2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）课时分层作业13动能定理及其应用

1、 课时分层作业(十三)1关于动能概念及动能定理表达式WEk2Ek1的说法正确的是()A若物体速度在变化，则动能一定在变化B速度大的物体，动能一定大CWEk2Ek1表示功可以变成能D动能的变化可以用合力做的功来量度D速度是矢量，而动能是标量，若物体速度只改变方向，不改变大小，则动能不变，A错误；由Ekeq f(1,2)mv2知B错误；动能定理表达式WEk2Ek1表示动能的变化可用合力做的功量度，但功和能是两个不同的概念，有着本质的区别，故C错误，D正确。2(2021河北卷)一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示。长度为R、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位

2、于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直。将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为(重力加速度为g，不计空气阻力)()Aeq r(2gR) Beq r(2gR) Ceq r(21gR) D2eq r(gR)A当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球下落的高度hRReq f(R,2)Req f(R,2)，根据动能定理有mgheq f(1,2)mv2，解得veq r(2gR)，故A正确，B、C、D错误。3如图所示，小物块从倾角为的倾斜轨道上A点由静止释放滑下，最终停在水平轨道上的B点，小物块与水平轨道、倾斜轨道之间的动摩擦因数均相同，A、B两点的连线与水平方向的夹

3、角为，不计物块在轨道转折时的机械能损失，则动摩擦因数为 ()Atan Btan Ctan() Dtan()B如图所示，设B、O间距离为s1，A点离水平面的高度为h，A、O间的水平距离为s2，物块的质量为m，在物块下滑的全过程中，应用动能定理可得mghmgcos eq f(s2,cos )mgs10，解得eq f(h,s1s2)tan ，故选项B正确。4(2021广东惠州市第三次调研)如图所示，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小球以速度v从轨道下端滑入轨道，并保证从轨道上端水平飞出，则关于小球落地点到轨道下端的水平距离x与轨道半径R的关系，下列说法正确的是()AR越大，则

4、x越大BR越小，则x越大C当R为某一定值时，x才有最大值D当R为某一定值时，x才有最小值C设半圆的半径为R，根据动能定理得mg2Req f(1,2)mv2eq f(1,2)mv2，离开最高点做平抛运动有2Req f(1,2)gt2，xvt，联立解得xeq r(f(4Rv24gR,g)eq r(f(16gblc(rc)(avs4alco1(Rf(v2,8g)sup12(2)f(v4,4g),g)，可知当Req f(v2,8g)时，水平位移最大；当Req f(v2,8g)时，R增大，x减小。5(多选)(2021广东汕头高三4月检测)滑雪是一项具有刺激性和挑战性的冰雪运动，如图的滑雪情景可抽象成如下

5、物理过程：物体沿斜面由静止开始下滑，在水平面上滑行一段距离后停止。假若物体与斜面间和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接，选项图中v、a、Ek、s、t分别表示物体速度大小、加速度大小、动能、路程和时间，则其中可能正确的是()ABCDABD物体沿斜面向下做匀加速直线运动，加速度a1g(sin cos )，在水平面上又做匀减速直线运动，加速度a2g，因动摩擦因数和斜面倾角未知，故不能确定a1、a2的大小关系，但可确定va1t1a2t2，v22a1s12a2s2，所以速度大小先随时间均匀增大，而后又均匀减小，时间短的加速度大，位移长的加速度小，故A、B正确；由Ekeq f(1,2)mv2e

6、q f(1,2)ma2t2，可知，Ekt的图像应是两段抛物线的拼合，故C错误；由Ekeq f(1,2)mv2mas可知，Eks的图像应是线性关系，故D正确。6如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系图像如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是()甲乙A在0h0过程中，F大小始终为mgB在0h0和h02h0过程中，F做功之比为21C在02h0过程中，物体的机械能不断增加D在2h03.5h0过程中，物体的机械能不断减少C在0h0过程中，Ekh图像为一段直线，由动能定理得(Fmg)h0mgh00，故F2mg

7、，A错误；由A可知，在0h0过程中，F做功为2mgh0，在h02h0过程中，由动能定理可知，WFmgh01.5mgh0mgh0，解得WF1.5mgh0，因此在0h0和h02h0过程中，F做功之比为43，故B错误；在02h0过程中，F一直做正功，故物体的机械能不断增加，C正确；在2h03.5h0过程中，由动能定理得WF1.5mgh001.5mgh0，则WF0，故F做功为0，物体的机械能保持不变，故D错误。7(2021河南名校联考)如图所示，AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道，高度为h，末端B处的切线方向水平。一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释放，滑到B端后飞出，落到地面上的C点，轨迹如

8、图中虚线BC所示。已知它落地时相对于B点的水平位移OCl。现在轨道下方紧贴B点安装一水平木板，木板的右端与B的距离为eq f(l,2)，让P再次从A点由静止释放，它离开轨道并在木板上滑行后从右端水平飞出，仍然落在地面的C点。求：(不计空气阻力，重力加速度为g)(1)P滑至B点时的速度大小；(2)P与木板之间的动摩擦因数。解析(1)物体P在AB轨道上滑动时，只有重力做功，根据动能定理有mgheq f(1,2)mveq oal( 2,0)得物体P滑到B点时的速度大小为v0eq r(2gh)。(2)当没有木板时，物体离开B点后做平抛运动，运动时间为t，有teq f(l,v0)eq f(l,r(2gh

9、)当B点右方安装木板时，物体从木板右端水平抛出，在空中运动的时间也为t，水平位移为eq f(l,2)，因此物体从木板右端抛出的速度v1eq f(v0,2)eq f(r(2gh),2)根据动能定理，物体在木板上滑动时，有mgeq f(l,2)eq f(1,2)mveq oal( 2,1)eq f(1,2)mveq oal( 2,0)解得物体与木板之间的动摩擦因数eq f(3h,2l)。答案(1)eq r(2gh)(2)eq f(3h,2l)8(2021广东汕头市金山中学高三三模)如图所示，竖直平面内有一半径为R的eq f(1,4)圆轨道与水平轨道相切于最低点B。一质量为m的小物块从A处由静止滑下

10、，沿轨道运动至C处停下，B、C两点间的距离为R，物块与圆轨道和水平轨道之间的动摩擦因数相同。现用始终平行于轨道或轨道切线方向的力推动物块，使物块从C处缓慢返回A处，重力加速度为g，设推力做的功至少为W，则()AWmgR BmgRW2mgRB从A到C过程根据动能定理有mgRmgRWf0，解得WfmgRmgR，从C到A过程根据动能定理得WmgRmgRWf0，解得WmgRmgRWf，物块从A到B做圆周运动，根据向心力知识可知物块受到的支持力比缓慢运动时大，所以克服摩擦力做功WfWf，可得WmgR，综上所述mgRW2mgR，故选项B正确。9(多选)(2021全国甲卷)一质量为m的物体自倾角为的固定斜面

11、底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为Ek，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜面底端时动能为eq f(Ek,5)。已知sin 0.6，重力加速度大小为g。则()A物体向上滑动的距离为eq f(Ek,2mg)B物体向下滑动时的加速度大小为eq f(g,5)C物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长BC设物体沿斜面向上滑动的距离为s，物体与斜面间的动摩擦因数为，物体沿斜面上滑过程中，根据动能定理有mgssin mgscos 0Ek，同理，物体沿斜面下滑过程中有mgssin mgscos eq f(Ek,5)0，两式联立解得seq f(

12、Ek,mg)，eq f(1,2)，物体沿斜面下滑过程中，根据牛顿第二定律有mgsin mgcos ma下，解得a下eq f(g,5)，同理可知物体沿斜面上滑过程的加速度大于下滑过程的加速度，由seq f(1,2)at2可知，物体向上滑动所用的时间比向下滑动所用的时间短，B、C正确，A、D错误。10(2021全国乙卷)一篮球质量为m0.60 kg，一运动员使其从距地面高度为h11.8 m处由静止自由落下，反弹高度为h21.2 m。若使篮球从距地面h31.5 m的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为1.5 m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为t0.20

13、s；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小g取10 m/s2，不计空气阻力。求(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功；(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小。解析(1)使篮球从距地面高度为h1处由静止自由落下时，设篮球的落地速度大小为v1，根据自由落体运动的规律有veq oal( 2,1)2gh1设篮球被地面反弹时的速度大小为v2，则有veq oal( 2,2)2gh2则篮球与地面碰撞前、后的动能之比eq f(Ek1,Ek2)eq f(f(1,2)mvoal( 2,1),f(1,2)mvoal( 2,2)eq f(h1,h2)eq f(3,2)。使篮球从距地面h3的高度由静止下

14、落，并在开始下落的同时向下拍球，设篮球的落地速度大小为v3，反弹后的速度大小为v4，则有veq oal( 2,4)2gh3因为篮球每次与地面碰撞前、后的动能的比值不变，所以有eq f(f(1,2)mvoal( 2,3),f(1,2)mvoal( 2,4)eq f(3,2)设运动员拍球过程中对篮球做的功为W，根据动能定理有Wmgh3eq f(1,2)mveq oal( 2,3)解得W4.5 J。(2)球在受到力F作用的时间内，根据牛顿第二定律得，加速度aeq f(mgF,m)球的位移seq f(1,2)at2运动员对球做的功WFs联立解得F9 N。答案(1)4.5 J(2)9 N11(2021山

15、东滨州模拟)如图所示，质量为m的物块在水平力作用下，沿水平桌面AB运动，一段时间后撤去外力，物块继续运动至B点后水平抛出，恰好自C点沿切线进入光滑eq f(1,4)圆轨道CDE，其中D点为圆轨道最低点，E点为与圆轨道切向连接的EF斜面的最低端。物块沿圆轨道CDE运动后滑上斜面，第一次从斜面返回刚好能到达C点。已知A、B间距离为L，物块与桌面AB的动摩擦因数为1，B、C间竖直距离为h，圆弧CDE的半径为R，物体与斜面EF间的动摩擦因数为2，EF斜面的倾角为37，sin 370.6，重力加速度为g。求：(1)B、C间的水平距离；(2)物块在AB上运动所受拉力做的功；(3)物块运动到D点时对轨道的最

16、小压力；(4)物块在斜面EF上通过的总路程。解析(1)由几何关系知COD53，DOE37，设B、C间的水平距离为x，物块在B点速度为vB，从B到C历时t。由平抛运动知识可得xvBt，heq f(1,2)gt2，设物块在C点时的竖直速度为vy，在C点进行速度分解，可得tan 53eq f(vy,vB)又vygt联立可得xeq f(3,2)h。(2)设在AB上拉力做的功为W，由(1)可得vBeq f(3,4)eq r(2gh)。从A到B，由动能定理可得W1mgLeq f(1,2)mveq oal( 2,B)联立得W1mgLeq f(9mgh,16)。(3)物块在圆轨道和斜面上做往返运动，最后在E点速度为0，然后继续在圆弧面上做往返运动，再经过D点时，对D点的压力最小。设物块所受支持力为F，在D点，由牛顿第二定律得Fmgeq f(mvoal( 2,D),R)从E到D，由动能定理得mgR(1cos 37)eq f(1,2)mveq oal( 2,D)联立得Feq f(7,5)mg。由牛顿第三定律得，对D点的最小压力大小为eq f(7,5)mg，方向竖直向下。(4