2021届高考物理一轮复习方略关键能力_题型突破：5.2动能定理及其应用

1、温馨提示：此套题为 Word版，请按住 Ctrl, 滑动鼠标滚轴，调节合 适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。关键能力题型突破考点一对动能、动能定理的理解，日阻冲关1 .（2018 江苏高考）从地面竖直向上抛出一只小球， 小球运动一段时 间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能R与时间t的关 系图象是（ ）【解析】选A。对于整个竖直上抛过程（包括上升与下落），速度与时 间的关系为v=V0-gt , v2=g2t 2-2v 0gt+诏，Ek=mG,可见动能与时间是二次函数关系，由数学中的二次函数知识可判断A正确。2 .（2018 全国卷H ）如图，某同学用绳子拉动木箱，

2、使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定（）A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功【解析】选A。根据动能定理可得：W+W=R,又知道摩擦力做负功，即W<0,所以木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，选项A正确、B错误；根据 MW=E,无法确定Ek与-W的大小关系，选项 C D错 误。二国园轻萃i而而两点易错一醒jT动一只有正忧与速度方向无关“_动能是状态£心是瞬时速度而不是平均速就合力悔力是物林动熊科能毓加因J合力做功与功能变化可行会国除J【加固训练】 （多选）（2019 唐山模拟）甲、乙两个质量相同

3、的物体，用大小相等的 力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离 x。如图所示, 甲在光滑水平面上，乙在粗糙水平面上，则下列关于力 F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是（）A.力F对甲物体做功多B.力F对甲、乙两个物体做的功一样多C.甲物体获得的动能比乙大D.甲、乙两个物体获得的动能相同【解析】选B、。由功白公式 W=Fxcosc =Fx可知，两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多，A错误，B正确；根据动能定理，对甲有Fx二琮，对乙有Fx-Ffx=&,可知 曰国,即甲物体获得的动能比乙大，C正确，D错误。考点二动能定理的应用立型1求解直线运动问题【典

4、例11如图所示，炼钢厂通常用滚筒来传送软钢锭，使具有一定初速度的软钢锭通过滚筒滑上平台。质量为 M的软钢锭长为L,上表 面光滑，下表面与平台间是粗糙的。现以水平向右的初速度滑上平台， 全部滑上平台时的速度为V。此时，在其右端无初速度放上一个质量为m的滑块(视为质点)。随后软钢锭滑过2L距离时速度为零，滑块 恰好到达平台。重力加速度取 g,空气阻力不计。求：，/块 ,软期锭:(1)滑块获得的最大加速度(不考虑与平台的撞击过程)。(2)滑块放上后，软钢锭滑动过程克服阻力做的功。(3)软钢锭处于静止状态时，滑块到达平台的动能。【解析】(1)由于滑块与软钢锭间无摩擦，所以软钢锭在平台上滑过距离L时，滑

5、块脱离软钢锭后做自由落体运动，最大加速度：a=g 对软钢锭，由动能定理得：-w=oWmV,110解得：w=mV£（3）滑块脱离软钢锭后做自由下落到平台的时间与软钢锭在平台最后 滑动L的时间相同，设为t。滑块离开软钢锭到软钢锭静止过程，软 钢锭做匀减速直线运动，则：m Mg=Ma 由位移公式得：L=at2对软钢锭，从滑上平台到静止的过程，由动能定理得：-p（M+m）gL-2M MgL=0hMv 滑块落到平台上时的速度：Vm=gt滑块到达平台时的动能：Em= m?m * 解得：E<m=2答案：(1)g1MV (3) 这型2求解曲线运动问题【典例2】（多选）（2016 全国卷田）如图

6、，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W 重力加速度大小为go设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则 （）A.a= 一一B.a=:3mgR-2V . 一D.N= R【解析】选A、C。由P点到最低点，由动能定理得 mgR-WmV,再 由a得aRH，a正确，b错误；在最低点支持力与重力的合 力充当向心力，根据牛顿第二定律得 N-mg=m，可得N即亭 C 正确，D错误。题型3求解多过程问题【典例3】如图所示，AB为倾角0=37°的斜面轨道，轨道的 AC部 分

7、光滑，CB部分粗糙。BP为圆心角等于143° ,半径R=1mi勺竖直光 滑圆弧形轨道，两轨道相切于 B点，P、O两点在同一竖直线上，轻 弹簧一端固定在A点，另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m=2kg 的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到 D点后(不拴接)释放，物块经 过C点后，从 C点运动到 B点过程中的位移与时间的关系为 x=12t-4t 2(式中x单位是m, t单位是s)，假设物块第一次经过 B点 后恰能到达 P点，(sin37 =0.6, cos37 =0.8, g 取 10m/s2)试求：(1)若CD=1m物块从D点运动到C点的过程中，弹簧对物块所做的功；(2)B、C两点间

8、的距离x(3)若BC部分光滑，把物块仍然压缩到D点释放，求物块运动到P点 时受到轨道的压力大小。2 .【解析】(1)由x=12t-4t知，物块在C点速度为V0=12m/s,加速度大小 a=8m/s2设物块从D点运动到C点的过程中，弹簧对物块所做的功为 W由动 能定理得W-mgsin37 :一 = m：*代入数据得 W=m%*mgsin37 .1=156J。 物块在CB段，根据牛顿第二定律，物块所受合力 F=ma=16N物块在P点的速度满足mg等C到P的过程，由动能定理得-Fx-mgR(1+cos37 尸;m-jm1 衣解得 x= m=6.125m物块从C到P的过程中，由动能定理得-mgxsin

9、37-mgR(1+cos37 )=_mv' 2-mTnv'i物块在P点时满足FN+mg=;厂，联立以上两式得Fn=49N答案：(1)156J(2)6.125m(3)49N【多维训练】如图所示，光滑的轨道ABO勺AB部分与水平部分BO相 切，轨道右侧是一个半径为 R的四分之一圆弧轨道，O点为圆心，C 为圆弧上的一点，OC与水平方向的夹角为37°。现将一质量为m的 小球从轨道AB上某点由静止释放。已知重力加速度为 g,不计空气 阻力。(sin37 4, cos37 4)(1)若小球恰能击中C点，求刚释放小球的位置距离 BO平面的高度;(2)改变释放点的位置，求小球落到轨道

10、上时动能的最小值。【解析】(1)设小球经过O点的速度为皿，从O点到C点做平抛运动, 则有Rcos37 =vot, Rsin37 =1gt21 o从A点到O点，由动能定理得mgh=m32联立可得，刚释放小球的位置距离 BO平面的高度h=R；(2)设小球落到轨道上的点与 O点的连线与水平方向的夹角为。，小球做平抛运动，Rcos0 =Vo' t '_,2Rsin 0 弓gt 对此过程，由动能定理得 mgRsinO =Ek-jmw，解得 E=mg-Ek=mgR当sin 0 =今时，小球落到轨道上时的动能最小，最小值为.4/?3maR答案：（1） 丁（2）Jl O上题型"求解机

11、车启动问题【典例4】如图甲所示，一辆小汽车以 5m/s的速度从水平路段的A 点，以Pi=6kW亘定功率沿平直公路AB段行驶，在斜坡底B处瞬时换 挡，以P2=112kW勺恒定功率沿倾角为30°的BC段斜坡上行，用12s 通过整个ABC路段，其v-t图象如图乙所示，在乙图象上t=12s处水 平虚线与曲线相切，假设小汽车在 AB段和BC段受到的阻力（含地面 摩擦力和空气阻力等）大小相等，换挡时小汽车的速率不变。求：（1）小汽车的质量m; 小汽车在412s时间段运动的路程【解析】（1）水平AB段匀速直线运动，由 P1=fv 13得 f=-=N=1.2X 103Nt?!5在斜坡BC段12s末时

12、刻，加速度为零,即 P2=（mgsin30 +f）v 2得 m=2x103kg 在BC段，由动能定理知：P2t 2-mgsin30 L-fL= mlm i £i£i代入数据解得L=73.3m答案：(1)2 x 103kg (2)73.3m应用动能定理解题的基本步骤解方悭讨论靖果年阶里或全过程列方程*力学关系一活动性麻及明晴和，*一几个力？恒力 近是壹力？是否撇功'正 中还是俄功曾情礴定研究对象和研究过程【加固训练】如图所示，与水平面夹角0=37°的斜面和半径R=0.4m 的光滑圆轨道相切于B点，且固定于竖直平面内。滑块从斜面上的 A 点由静止释放，经B点后

13、沿圆轨道运动，通过最高点C时轨道对滑块 的弹力为零。已知滑块与斜面间动摩擦因数”0.25。(g取10m/s2,sin37 =0.6, cos37 =0.8)求:(1)滑块在C点的速度大小Vc；(2)滑块在B点的速度大小Vb；(3)A、B两点间的高度差homg=【解析】(1)在C点，滑块竖直方向所受合力提供向心力 解得 vc= . =2m/s(2)对B-C过程，由动能定理得mgh-w mgcos37hstK3762人=m 二-0-mgR(1+cos37 )=-m -m附产 解得 vb二J八、+ 2gR(l + c0s37°) 4.29m/s (3)滑块在A-B的过程，由动能定理得代入数

14、据解得h=1.38mi答案：(1)2m/s(2)4.29m/s(3)1.38m考点三动能定理与图象相结合【典例5】(多选)(2020 大连模拟)在某一粗糙的水平面上，一质量为2kg的物体在水平恒定拉力的作用下做匀速直线运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动， 图中给出了拉力随位移变化的关系图象。已知重力加速度g取10m/s2根据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有()A.物体与水平面间的动摩擦因数B.合外力对物体所做的功C.物体做匀速运动时的速度D.物体运动的时间【解析】选A、R a物体做匀速直线运动时，拉力 F与滑动摩擦力f大小相等，物体与水平面间的动摩

15、擦因数为户2=0.35，A正确;减速过程由动能定理得 W+W=0-；mG,根据F-x图象中图线与坐标轴 围成的面积可以估算力F做的功W,而Wf=- pmgx由此可求得合外 力对物体所做的功和物体做匀速运动时的速度 v, B、C正确；因为物 体做变加速运动，所以运动时间无法求出，D错误。1 .两类图象所围“面积”的意义:2 .解决动能定理与图象问题的基本步骤:r 也现痕M目拾出的固轨弄清飒坐株，悔堂怙观察图象卜所对就的物理十由短所表示的的理童义n L想般物理规律等出现里慌与横地标用对应导函数式卜的物理间的函数关系式iiX相据函数关系式找出图埋的斜串.器距，r 1、 国理的交点.国线下的面根所附座的物解答问题邦堂工.分析解答问骑.或利用函机图段上r的特殊卡俚工的数关第或来求物通【加固训练】如图所示，某质点运动的v-t图象为正弦曲线。从图象可以判断A.质点做曲线运动B.在ti时刻，合外力的功率最大