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2020届高考物理总复习第五章机械能核心素养提升练十五5.2动能定理及其应用含解析新人教版

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动能定理及其应用(45分钟 100分)(20分钟 50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分。

1～4题为单选题，5题为多选题)1.(创新预测)一质点做初速度为v 0的匀加速直线运动，从开始计时经时间t 质点的动能变为原来的9倍。

该质点在时间t 内的位移为 ( )A.v 0tB.2v 0tC.3v 0tD.4v 0t【解析】选B 。

由E k =mv 2得v=3v 0，x=(v 0+v)t=2v 0t ，故A 、C 、D 错误，B 正确。

2.(2019·济南模拟)静止在地面上的物体在不同合外力F 的作用下通过了相同的位移x 0，下列情况中物体在x 0位置时速度最大的是 ( )【解析】选C 。

由于F-x 图象所包围的面积表示力做功的大小，已知物体在不同合外力F 的作用下通过的位移相同，C 选项中图象包围的面积最大，因此合外力做功最多，根据动能定理W 合=mv 2-0，可得C 选项物体在x 0位置时速度最大，故A 、B 、D 错误，C 正确。

【加固训练】质量m=10 kg 的物体只在变力F 作用下沿水平方向做直线运动，F 随坐标x 的变化关系如图所示。

若物体从坐标原点处由静止出发，则物体运动到x=16 m 处时的速度大小为 ( )A.3 m/sB.4 m/sC.2 m/sD. m/s【解析】选C。

F-x图线与x轴围成的面积表示力F所做的功，则这段过程中，外力做功为W=×(4+8)×10 J-×4×10 J=40 J，根据动能定理得W=mv2，解得v==m/s=2 m/s，故C正确，A、B、D错误。

3.坐落在镇江新区的摩天轮高88 m，假设乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。

下列说法正确的是( )A.在摩天轮转动的过程中，乘客速度始终保持不变B.在最低点时，乘客所受重力大于座椅对他的支持力C.在摩天轮转动一周的过程中，合力对乘客做功为零D.在摩天轮转动的过程中，乘客重力的功率保持不变【解析】选C。

摩天轮在运动过程中做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，方向时刻变化，故A错误；在最低点时，由重力和支持力的合力提供向心力F n，向心力指向上方，所以F n=F N-mg，则支持力F N=mg+F n，所以座椅对他的支持力大于重力，故B错误；在摩天轮转动一周的过程中，动能的变化量为零，由动能定理知，合力对乘客做功为零，故C正确；在摩天轮转动的过程中，乘客的重力大小不变，速度大小不变，但是速度方向时刻在变化，竖直分速度在变化，所以重力的瞬时功率在变化，故D错误。

4.(2019·厦门模拟)用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比。

已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d，接着敲第二锤，如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同，那么，第二次使铁钉进入木板的深度为( )A.(-1)dB.(-1)dC. dD. d【解析】选B。

由题意可知，阻力与深度d成正比，则有F f=kd，阻力做的功W f=F f d=kd2，由动能定理得，第一次敲铁钉W-kd2=0-0，两次敲铁钉2W-k(d+ d′)2=0-0，解得d′=(-1)d，故B正确，A、C、D错误。

5.(创新预测)质量相等的A、B两物体放在同一水平面上，分别受到水平拉力F1、F2的作用从静止开始做匀加速直线运动。

经过时间t0和4t0速度分别达到2v0和v0时，分别撤去F1和F2，以后物体继续做匀减速直线运动直至停止，两物体速度随时间变化的图线如图所示。

则下列结论正确的是( )A.A、B物体所受摩擦力∶=2∶1B.A、B物体所受摩擦力∶=1∶1C.F1和F2对A、B做的功W1∶W2=6∶5D.F1和F2对A、B做的功W1∶W2=12∶5【解析】选B、C。

从图象可知，两物体匀减速运动的加速度大小都为a=，根据牛顿第二定律，匀减速运动中有F f=ma，则两物体所受摩擦力相同，故A错误，B正确；图线与时间轴所围成的面积表示运动的位移，则位移之比为6∶5，对全过程运用动能定理得，W1-F f x1=0，W2-F f x2=0，解得W1= F f x1，W2= F f x2，所以整个运动过程中F1和F2做功之比为6∶5，故C正确，D错误。

二、计算题(本题共15分，需写出规范的解题步骤)6.(2017·全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1<s0)处分别设置一个挡板和一面小旗，如图所示。

训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以初速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板：冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。

训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。

假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1。

重力加速度为g。

求(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数。

(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。

【解析】(1)设冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ据动能定理有-μmgs0=m-m解得μ=(2)冰球运动时间t=由于s1=at2解得运动员的最小加速度a=答案：(1)(2)(25分钟50分)7.(8分)(2019·威海模拟)如图，质量为m的小球从A点由静止开始沿半径为R的光滑圆轨道AB滑下，在B点沿水平方向飞出后，落在一个与地面成37°角的斜面上的C点(图中未画出)。

已知重力加速度为g，sin37°=0.6，则从A点到C点的过程中小球重力所做的功为( )A. B. C.mgR D.2mgR【解析】选A。

小球从B到C做平抛运动，则由x=v0t，h=gt2，由几何关系得tan37°=，小球由A到B的过程由动能定理得mgR=m，联立解得t=3，所以小球在斜面体下降高度为h=gt2=R，则小球从A点到C点的过程中重力所做的功为W=mg(R+R)=，故A正确，B、C、D错误。

【加固训练】(多选)如图所示，质量为m的小球从A点由静止开始，沿竖直平面内固定光滑的圆弧轨道AB滑下，从B端水平飞出，恰好落到斜面BC的底端。

已知圆弧轨道的半径为R，OA为水平半径，斜面倾角为θ，重力加速度为g。

则 ( )A.小球下滑到B点时对圆弧轨道的压力大小为2mgB.小球下滑到B点时的速度大小为C.小球落到斜面底端时的速度方向与水平方向的夹角为2θD.斜面的高度为4Rtan2θ【解析】选B、D。

小球由A至B的过程由动能定理得，mgR=mv2-0，解得v=，小球通过B点时，由牛顿第二定律得F N-mg=m，解得F N=3mg ，根据牛顿第三定律可知，在B点小球对轨道的压力大小为3mg，故A错误，B正确；小球从B到C做平抛运动，则有tanθ==，解得 t=，小球落到斜面底端时的速度方向与水平方向的夹角正切为tanα==2tanθ，则α≠2θ，故C错误；斜面的高度为 h=gt2=g=4Rtan2θ，故D正确。

8.(8分)(多选)(2019·蚌埠模拟)如图所示，B、M、N分别为竖直光滑圆轨道的右端点、最低点和左端点，B点和圆心等高，N点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α=60°。

现从B点的正上方某处A点由静止释放一个小球，经圆轨道飞出后以水平方向上的v通过C点，已知圆轨道半径为R，v=，重力加速度为g，则以下结论正确的是( )A.C、N的水平距离为RB.C、N的水平距离为2RC.小球在M点对轨道的压力为6 mgD.小球在M点对轨道的压力为4 mg【解析】选A、C。

采用逆向思维，C到N做平抛运动，即沿N点切线方向进入，根据平行四边形定则知，小球在N点的竖直分速度v yN=vtan60°=v=，则N到C的时间t==，C、N的水平距离x=vt=R，故A正确，B错误；小球运动到N点的速度v N==2，根据动能定理得，mgR(1-cosα)=m-m，在M点，根据牛顿第二定律得F N-mg=m，联立解得F N=6 mg，故C正确，D错误。

9.(8分)(多选)(2019·黄石模拟)如图甲所示，长为l、倾角为α的斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块从斜面顶端由静止释放并沿斜面向下滑动，已知小物块与斜面间的动摩擦因数μ与下滑距离x的变化图象如图乙所示，则( )A.μ0>tanαB.小物块下滑的加速度逐渐增大C.小物块下滑到斜面底端的过程中克服摩擦力做的功为μ0mglcosαD.小物块下滑到底端时的速度大小为【解题指导】解答本题应注意以下三点：(1)小物块在斜面上能够下滑的条件是mgsinα>μ0mgcosα。

(2)由图象写出函数表达式，再根据滑动摩擦力的表达式写出滑动摩擦力随位移变化的函数关系式，并画出F f-x图象。

(3)由动能定理求小物块滑到斜面底端的速度。

【解析】选B、C。

小物块在斜面顶端静止释放能够下滑，则满足mgsinα>μ0mgcosα，即μ0<tanα，故A错误；根据牛顿第二定律得a== gsinα-μgcosα，下滑过程中μ逐渐减小，则加速度a逐渐增大，故B正确；由图乙可知μ=-x+μ0，则摩擦力F=μmgcosα=-x+μ0mgcosα，可知F f与x成线性关系，如图所示，其中F f0=μ0mgcosα，图线和横轴所围成的面积表示克服摩擦力做的功，则下滑到斜面底端的过程克服摩擦力做功W Ff=F f0l=μ0mg l cosα，故C正确；下滑过程根据动能定理得mg l sinα-W Ff=mv2-0，解得v=，故D错误。

10.(8分)(2019·唐山模拟)如图位于竖直面内的光滑轨道AB，与半径为R的圆形轨道底部相通，圆形轨道上部有一缺口CDE，D点为圆形最高点，∠COD=∠DOE=30°，质量为m可视为质点的小球自光滑轨道AB上某点静止下滑，由底部进入圆形轨道，通过不断调整释放位置，直到小球从C飞出后能无碰撞地从E进入左侧轨道，重力加速度为g。

下列说法正确的是( )A.小球通过最高点的速度大小为B.小球通过C点时速度大小为C.小球从C点运动到最高点的时间为D.A点距地面的高度为R【解析】选D。

小球离开C点做斜上抛运动，令其速度为v C，其速度方向与水平方向的夹角θ=30°，离开C点后小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，到达E点时，小球在水平方向的位移恰好等于轨道的半径R，设小球由C运动到E的时间为t，则水平方向R =v C cos30°·t，竖直方向2v C sin30°=gt，解得v C=，小球运动到最高点时，在竖直方向的速度减小为零，水平方向的速度为v C cos30°=·=，故A、B错误；小球从C点运动到最高点的时间t′===，故C错误；小球从A点到C点只有重力做功，由动能定理得mgh-mg(R+Rcos30°)=m-0，解得h=R，故D正确。

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(新课标)2020届高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律第二节动能定理真题

(新课标)2020届高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律第二节动能定理真题

咼考真题1. （2020 •海南卷）Q如图所示，一半径为R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为 m 的质点自轨道端点P 由静止开始滑下，滑到最低点 Q 时，对轨道的正压力为2mg 重力加速度大小为g.质点自P 滑到Q 的过程中，克服摩擦力所做的功为（）1 A./mgR 1 C.qmgR质点在轨道最低点时受重力和支持力，根据牛顿第三定律可知，支持力F N = 2mg.2如图所示，F N — mg= mR ，得v = .gR.对质点的下滑过程应用动能定理, 1得W 2mgR C 正确.答案：C2. （2020 •新课标全国U ） 一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为 F 1的 水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为 v.若将水平拉力的大小改为F 2，物动能定理1 B.gmgR nD._mgR1 2mg —体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v.对于上述两个过程，用W i 、W 分别表 示拉力F i 、F 2所做的功，W 、W 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ）A.W 2>2WB. W>4W , W = 2WC. W F2<4W W = 2WD. W^<4W , W<2W解析：两次运动过程中的摩擦力均为滑动摩擦力，大小相等，即f l = f 2.设两次v 2v运动的时间均为t ，则两次的位移X i 二2t ，X 2 = -yt 二2X 1，故两次克服摩擦力所做的 11 1功，W = 2W.由动能定理得，W 1 — W = 2mv ，W 2 — W = qmQv ）2,即卩 W = W + qmV ,1 2施=W + qm(2v)2,故 W<4W.C 正确.答案：C3. （2020 •大纲全国卷）一物块沿倾角为9的斜坡向上滑动.当物块的初速度为v 时，上升的最大高度 为H,如图所示；当物块的初速度为2时，上升的最大高度记为h.重力加速度大小为h 1 v 25 仆卩mgcos 9 sn r 二0—2m 2，解得卩答案：Dg.物块与斜坡间的动摩擦因数和 工HA. tan 9 和？ 工HC. tan 9 和；4h 分别为（ B.D.)2話12― 1 2gH 1tantan 解析： 由动能定理有—mgH —卩 mgcos 9Hsin 9 —mgh —2v / 2^- 1tan 9,h = H , D 正确.4. (2020 •浙江理综)如图所示，用一块长L i= 1.0 m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌子高H= 0.8 m，长1.5 m.斜面与水平桌面的倾角9可在0〜60°间调节后固定•将质量m= 0.2 kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数卩i二0.05，物块与桌面间的动摩擦因数为卩2,忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失.(重力加速度取g= 10 m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1) 求9角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；(用正切值表示)(2) 当9角增大到37°时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数卩2；(已知sin37 °= 0.6，cos37°= 0.8)(3) 继续增大9角，发现9= 53°时物块落地点与墙面的距离最大，求此时最大距离X m解析：⑴为使小物块下滑mgsin 9>^ 1mgcos9①9满足的条件tan 9> 0.05②(2) 克服摩擦力做功1mgLcos 9 + 卩2mg(L j—L QOS 9 )③由动能定理得mgLsin 9—W = 0④代入数据得卩2= 0.8⑤1 2(3) 由动能定理得mgLsin 9—S/= $mv⑥代入数据得v= 1 m/s⑦1 2H= 2gtt = 0.4 s ⑧X1 = vt，X1 = 0.4 m ⑨X m= x i+ L2= 1.9 m ⑩答案：(1 )tan 9> 0.05 (2)0.8 (3)1.9 m5. (2020 •福建理综)如图所示，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边.已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为m小船受到的阻力大小恒为f，经过A点时的速度大小为v o，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为11，A B两点间距离为d，缆绳质量忽略不计.求：(1) 小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的功W;(2) 小船经过B点时的速度大小V1；(3) 小船经过B点时的加速度大小a.解析：(1)小船从A点运动到B点克服阻力做的功W= fd ①⑵小船从A点运动到B点，电动机牵引绳对小船做的功W= Pt1 ②1 2 1 2由动能定理有W- W= qmv —2m\0③联立①②③式解得w= =02+m *fd⑶设小船经过B点时绳的拉力大小为F，绳与水平方向夹角为9,电动机牵引绳的速度大小为V，拉力F和速度V1分别按效果分解如图所示.则P= Fv= Fwcos 9 ⑤由牛顿第二定律有Feos 0- f = ma⑥P f联立④⑤⑥式解得a= —2—2— _ pmv o + 2m Pti —fdm答案：(1)fd (2)\/V°2+ m Pt i —fdP f (3)；mv o2+ 2m_Pt i —fd——m。

高考物理总复习 5.第2讲 动能定理及其应用

高考物理总复习 5.第2讲 动能定理及其应用


答案：A
答案：AD
7．一个质量为50 kg的人乘坐电梯，由静止开始上升，整个过程中 电梯对人做功的功率随时间变化的P t图像如图所示，其中电梯在0～ 2 s做匀加速直线运动，2～5 s做匀速直线运动，5～9 s做匀减速直线 运动，g取10 m/s2，则以下说法错误的是( )
A．前2 s内电梯对人的支持力为550 N B．在2～5 s内电梯的速度为2 m/s C．电梯加速阶段的加速度为1 m/s2 D．电梯加速运动过程中对人所做的功大于减速阶段对人所做的功
命题分析
试题情境
属于综合性题目，以“拍篮球”为素材创设学习探索 问题情境
必备知识 考查功、动能定理、牛顿第二定律等知识
关键能力
考查理解能力、推理能力．应清晰力对篮球做功，篮 球的加速度及能量发生变化
学科素养
考查运动与相互作用观念、能量观念、科学思维．要 求考生综合运用动力学观点和能量观点解决问题
【跟进训练】
单位关系
国际单位都是焦耳
因果关系 合力做的功是物体动能变化的原因
【跟进训练】 1.物体做自由落体运动，其动能Ek随运动时间t的关系图线可能是 ()
答案：C
2．随着高铁时代的到来，人们出行也是越来越方便，高铁列车在启 动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动．在启动阶段，列 车的动能( )
A．与它所经历的时间成正比 B．与它的位移成正比 C.与它的速度成正比 D．与它的加速度成正比
答案：B
3．一个物体在相互垂直的两个力F1、F2的作用下，从静止开始沿光 滑水平面运动一段距离，运动过程中F1对物体做功－6 J，F2对物体做 功8 J，则物体获得的动能为( )
A．－10 J
B．2 J
C．10 J
高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 第2节 动能定理及其应用

高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 第2节 动能定理及其应用


F和8F时小球做圆周运动的动能,然后由动能定理求出拉力由F变为8F过
程中绳子拉力对小球所做的功,用拉力做的功除以时间就是该过程的平均
功率。
答案:(1)


3
(2)
2
3
(3)
2
0
解析:(1)小球做圆周运动的向心力由绳子的拉力提供,由向心力公式得
解得,当拉力为 F 时,小球的线速度 v=

侧有一轻质弹簧,左端固定,弹簧处于自然伸长状态。质量为m=1 kg的物
块A(可视为质点)从轨道右侧以初速度 v0=2√3 m/s 冲上轨道,通过圆形轨
道、水平轨道后压缩弹簧并被弹簧以原速率弹回,经水平轨道返回圆形轨
道。物块A与PQ段间的动摩擦因数μ=0.2,轨道其他部分摩擦不计,重力加
速度g取10 m/s2。
好为零,g取10 m/s2,则提升重物的最短时间为(
A.13.2 s
B.14.2 s
C.15.5 s
D.17.0 s
答案:C
)
解析:为了以最短时间提升重物,一开始先以最大拉力拉重物使重物匀加速上升,
当功率达到额定功率时,保持功率(额定功率)不变直到重物达到最大速度,接着做
匀速运动,最后以最大加速度匀减速上升到达平台时速度刚好为零。重物在第一
(1)求物块A与弹簧刚接触时的速度大小v1;
(2)求物块A被弹簧以原速率弹回返回到圆形轨道的高度h1;
(3)调节PQ段的长度L,A仍以v0从轨道右侧冲上轨道,当L满足什么条件时,
物块A能第一次返回圆形轨道且能沿轨道运动而不脱离轨道?
解题指导:
关键词句
获取信息
物块 A 与弹簧刚接触时的速
求物块 A 到达 P 点时的速度
2020高考物理一轮总复习第五章第2讲动能定理及其应用课件新人教版

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2．(人教版必修 2 P75 第 4 题改编)民用航空客机的紧急出口打 开时，会自动生成一个由气囊构成的斜面，模型简化如图所示．光 滑斜面的竖直高度 AB＝3.2 m，斜面长 AC＝4.0 m，斜面与水平地面 CD 段间由一段小圆弧平滑连接．当物体由静止开始滑下，其与地面 间的动摩擦因数为 0.5，不计空气阻力，g 取 10 m/s2.
Байду номын сангаас
突破③——受力分析 运用动能定理时，必须分析清楚物体在过程中的全部受力情况， 找出哪些力不做功，哪些力做功，做多少功．从而确定出外力的总 功，这是解题的关键． 突破④——位移的计算 应用动能定理时，要注意有的力做功与路程无关，只与位移有 关，有的力做功却与路程有关． 突破⑤——初、末状态的确定 动能定理的计算式为标量式，v 为相对同一参考系的速度，所以 确定初、末状态动能时，必须相对于同一参考系而言．
(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数； (2)满足训练要求的运动员的最小加速度．
[解析] (1)设冰球的质量为 m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为 μ，由动能定理得
－μmgs0＝12mv12－12mv20① 解得 μ＝v220－gsv0 12 (2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗 处的运动员的加速度最小，设这种情况下，冰球和运动员的加速度 大小分别为 a1 和 a2，所用的时间为 t.
判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时， 动能不一定变化．(√) (2)动能不变的物体一定处于平衡状态．(×) (3)如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做功一定为 零．(√) (4)物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化．(×) (5)物体的动能不变，所受的合外力必定为零．(×) (6)做自由落体运动的物体，动能与时间的二次方成正比．(√)