2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)大通關(guān) 專(zhuān)題5.2 動(dòng)能 動(dòng)能定理學(xué)案.doc
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專(zhuān)題5.2 動(dòng)能 動(dòng)能定理 考點(diǎn)精講 一、動(dòng)能 1.公式 Ek=mv2,式中v為瞬時(shí)速度,動(dòng)能是狀態(tài)量. 2.矢標(biāo)性 動(dòng)能是標(biāo)量,只有正值,動(dòng)能與速度的方向無(wú)關(guān). 3.動(dòng)能的變化量 ΔEk=mv-mv. 4.動(dòng)能的相對(duì)性 由于速度具有相對(duì)性,則動(dòng)能也具有相對(duì)性,一般以地面為參考系. 二、動(dòng)能定理 1.內(nèi)容 合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化. 2.表達(dá)式 W=ΔEk=mv-mv. 3.功與動(dòng)能的關(guān)系 (1)W>0,物體的動(dòng)能增加. (2)W<0,物體的動(dòng)能減少. (3)W=0,物體的動(dòng)能不變. 4.適用條件 (1)動(dòng)能定理既適用于直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),也適用于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng). (2)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(shí)作用,也可以不同時(shí)作用. 5.定理中“外力”的兩點(diǎn)理解 (1)重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力或其他力,它們可以同時(shí)作用,也可以不同時(shí)作用. (2)既可以是恒力,也可以是變力. 6.公式中“=”體現(xiàn)的三個(gè)關(guān)系 7.解題步驟 8.注意事項(xiàng) (1)動(dòng)能定理的研究對(duì)象可以是單一物體,或者是可以看作單一物體的物體系統(tǒng). (2)動(dòng)能定理是求解物體的位移或速率的簡(jiǎn)捷公式.當(dāng)題目中涉及位移和速度而不涉及時(shí)間時(shí)可優(yōu)先考慮動(dòng)能定理;處理曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的速率問(wèn)題時(shí)也要優(yōu)先考慮動(dòng)能定理. (3)若過(guò)程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過(guò)程,既可分段考慮,也可整個(gè)過(guò)程考慮.但求功時(shí),有些力不是全過(guò)程都做功,必須根據(jù)不同的情況分別對(duì)待求出總功. (4)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí),必須明確各力做功的正、負(fù).當(dāng)一個(gè)力做負(fù)功時(shí),可設(shè)物體克服該力做功為W,將該力做功表達(dá)為-W,也可以直接用字母W表示該力做功,使其字母本身含有負(fù)號(hào). 考點(diǎn)精練 題組1 動(dòng)能 1.關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能 B.動(dòng)能總為正值 C.一定質(zhì)量的物體,動(dòng)能變化時(shí),速度一定變化;速度變化時(shí),動(dòng)能也一定變化 D.物體動(dòng)能不變時(shí),一定處于平衡狀態(tài) 【答案】CD 【解析】動(dòng)能是因運(yùn)動(dòng)而具有的能量,A對(duì).動(dòng)能是標(biāo)量,且總為正值,B對(duì).物體動(dòng)能變化,說(shuō)明速度大小一定發(fā)生了變化,而當(dāng)速度只是方向變化,則動(dòng)能就不變,故C錯(cuò).物體動(dòng)能不變,說(shuō)明速度大小不變,但速度方向可能變化,即物體可能做變速運(yùn)動(dòng),而非平衡狀態(tài),D錯(cuò)。 2.關(guān)于物體的動(dòng)能,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物體速度變化,其動(dòng)能一定變化 B.物體所受的合外力不為零,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)能一定也變化越大 【答案】C 3.在地面上某處將一金屬小球豎直向上拋出,上升一定高度后再落回原處,若不考慮空氣阻力,則下列圖象能正確反映小球的速度、加速度、位移和動(dòng)能隨時(shí)間變化關(guān)系的是(取向上為正方向)( ) 【答案】A 【解析】小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度不變,B錯(cuò);速度均勻變化先減小后反向增大,A對(duì);位移和動(dòng)能與時(shí)間不是線(xiàn)性關(guān)系,C、D錯(cuò)。 4.如圖所示,靜止在水平地面的物塊A,受到水平向右的拉力F作用,F(xiàn)與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示,設(shè)物塊與地面的靜摩擦力最大值fm與滑動(dòng)摩擦力大小相等,則( ) A.0~t1時(shí)間內(nèi)F的功率逐漸增大 B.t2時(shí)刻物塊A的加速度最大 C.t2時(shí)刻后物塊A做反向運(yùn)動(dòng) D.t3時(shí)刻物塊A的動(dòng)能最大 【答案】BD 【解析】0~t1時(shí)間內(nèi),物塊靜止,F(xiàn)的功率為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻合外力最大,物塊A的加速度最大,選項(xiàng)B正確;t2時(shí)刻后物塊A繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;t1~t3時(shí)間內(nèi),物塊一直加速運(yùn)動(dòng),t3時(shí)刻后物塊做減速運(yùn)動(dòng),所以t3時(shí)刻物塊A的動(dòng)能最大,選項(xiàng)D正確。 題組2 動(dòng)能定理 1.關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做的功及動(dòng)能變化的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是( ) A.合外力為零,則合外力做功一定為零 B.合外力做功為零,則合外力一定為零 C.合外力做功越多,則動(dòng)能一定越大 D.動(dòng)能不變,則物體合外力一定為零 【答案】A 2.質(zhì)量不等,但有相同動(dòng)能的兩個(gè)物體,在動(dòng)摩擦因數(shù)相同的水平地面上滑行,直至停止,則( ) A.質(zhì)量大的物體滑行的距離大 B.質(zhì)量小的物體滑行的距離大 C.它們滑行的距離一樣大 D.它們克服摩擦力所做的功一樣多 【答案】BD 【解析】由動(dòng)能定理可得-Ffx=0-Ek,即μmgx=Ek,由于動(dòng)能相同動(dòng)摩擦因數(shù)相同,故質(zhì)量小的滑行距離大,它們克服摩擦力所做的功都等于Ek。 3.用豎直向上大小為30 N的力F,將2 kg的物體從沙坑表面由靜止提升1 m時(shí)撤去力F,經(jīng)一段時(shí)間后,物體落入沙坑,測(cè)得落入沙坑的深度為20 cm.若忽略空氣阻力,g取10 m/s2.則物體克服沙坑的阻力所做的功為( ) A.20 J B.24 J C.34 J D.54 J 【答案】C 【解析】選C.對(duì)整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得: Fh1+mgh2-Wf=0,解得:Wf=34 J,C對(duì). 4.剎車(chē)距離是衡量汽車(chē)安全性能的重要參數(shù)之一.如圖所示的圖線(xiàn)1、2分別為甲、乙兩輛汽車(chē)在緊急剎車(chē)過(guò)程中的剎車(chē)距離l與剎車(chē)前的車(chē)速v的關(guān)系曲線(xiàn),已知緊急剎車(chē)過(guò)程中車(chē)與地面間是滑動(dòng)摩擦.據(jù)此可知,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.甲車(chē)的剎車(chē)距離隨剎車(chē)前的車(chē)速v變化快,甲車(chē)的剎車(chē)性能好 B.乙車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)較大,乙車(chē)的剎車(chē)性能好 C.以相同的車(chē)速開(kāi)始剎車(chē),甲車(chē)先停下來(lái),甲車(chē)的剎車(chē)性能好 D.甲車(chē)的剎車(chē)距離隨剎車(chē)前的車(chē)速v變化快,甲車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)較大 【答案】B 5.(多選) 如圖所示,質(zhì)量為0.1 kg的小物塊在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飛離桌面,最終落在水平地面上,已知物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,桌面高0.45 m,若不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.小物塊的初速度是5 m/s B.小物塊的水平射程為1.2 m C.小物塊在桌面上克服摩擦力做8 J的功 D.小物塊落地時(shí)的動(dòng)能為0.9 J 【答案】ABC. 【解析】小物塊在桌面上克服摩擦力做功Wf=μmgL=2 J,C錯(cuò).在水平桌面上滑行,由動(dòng)能定理得-Wf=mv2-mv,解得v0=7 m/s,A錯(cuò).小物塊飛離桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vt、h=gt2,聯(lián)立解得x=0.9 m,B錯(cuò).設(shè)小物塊落地時(shí)動(dòng)能為Ek,由動(dòng)能定理得mgh=Ek-mv2,解得Ek=0.9 J,D對(duì). 6.(多選)如圖所示,一塊長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物體A,現(xiàn)以恒定的外力拉B,由于A、B間摩擦力的作用,A將在B上滑動(dòng),以地面為參考系,A、B都向前移動(dòng)一段距離.在此過(guò)程中( ) A.外力F做的功等于A和B動(dòng)能的增量 B.B對(duì)A的摩擦力所做的功,等于A的動(dòng)能增量 C.A對(duì)B的摩擦力所做的功,與B對(duì)A的摩擦力所做的功大小相等 D.外力F對(duì)B做的功等于B的動(dòng)能的增量與B克服摩擦力所做的功之和 【答案】BD 7.低碳、環(huán)保是未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向.某汽車(chē)研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車(chē)的車(chē)輪上安裝了小型發(fā)電機(jī),將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存在蓄電池中,以達(dá)到節(jié)能的目的.某次測(cè)試中,汽車(chē)以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),測(cè)出了汽車(chē)動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖象如圖所示,其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線(xiàn),②是開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線(xiàn).已知汽車(chē)的質(zhì)量為1 000 kg,設(shè)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受地面阻力恒定,空氣阻力不計(jì),根據(jù)圖象所給的信息可求出( ) A.汽車(chē)行駛過(guò)程中所受地面的阻力為1 000 N B.汽車(chē)的額定功率為80 kW C.汽車(chē)加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5 s D.汽車(chē)開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為5105 J 【答案】BD 【解析】由圖線(xiàn)①求所受阻力,ΔEk=FfΔx,F(xiàn)f=8105/400 N=2 000 N,A錯(cuò)誤;由Ek=mv/2可得,vm=40 m/s,所以P=Ffvm=80 kW,B正確;加速階段,Pt-Ffx=ΔEk,80103t-2103500=3105,解得t=16.25 s,C錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒,由圖線(xiàn)②可得,ΔE=Ek-Ffx=8105 J-2103150 J=5105 J,D正確。 8.兒童樂(lè)園中一個(gè)質(zhì)量為m的小火車(chē),以恒定的功率P由靜止出發(fā),沿一水平直軌道行駛達(dá)到最大速度vm后做勻速運(yùn)動(dòng),在到達(dá)終點(diǎn)前某時(shí)刻關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),小火車(chē)又做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),到達(dá)終點(diǎn)時(shí)恰好停止。小火車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的總路程為s,則小火車(chē)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為( ) A.+ B.+ C. D. 【答案】B 9. 我國(guó)將于2022年舉辦冬奧會(huì),跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一.如圖所示,質(zhì)量m=60 kg的運(yùn)動(dòng)員從長(zhǎng)直助滑道AB的A處由靜止開(kāi)始以加速度a=3.6 m/s2勻加速滑下,到達(dá)助滑道末端B時(shí)速度vB=24 m/s,A與B的豎直高度差H=48 m,為了改變運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向,在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接,其中最低點(diǎn)C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧.助滑道末端B與滑道最低點(diǎn)C的高度差h=5 m,運(yùn)動(dòng)員在B、C間運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功W=-1 530 J,取g=10 m/s2. (1)求運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑時(shí)受到阻力Ff的大?。? (2)若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,則C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大. 【答案】(1)144 N (2)12.5 m 【解析】(1)運(yùn)動(dòng)員在AB段做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)AB的長(zhǎng)度為x,則有 v=2ax① 由牛頓第二定律有mg-Ff=ma② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)解得Ff=144 N.③ (2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員到C點(diǎn)時(shí)的速度為vC,在由B處運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有 mgh+W=mv-mv④ 設(shè)運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)所受的支持力為FN,由牛頓第二定律有 FN-mg=⑤ 由運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,聯(lián)立④⑤式,代入數(shù)據(jù)解得 R=12.5 m. 方法突破 方法1 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的方法 詮釋?zhuān)?1)選取研究對(duì)象,明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程; (2)分析研究對(duì)象的受力情況和各力的做功情況: (3)明確研究對(duì)象在過(guò)程的初末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1和Ek2; (4)列動(dòng)能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解題方程,進(jìn)行求解. 題組3 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的方法 1.一人用力踢質(zhì)量為1 kg的足球,使球由靜止以10 m/s的速度沿水平方向飛出.假設(shè)人踢球時(shí)對(duì)球的平均作用力為200 N,球在水平方向運(yùn)動(dòng)了20 m,那么人對(duì)球所做的功為( ) A.50 J B.200 J C.2 000 J D.4 000 J 【答案】A 【解析】雖然球在水平方向運(yùn)動(dòng)了20 m,但球離開(kāi)腳后已不再受到人給它的力,人對(duì)球做功轉(zhuǎn)化為球的動(dòng)能。人踢球時(shí)對(duì)球做的功為W=mv2=1102 J=50 J,選項(xiàng)A正確,故B、C、D錯(cuò)誤。 2. 如圖所示,光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi),一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運(yùn)動(dòng).已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為N1,在高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為N2.重力加速度大小為g,則N1-N2的值為( ) A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg 【答案】 D 【解析】設(shè)小球在最低點(diǎn)時(shí)速度為v1,在最高點(diǎn)時(shí)速度為v2,根據(jù)牛頓第二定律有,在最低點(diǎn):N1-mg=,在最高點(diǎn):N2+mg=;從最高點(diǎn)到最低點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理有mg2R=-,聯(lián)立可得:N1-N2=6mg,故選項(xiàng)D正確. 3.(多選)人通過(guò)滑輪將質(zhì)量為m的物體沿粗糙的斜面由靜止開(kāi)始勻加速地由底端拉上斜面,物體到達(dá)斜面頂端時(shí)速度為v,上升的高度為h,如圖所示,則在此過(guò)程中( ) A.物體所受的合力做功為mgh+mv2 B.物體所受的合力做功為mv2 C.人對(duì)物體做的功為mgh D.人對(duì)物體做的功大于mgh 【答案】BD 4. 如圖所示,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(kāi)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(duì)軌道的壓力為4mg,g為重力加速度的大?。肳表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)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- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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