《高考備考指南 物理 》課件-第2講　動能定理

第2講動能定理(本欄目對應配套訓練P42~43)知識鞏固練習1.一個25kg的小孩從高度為3.0m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時的速度為2.0m/s.g取10m/s2，關于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A.合外力做功50J B.阻力做功500JC.重力做功500J D.支持力做功50J【答案】A【解析】合外力做功W合＝Ek－0，即W合＝12mv2＝12×25×22J＝50J，A正確；WG＋W阻＝Ek－0，故W阻＝12mv2－mgh＝50J－750J＝－700J，B錯誤；重力做功WG＝mgh＝25×10×3J＝750J，C錯誤；小孩所受支持力方向上的位移為零，故支持力做的功為零，2.如圖所示，一根長為l的輕質(zhì)軟繩一端固定在O點，另一端與質(zhì)量為m的小球連接，初始時將小球放在與O點等高的A點，OA＝35l.現(xiàn)將小球由靜止狀態(tài)釋放，則當小球運動到O點正下方時，繩對小球的拉力為(已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度為gA.2mg B.3mg C.247125mg D.303【答案】C【解析】設小球到達B點時細繩剛好繃緊，則OB與水平方向的夾角的余弦為cosα＝35，小球自由下落的高度為h＝45l，到達B點的速度v1＝2gh.細繩繃緊后瞬間，小球只有垂直于細繩的分速度，大小為v2＝v1cosα.從B到最低點，由動能定理得mgl(1－sinα)＝12mv32－12mv22，在最低點有3.(2023年中山一模)長度為1m的勻質(zhì)木板以35m/s的水平速度進入一段長度為2m的粗糙水平地面，木板與地面間的滑動摩擦因數(shù)為0.5，地面其余部分光滑，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是()A.木板剛好全部進入粗糙地面時的速度為25m/sB.木板剛好全部進入粗糙地面時的速度為35m/sC.木板全部滑出粗糙地面時的速度為5m/sD.木板全部滑出粗糙地面時的速度為5m/s【答案】D【解析】木板進入粗糙地面的過程中由動能定理得－12μmgx1＝12mv12－12mv02，解得v1＝210m/s，A、B錯誤；木板進入粗糙地面到全部滑出粗糙地面的過程中，由動能定理得－12μmgx1－μmgx2－12μmgx34.(2023年珠海實驗中學模擬)如圖所示，處于豎直平面內(nèi)的一實驗裝置，傾角α＝37°的直軌道AB與半徑R＝0.15m的圓弧形光滑軌道BCD相切于B點，O為圓弧軌道的圓心，CD為豎直方向上的直徑.一質(zhì)量m＝0.1kg的小滑塊可從斜面上的不同位置由靜止釋放，已知小物塊與直軌道AB間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.若小滑塊恰好能通過圓弧軌道的最高點D，則釋放點距B點的距離為()A.1.725m B.1.5mC.1.25m D.0.75m【答案】A【解析】小滑塊恰好能通過圓弧軌道的最高點，在D點，由牛頓第二定律得mg＝mvD2R，滑塊由釋放運動到D點過程，由動能定理得mgl0sinα－μmgcosα·l0－mgR(1＋cosα)＝12mvD2，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得l0＝1.725m，A5.(2023年浙江模擬)如圖所示，在長為1m的細繩下端拴一質(zhì)量為0.6kg的小球，捏住繩子上端，使小球在水平面內(nèi)做圓周運動，這樣就成了一個圓錐擺.開始時使繩子跟豎直方向的夾角為α＝37°，之后對小球做功，再次穩(wěn)定后，使繩子跟豎直方向的夾角為β＝53°，保持懸點不變.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則手對小球做的功為()A.1.2J B.1.85JC.3.05J D.4.05J【答案】C【解析】對擺球進行受力分析，由牛頓第二定律得mgtanα＝mv12r1，mgtanβ＝mv22r2.由幾何關系得r1＝Lsinα，rW手－mgL(cosα－cosβ)＝12mv22－12mv12，聯(lián)立解得W手＝3.056.(2023海淀一模)如圖所示，輕桿的一端固定在通過O點的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一小球，輕桿繞O點在豎直平面內(nèi)沿順時針方向做勻速圓周運動，其中A點為最高點、C點為最低點，B點與O點等高，下列說法正確的是()A.小球經(jīng)過A點時，所受桿的作用力一定豎直向下B.小球經(jīng)過B點時，所受桿的作用力沿著BO方向C.從A點到C點的過程，小球重力的功率保持不變D.從A點到C點的過程，桿對小球的作用力做負功【答案】D【解析】小球經(jīng)過A點時，合外力提供向心力，則當小球速度較小時mv2r<mg，所受桿的作用力豎直向上；當小球速度較大時mv2r>mg，所受桿的作用力豎直向下；當小球速度mv2r＝mg，桿對小球無作用力，A錯誤.合外力提供向心力，小球受重力和桿給的作用力，則小球所受桿的作用力為右上方，B錯誤.A點和C點處重力與速度方向垂直，則小球重力的功率為0，B點處重力與速度共線，故重力功率不為0，則從A點到C點的過程，小球重力的功率先增大再減小，C錯誤.A到C的過程中，動能不變，重力做正功，根據(jù)動能定理可知WG＋W桿＝ΔEk綜合提升練習7.(2023年濟寧模擬)如圖所示，一滑塊(可視為質(zhì)點)在水平力F的作用下由靜止沿粗糙水平直軌道AB開始運動，該力的功率恒定，達到最大速度后，撤掉該力.滑塊繼續(xù)前進一段距離后進入豎直光滑半圓軌道BCD，并恰好通過該軌道最高點D，然后進入光滑半圓管道DEF，最終停在粗糙水平直軌道FG上.已知水平力的恒定功率為10W，滑塊的質(zhì)量為0.2kg，滑塊與軌道AB的動摩擦因數(shù)為0.5，半圓軌道BCD的半徑R＝0.5m，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是()A.滑塊在D點的速度大小為10m/sB.半圓管道DEF的半徑r可能為0.15mC.在軌道AB上，滑塊的最大速度為10m/sD.在軌道AB上，滑塊減速過程的距離為2.5m【答案】C【解析】滑塊恰好通過該軌道最高點D，有mg＝mvD2R，解得vD＝5m/s，A錯誤；設從D點剛好到達F點，根據(jù)動能定理有－mg·2r＝0－12mvD2，解得r＝0.125m，根據(jù)題意滑塊最終停在粗糙水平直軌道FG上，所以半圓管道DEF的半徑r應小于0.125m，B錯誤；在軌道AB上，滑塊的拉力等于摩擦力時，速度最大，有v'＝Pμmg＝10m/s，C正確；在軌道AB上，滑塊減速過程的距離為x，從撤去外力到D點，根據(jù)動能定理有－μmgx－mg·2R＝12mvD8.如圖所示，把質(zhì)量為m的小球套在半徑為R的固定光滑圓環(huán)上，圓環(huán)的圓心為O，原長為0.8R的輕質(zhì)彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連，彈簧與圓環(huán)在同一豎直平面內(nèi)，圓環(huán)上B點在O點的正下方，當小球在A處受到沿圓環(huán)切線方向的恒力F作用時，恰好與圓環(huán)無相互作用，且處于靜止狀態(tài).已知R＝1.0m，m＝1.0kg，∠AOB＝θ＝37°，彈簧處于彈性限度內(nèi)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2.求：(1)該彈簧的勁度系數(shù)k；(2)撤去恒力，小球從A點沿圓環(huán)下滑到B點時的速度大小vB；(3