第一次在軌道NQ段運動時克服摩擦力所做的功。則（）A．W＝SKIPIF1<0mgR B．W<SKIPIF1<0mgRC．小滑塊恰好可以到達Q點 D．小滑塊不能到達Q點二、多選題11．（2022·山西大同·高三階段練習(xí)）在平直公路上，汽車由靜止開始做勻加速直線運動，當(dāng)速度達到SKIPIF1<0后，立即關(guān)閉發(fā)動機直至靜止，SKIPIF1<0圖像如圖所示，設(shè)汽車的牽引力為F，受到的摩擦力為SKIPIF1<0，全過程中牽引力做功為SKIPIF1<0，克服摩擦力做功為SKIPIF1<0，則（）。A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<012．（2022·湖南·長郡中學(xué)模擬預(yù)測）重錘式打樁機的原理可簡化為以下情境：木樁質(zhì)量不計，長為L，豎直立于地面上。質(zhì)量為m的重錘用卷揚機緩慢吊起，到木樁頂部距離也為L時，由靜止釋放，重錘落到木樁上后和木柱一起向下運動，木樁恰好有一半打入土中，已知木樁受到土的阻力與進入土中的深度成正比，空氣阻力忽略不計，若再來一次，把木樁的剩余部分剛好全部打入土中，下列說法正確的是（）A．若重錘到木樁頂部距離仍為L，重錘質(zhì)量需變?yōu)?mB．若重錘到木樁頂部距離仍為L，重錘質(zhì)量需變?yōu)?mC．若重錘質(zhì)量不變，重錘到木樁頂部距離需變?yōu)?LD．若重錘質(zhì)量不變，重錘到木樁頂部距離需變?yōu)?L三、解答題13.（2022·海南·昌江黎族自治縣礦區(qū)中學(xué)二模）如圖所示，四分之一光滑圓軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，粗糙水平軌道BC與圓弧AB相切于B點?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m=1kg，可視為質(zhì)點的物塊從與圓心等高的A點靜止釋放，物塊滑至圓弧軌道最低點B時的速度大小為SKIPIF1<0，之后物塊向右滑上動摩擦因素SKIPIF1<0的粗糙水平軌道BC，取重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。（1）求光滑圓軌道AB的半徑大小R；（2）物塊滑至圓弧軌道最低點B時對軌道的壓力大小F；（3）物體最終停下來，求物體在水平面上通過的位移x。14．（2022·全國·高三課時練習(xí)）如圖，在豎直平面內(nèi)，一半徑為R的光滑圓弧軌道ABC和水平軌道PA在A點相切，BC為圓弧軌道的直徑，O為圓心，OA和OB之間的夾角為α，sinα＝SKIPIF1<0。一質(zhì)量為m的小球沿水平軌道向右運動，經(jīng)A點沿圓弧軌道通過C點，落至水平軌道；在整個過程中，除受到重力及軌道作用力外，小球還一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C點所受合力的方向指向圓心，且此時小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱?。重力加速度大?/p>