2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)課時分層作業(yè)22動能定理及其應(yīng)用

課時分層作業(yè)(二十二)動能定理及其應(yīng)用基礎(chǔ)強(qiáng)化練1．(多選)關(guān)于動能定理的表達(dá)式W＝Ek2－Ek1，下列說法正確的是()A．公式中的W為不包含重力的其他力做的總功B.公式中的W為包含重力在內(nèi)的全部力做的總功，也可通過以下兩種方式計算：先求每個力的功再求功的代數(shù)和或先求合力再求合力的功C．公式中的Ek2－Ek1為動能的改變量，當(dāng)W>0時，動能增加，當(dāng)W<0時，動能削減D．動能定理適用于直線運(yùn)動，但不適用于曲線運(yùn)動，適用于恒力做功，但不適用于變力做功2.如圖所示，一輛汽車以v1＝6m/s的速度沿水平路面行駛時，急剎車后能滑行s1＝3.6m，假如改以v2＝8m/s的速度行駛，同樣的狀況下急剎車后滑行的距離s2為()A．6.4mB．5.6mC．7.2mD．10.8m3．如圖甲所示，一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，沿光滑足夠長的斜面由靜止起先下滑，其動能與運(yùn)動位移之間的關(guān)系如圖乙所示．則對該圖像斜率k＝eq\f(Ek0,x0)的物理意義，下列說法中正確的是()A．表示小球所受合力的大小B．表示小球的質(zhì)量C．表示小球沿斜面下滑的加速度大小D．表示小球沿斜面下滑的速度大小4．[2024·浙江名校聯(lián)考]如圖所示，將一個質(zhì)量為m的石塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從離地面高度為H的O點(diǎn)以初速度v0水平拋出，途經(jīng)離地面高度為h的P點(diǎn)并落到水平地面上，不計空氣阻力，重力加速度為g，選擇P點(diǎn)等高面為參考平面，則石塊經(jīng)過P點(diǎn)時的()A．水平分速度大于v0B．重力勢能為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))C．動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋mg(H－h(huán))D．機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋mgH5.如圖所示，在北戴河旅游景點(diǎn)之一的南戴河滑沙場有兩個坡度不同的滑道AB和AB′(均可看作斜面)，甲、乙兩名游客分別乘兩個完全相同的滑沙橇從A點(diǎn)由靜止起先分別沿AB和AB′滑下，最終都停在水平沙面BC上．設(shè)滑沙橇和沙面間的動摩擦因數(shù)到處相同，斜面與水平面連接處可認(rèn)為是圓滑的，則下列說法中正確的是()A．甲在B點(diǎn)的速率肯定等于乙在B′點(diǎn)的速率B．甲在B點(diǎn)的速率肯定小于乙在B′點(diǎn)的速率C．甲滑行的總路程肯定等于乙滑行的總路程D．甲、乙從A點(diǎn)動身到停下，兩人位移的大小相等6．在某中學(xué)舉辦的頭腦奧林匹克競賽中，有一個叫作“愛護(hù)雞蛋”的競賽項目，要求制作一個裝置，讓雞蛋從兩層樓的高度落到地面且不被摔壞．假如沒有愛護(hù)，雞蛋最多只能從0.1m的高度落到地面而不被摔壞．有一位同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來愛護(hù)雞蛋，用A、B兩塊較粗糙的夾板夾住雞蛋，A夾板和B夾板與雞蛋之間的摩擦力大小都為雞蛋重力大小的5倍，現(xiàn)將該裝置從距地面4m的高處落下，裝置著地時間短且保持豎直不被彈起，g取10m/s2.(1)假如雞蛋不被摔壞，干脆撞擊地面速度最大不能超過多少？(結(jié)果用根號表示)(2)假如運(yùn)用該裝置，雞蛋夾放的位置離裝置下端的距離x至少為多少？(小數(shù)點(diǎn)后保留2位數(shù)字)7．[2024·吉林長春調(diào)研]在北京2024年冬奧會上，中國代表團(tuán)以9金4銀2銅的戰(zhàn)績位列金牌榜第三，創(chuàng)下參與冬奧會以來的歷史最佳戰(zhàn)績．圖甲所示是運(yùn)動員在“跳臺滑雪”競賽中的騰空運(yùn)動示意圖，滑雪運(yùn)動過程簡化圖如圖乙所示．“助滑道”由長為L、傾角為θ的斜坡面AB和圓弧形坡面BCD構(gòu)成，AB和BCD在B處相切，且B與D等高．某運(yùn)動員(可視為質(zhì)點(diǎn))從A處由靜止起先，沿“助滑道”滑行，并從D點(diǎn)沿著圓弧的切線滑出．設(shè)該運(yùn)動員(包含滑雪板，后同)的質(zhì)量為m，滑雪板與斜坡面AB間的動摩擦因數(shù)為μ，該運(yùn)動員在D點(diǎn)沿著圓弧的切線滑出時的速度大小為v，不計空氣阻力，重力加速度大小為g.求：(1)該運(yùn)動員從A到B的時間；(2)該運(yùn)動員在圓弧形坡面BCD上克服摩擦力所做的功．實(shí)力提升練8．(多選)“彈跳小人”(如圖甲所示)是一種深受兒童寵愛的玩具，其原理如圖乙所示．豎直光滑長桿固定在水平地面不動，套在桿上的輕質(zhì)彈簧下端不固定，上端與滑塊拴接，滑塊的質(zhì)量為0.80kg.現(xiàn)在向下壓滑塊，直到彈簧上端離地面高度h＝0.40m時停止，然后由靜止釋放滑塊．滑塊的動能Ek隨離地高度h改變的圖像如圖丙所示．其中高度從0.80m到1.40m范圍內(nèi)的圖線為直線，其余部分為曲線．若以地面為重力勢能的參考平面，空氣阻力為恒力，g取10m/s2.則結(jié)合圖像可知()A．彈簧原長為0.72mB．空氣阻力大小為1.00NC．彈簧的最大彈性勢能為9.00JD．在彈簧落回地面的瞬間滑塊的動能為5.40J9.如圖所示，半徑為0.9m的光滑eq\f(1,4)圓弧軌道OA，O′為圓心，與長度為3m的光滑水平軌道AB在A處相切，它與粗糙且足夠長的水平軌道CD在同一豎直面內(nèi)．現(xiàn)有一小滑塊從圓弧軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放，∠OO′P＝30°.當(dāng)滑塊經(jīng)過A點(diǎn)時，靜止在CD軌道上質(zhì)量為0.2kg的凹槽(質(zhì)點(diǎn))，在1.6N的水平恒力F作用下起先啟動，運(yùn)動一段時間后撤去此力，又經(jīng)過一段時間后，當(dāng)凹槽在CD軌道上運(yùn)動了3.28m時，凹槽的速度達(dá)到2.4m/s，此時，小滑塊恰好落入凹槽中．凹槽與軌道CD間的動摩擦因數(shù)為0.4.重力加速度為g取10m/s2.求：(1)凹槽運(yùn)動的最大速度；(2)兩個水平軌道間的高度．10．如圖甲所示是游樂園的過山車，其局部可簡化為如圖乙所示的示意圖，傾角θ＝37°的兩平行傾斜軌道BC、DE的下端與水平半圓形軌道CD順滑連接，傾斜軌道BC的B端高度h＝24m，傾斜軌道DE與圓弧EF相切于E點(diǎn)，圓弧EF的圓心O1、水平半圓軌道CD的圓心O2與A點(diǎn)在同一水平面上，DO1的距離L＝20m，質(zhì)量m＝1000kg的過山車(包括乘客)從B點(diǎn)自靜止滑下，經(jīng)過水平半圓軌道后，滑上另一傾斜軌道，到達(dá)圓弧頂端F時，乘客對座椅的壓力為自身重力的eq\f(1,4).已知過山車在BCDE段運(yùn)動時所受的摩擦力與軌道對過山車的支持力成正比，比例系數(shù)μ＝eq\f(1,32)，EF摩擦不計，整個運(yùn)動過程空氣阻力不計．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求過山車過F點(diǎn)時速度大?。?2)求從B到F整個運(yùn)動過程中摩擦力對過山車做的功．(3)如圖乙，過D點(diǎn)時發(fā)覺圓軌道EF段有故障，為保證乘客平安，馬上觸發(fā)制動裝置，使過山車不能到達(dá)EF段并保證不再下滑，則過山車受到的摩擦力至少多大？課時分層作業(yè)（二十二）1．解析：W＝Ek2－Ek1中的W指合力的功，當(dāng)然包括重力在內(nèi)，Ek2－Ek1為動能的改變量，由合力的功來量度，W>0，ΔEk>0，動能增加；W<0，ΔEk<0，動能減小，動能定理也適用于曲線運(yùn)動和變力做功．故B、C正確．答案：BC2．解析：汽車在同樣的路面上急剎車，所受的阻力大小相同，設(shè)為F，汽車的末速度都為零，依據(jù)動能定理有－Fs1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))，－Fs2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))，所以eq\f(s2,s1)＝eq\f(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))，解得s2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v2,v1)))eq\s\up12(2)×s1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8,6)))eq\s\up12(2)×3.6m＝6.4m，選項A正確．答案：A3．解析：依據(jù)動能定理Ek＝F合x＝mgsinθ·x，則該圖像斜率k＝eq\f(Ek0,x0)＝F合＝mgsinθ，選項A正確，B、C、D錯誤．答案：A4．解析：石塊在空中做平拋運(yùn)動，水平方向做勻速直線運(yùn)動，則石塊經(jīng)過P點(diǎn)時的水平分速度等于v0，故A錯誤．選擇P點(diǎn)等高面為參考平面，則石塊經(jīng)過P點(diǎn)時的重力勢能為零，故B錯誤．石塊從O到P的過程，依據(jù)動能定理可得mg（H－h(huán)）＝EkP－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))，解得石塊在P點(diǎn)的動能EkP＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋mg（H－h(huán)），故C正確．石塊經(jīng)過P點(diǎn)時的重力勢能為零，則石塊在P點(diǎn)的機(jī)械能等于石塊在該點(diǎn)的動能，即E＝EkP＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋mg（H－h(huán)），故D錯誤．答案：C5．解析：設(shè)斜面的傾角為θ，斜面的長度為s1，兩人在斜面上滑下的過程中，依據(jù)動能定理得mgh－μmgcosθ·s1＝eq\f(1,2)mv2－0，s1cosθ是斜面底邊的長度，因?yàn)樾泵鍭B的底邊短，則沿AB段到達(dá)B點(diǎn)的速率大，A、B錯誤；設(shè)在水平沙面滑行的距離為s2，對全過程運(yùn)用動能定理得mgh－μmgcosθ·s1－μmg·s2＝0，整理得mgh－μmgs水平＝0，可知兩人沿兩軌道滑行的水平位移相等，故兩人的位移相同，依據(jù)幾何關(guān)系知，甲滑行的總路程肯定大于乙滑行的總路程，C錯誤，D正確．答案：D6．解析：（1）由于雞蛋最多只能從0.1m的高度落到地面而不被摔壞，由動能定理得mgh1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))，解得雞蛋落地時的最大速度v1＝eq\r(2gh1)＝eq\r(2)m/s.（2）當(dāng)裝置從距地面4m的高處落下時，設(shè)裝置底端觸地時的速度大小為v2，由動能定理得mgh2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))，解得v2＝eq\r(2gh2)＝4eq\r(5)m/s，對雞蛋在兩夾板之間滑動的過程，由動能定理有mgx－2Ffx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))，又因?yàn)镕f＝5mg，代入數(shù)據(jù)解得雞蛋夾放在位置離裝置下端的最小距離x＝0.43m.答案：（1）eq\r(2)m/s（2）0.43m7．解析：（1）依據(jù)牛頓其次定律可得，該運(yùn)動員從A運(yùn)動到B的過程中的加速度大小為a＝eq\f(mgsinθ－μmgcosθ,m)＝gsinθ－μgcosθ該運(yùn)動員從A運(yùn)動到B的過程中，依據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有L＝eq\f(1,2)at2聯(lián)立解得t＝eq\r(\f(2L,gsinθ－μgcosθ)).（2）設(shè)該運(yùn)動員在圓弧形坡面BCD上克服摩擦力所做的功為W，對該運(yùn)動員從A到D的過程，依據(jù)動能定理有mgLsinθ－μmgLcosθ－W＝eq\f(1,2)mv2解得W＝mgLsinθ－μmgLcosθ－eq\f(1,2)mv2.答案：見解析8．解析：由題圖丙可知，從h＝0.80m起先，彈簧下端與地面分別，則知彈簧的原長為0.80m，故選項A錯誤；從0.80m到1.40m過程，在Ek-h圖像中，依據(jù)動能定理知，圖線的斜率表示滑塊所受的合外力，由于從0.80m到1.40m范圍內(nèi)圖像為直線，其余部分為曲線，說明滑塊從離地高度0.80m到1.40m范圍內(nèi)所受作用力為恒力，依據(jù)動能定理得－（mg＋f）Δh＝0－Ek，由題圖丙知Δh＝0.60m，Ek＝5.40J，解得空氣阻力大小為f＝1.00N，故選項B正確；依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒可知，當(dāng)滑塊上升至最大高度時，整個過程中，增加的重力勢能和克服空氣阻力做功之和等于彈簧的最大彈性勢能，所以Epmax＝（mg＋f）Δh′＝9.00J，故選項C正確；滑塊由最大高度到彈簧落回地面的瞬間，依據(jù)動能定理得（mg－f）Δh＝E′k－0，解得E′k＝4.2J，故選D錯誤．答案：BC9．解析：（1）撤去拉力瞬間凹槽的速度最大，設(shè)為vm，設(shè)拉力對凹槽做功為W，設(shè)在拉力作用下凹槽的位移為x1，從凹槽起先運(yùn)動到滑塊落入凹槽過程，凹槽的位移大小x＝3.28m，速度大小v＝2.4m/s，凹槽質(zhì)量M＝0.2kg，對凹槽，由動能定理得：在拉力作用下：W－μMgx1＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))－0且W＝Fx1從凹槽起先運(yùn)動到滑塊落入凹槽過程W－μMgx＝eq\f(1,2)Mv2－0代入數(shù)據(jù)解得：vm＝4m/s.（2）對凹槽，由牛頓其次定律得：在拉力作用下：F－μMg＝Ma1撤去拉力后：μMg＝Ma2設(shè)凹槽勻加速運(yùn)動時間為t1，勻減速運(yùn)動時間為t2，由勻變速直線運(yùn)動的速度－時間公式得vm＝a1t1，v＝vm－a2t2，設(shè)滑塊到達(dá)A時的速度大小為vA，滑塊從釋放到運(yùn)動到A點(diǎn)的過程，由動能定理得mgR（1－cos60°）＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(A))－0AB的長度s＝3m，滑塊在AB上做勻速運(yùn)動的時間：t3＝eq\f(s,vA)滑塊離開B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動，平拋運(yùn)動的時間：t4＝t1＋t2－t3設(shè)兩水平軌道的高度差為h，則h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(4))代入數(shù)