浙江專版2024年高考物理一輪復習微專題突破練專題8動能定理及其應用含解析

PAGE8-專題8動能定理及其應用(建議用時40分鐘)1.假設足球的質(zhì)量為0.5kg,某次梅西踢球瞬間對球的平均作用力為100N,使球由靜止起先以20m/s的速度飛出,球在水平方向運動了20米后入網(wǎng),則梅西對球所做的功為 ()A.25J B.50JC.100J D.2000J【解析】選C。依據(jù)動能定理可知:梅西踢球的瞬間做功:W=12mv2=12×0.5×202=100J,C正確。2.如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個質(zhì)量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h。若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B,仍從彈簧原長位置由靜止釋放,則小球B下降h時的速度為(重力加速度為g,不計空氣阻力) ()A.2ghB.4gh3C.【解析】選B。小球A下降h過程小球克服彈簧彈力做功為W1,依據(jù)動能定理,有mgh-W1=0;小球B下降過程,由動能定理有3mgh-W1=12·3mv2-0,解得:v=4gh3,3.小球由地面豎直上拋,上升的最大高度為H,設所受阻力大小恒定,地面為零勢能面。在上升至離地高為h處,小球的動能是勢能的兩倍,在下落至離地高為h處,小球的勢能是動能的兩倍,則h等于 ()A.H9 B.2H9 C.3【解析】選D。設阻力為F,則有上升時機械能損失為F(H-h)=(mgh+2mgh)-mgH,下降時機械能損失為F(H-h)=mgH-mgh+12mgh,聯(lián)立兩式有h=44.用長為l、不行伸長的細線把質(zhì)量為m的小球懸掛于O點,將小球拉至懸線偏離豎直方向α角后放手,運動t時間后停在最低點。則在時間t內(nèi) ()A.小球重力做功為mgl(1-cosα)B.空氣阻力做功為-mglcosαC.小球所受合力做功為mglsinαD.繩拉力做功的功率為mgl【解析】選A。小球從起先運動到停止的過程中,下降的高度為h=l(1-cosα),所以小球的重力對小球做功為mgl(1-cosα)。所以A正確;在小球運動的整個過程中,重力和空氣的阻力對小球做功,依據(jù)動能定律:WG+Wf=0,所以Wf=-mgl(1-cosα),故B錯誤;小球受到的合外力做功等于小球動能的增加量,所以合外力做功為零,故C錯誤;因為繩子的拉力始終與運動的方向垂直,所以繩子的拉力不做功。繩子拉力的功率為0,故D錯誤。5.節(jié)能混合動力車是一種可以利用汽油及所儲存電能作為動力來源的汽車。有一質(zhì)量m=1000kg的混合動力轎車,在平直馬路上以v1=90km/h的速度勻速行駛,發(fā)動機的輸出功率為P=50kW。當駕駛員看到前方有80km/h的限速標記時,保持發(fā)動機功率不變,馬上啟動利用電磁阻尼帶動的發(fā)電機工作給電池充電,使轎車做減速運動,運動L=72m后,速度變?yōu)関2=72km/h。此過程中發(fā)動機功率的15用于轎車的牽引,45用于供應發(fā)電機工作,發(fā)動機輸送給發(fā)電機的能量最終有50%A.轎車以90km/h的速度在平直馬路上勻速行駛時,所受阻力F阻的大小為2×103NB.駕駛員啟動電磁阻尼轎車做減速運動到速度變?yōu)関2=72km/h過程的時間為3.2sC.轎車從90km/h減速到72km/h過程中,獲得的電能E電=6.3×104JD.轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72km/h勻速運動的距離為31.5m【解析】選B。v1=90km/h=25m/s,v2=72km/h=20m/s。勻速行駛時,P=F阻v1,則:F阻=Pv1=5000025N=2×103N,A正確;v1+v22=452m/s,所用時間t=Lv=72452s=3.2s,因汽車保持功率肯定做減速運動,則不是勻減速運動,運動時間不是3.2s,B錯誤;設這一過程中汽車發(fā)動機做的總功為W,依據(jù)動能定理得:15W-F阻L=12mv22104J,C正確;依據(jù)題設,轎車在平直馬路上勻速行駛時受到的阻力仍為F阻=2×103N。在此過程中,由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律可知,僅有電能用于克服阻力做功。E電=F阻L′,代入數(shù)據(jù)得L′=31.5m,D正確;此題選不正確的選項,故選B。6.如圖甲所示,“滑滑梯”是小摯友寵愛的嬉戲活動?？梢詫⑿从言谑覂?nèi)“滑滑梯”的運動簡化成小物塊從靜止動身,先沿斜板下滑,再進入室內(nèi)水平木板的過程,如圖乙所示。假設斜板長度肯定,斜板與水平木板的傾角θ可調(diào),且房間高度足夠,斜板最高點在地板的垂點到房間右側(cè)墻面的長度為斜板長度的2倍。某次嬉戲中,一位小摯友(可視為質(zhì)點)從斜板頂端靜止動身后在到達房間右側(cè)墻面時剛好停下。已知小摯友與斜板及水平木板間的動摩擦因數(shù)均為μ,不計小摯友從斜板進入水平木板時的能量損失,則θ與μ間應滿意()A.sinθ=μ B.sinθ=2μC.sinθ=3μ D.sinθ=4μ【解析】選B。初始狀態(tài)速度為0,停止時速度仍為0,設斜板的長度為L,對整個過程,由動能定理得:mgLsinθ-μmgcosθ·L-μmg(2L-Lcosθ)=0-0,解得:sinθ=2μ。7.如圖所示,小球以初速度v0從A點沿不光滑的軌道運動到高為h的B點后自動返回,其返回途中仍經(jīng)過A點,小球經(jīng)過軌道連接處無機械能損失,則小球經(jīng)過A點時的速度大小為 ()A.v02-C.v02-2gh 【解析】選B。對小球由A至B過程中,由動能定理:-mgh-Wf=0-12mv02,再對由B返回A過程中,由動能定理:mgh-Wf=12mv12,解得:v1=4gh-v08.如圖,我國“玉兔號”月球車已從原定的冬眠安排中“醒悟”,并能正常接收信號,它利用太陽光照耀太陽能電池板產(chǎn)生的電能,使電動機帶動月球車前進,已知總質(zhì)量為140kg的“玉兔號”中所安裝的太陽能電池板的電動勢為45V,內(nèi)阻為10Ω,正常工作時電池板的輸出功率為45W?！坝裢锰枴痹谀骋淮握９ぷ鲿r,在平直的月球表面上從靜止動身沿直線加速行駛,經(jīng)過5s時間速度達到最大值0.05m/s,假設這一過程中“玉兔號”所受阻力恒定,且電池輸出功率的80%轉(zhuǎn)化為用于牽引月球車前進的機械功率,依據(jù)題意可知 ()A.“玉兔號”中太陽能電池板的短路電流為10AB.“玉兔號”在運動過程中所受阻力大小為900NC.“玉兔號”在上述運動過程中所受合外力做功為180JD.“玉兔號”在上述運動過程中所前進的距離約為0.25m【解析】選D。太陽能電池板的電動勢為45V,內(nèi)阻為10Ω,故短路電流:I=Er4.5A,故A錯誤;電池輸出功率的80%轉(zhuǎn)化為用于牽引月球車前進的機械功率,速度最大值為0.05m/s,故:f=80%Pvm=0.8×450.05N=720N,故B錯誤;依據(jù)動能定理,12×140×0.052J=0.175J,故C錯誤;依據(jù)動能定理,有:80%Pt-fx=12mvm2,代入數(shù)據(jù):0.8×45×5J-720x=0.175J,解得:x≈0.25m,故9.氣懸球是近幾年新興的一項小球運動,深受人們寵愛。球桌臺面上有多數(shù)個小孔,從小孔中噴出的氣體使小球(紅色圓形塑料片)浮離在臺面上,小球受擊打后在臺面上快速運動。某次競賽中,當小球受擊打后以速度v0勻速直線運動至離對方球門L處時,小孔突然停止噴氣,小球恰能勻減速直線運動到對方球門,則 ()A.若小球以速度v0運動到離對方球門0.5L處小孔突然停止噴氣,小球破門的速度為22vB.若小球以速度v0運動到離對方球門0.5L處小孔突然停止噴氣,小球破門的速度為vC.若小球以速度v0運動到離對方球門L處所受浮力突然減半,小球破門的速度為24vD.若小球以速度v0運動到離對方球門L處所受浮力突然減半,小球破門的速度為v【解析】選A。小球懸浮狀態(tài)時,據(jù)平衡條件有F浮=mg,設小球與桌面的摩擦因數(shù)為μ。距球門L距離處停止噴氣后,對小球的運動過程運用動能定理得:-μmgL=0-12mv同理可得:小球以速度v0運動到離對方球門0.5L處小孔停止噴氣,-μmg·0.5L=12mv2-12mv02,聯(lián)立解得v=22v0,故A正確,B錯誤。當小球以速度v0運動到離對方球門L處所受浮力減半時,小球?qū)ψ烂鎵毫?2mg,據(jù)動能定理得12mv′2-12mv02,聯(lián)立解得:v′=22v0,10.如圖為某種魚餌自動投放器的裝置示意圖,其下半部AB是一長為2R的豎直細管,上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管,管口C處切線水平,AB管內(nèi)有原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧。在彈簧上端放置一粒質(zhì)量為m的魚餌,解除鎖定后彈簧可將魚餌彈射出去。投餌時,每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定,此時彈簧的彈性勢能為6mgR(g為重力加速度)。不計魚餌在運動過程中的機械能損失,求: (1)魚餌到達管口C時的速度大小v1。(2)魚餌到達管口C時對管子的作用力大小和方向。(3)已知地面比水面高出1.5R,若豎直細管的長度可以調(diào)整,圓弧彎道管BC可隨豎直細管一起升降。求魚餌到達水面的落點與AB所在豎直線OO′之間的最大距離Lmax。【解析】(1)魚餌到達管口C的過程中彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為魚餌的重力勢能和動能,有:6mgR=2.5mgR+12m解得:v1=7gR(2)設C處管子對魚餌的作用力向下,大小為F,依據(jù)牛頓其次定律有:mg+F=mv解得:F=6mg由牛頓第三定律可得魚餌對管子的作用力F′=F=6mg,方向向上。(3)設AB長度為h,對應平拋水平距離為x,由機械能守恒定律得(設平拋初速度為v)6mgR=mg(R+h-0.5R)+12mv由平拋運動的規(guī)律得:x=vt,2.5R+h=12gt解得:x=2g(5.5R-h)2(2.5R+h)答案:(1)7gR(2)6mg,方向向上11.如圖所示是游樂場中過山車的模型圖,半徑為R=4.0m的不光滑圓形軌道固定在傾角為θ=37°斜軌道面上的B點,且圓形軌道的最高點C與A點平齊,圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接。嬉戲起先前,小車在水平向左的外力F作用下靜止在斜軌道P點。嬉戲起先時撤去水平外力F,小車沿斜軌道向下運動,過圖中A點時速度v0=14m/s。已知小車質(zhì)量m=2kg。斜軌道面與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=16,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。若小車通過圓形軌道最高點C時對軌道的壓力大小等于重力的兩倍,設小車受到的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。求(1)小車在P點靜止時水平外力F的最小值。(2)小車從B到C過程中,克服摩擦力做了多少功?！窘馕觥?1)當摩擦力沿斜面對上且最大時,小車在P點靜止時水平外力F有最小值,對小車進行受力