适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理一轮总复习课时规范练16动能定理及其应用

课时规范练16动能定理及其应用基础对点练1.(单物体动能定理)如图所示,“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动,从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中,下列说法正确的是()A.人先处于失重状态后处于超重状态B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能始终减小C.绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大D.人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力2.(动能定理的应用)北京2022年冬奥会跳台滑雪竞赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行,跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成,如图所示。跳台滑雪运动员在助滑道路段获得速度后从起跳区水平飞出,不计空气阻力,起跳后的飞行路途可以看作是抛物线的一部分,用Δv、E、Ek、P表示运动员在空中运动的速度改变量、机械能、动能、重力的瞬时功率大小,用t表示运动员在空中的运动时间,下列图像可能正确的是()3.(单物体动能定理)如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为()A.2gh B.C.gh D.4.(动能定理与牛顿其次定律综合)(2023山东济宁模拟)如图所示,在竖直面内固定两个光滑圆环轨道,小球A所在的圆环轨道半径小于小球B所在的圆环轨道半径,小球A的质量大于小球B的质量,两小球均由水平直径的端点静止释放,当两球分别沿圆环轨道到达轨道的最低点时,则()A.小球A的动量肯定大于小球B的动量B.小球A的动能肯定大于小球B的动能C.圆环对小球A的支持力大于圆环对小球B的支持力D.小球A的向心加速度肯定小于小球B的向心加速度5.(多过程单物体动能定理)如图所示,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为R,bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球受到与重力大小相等的水平外力F的作用,自a点从静止起先向右运动,运动到b点时马上撤去外力F,重力加速度大小为g,下列说法正确的是()A.水平外力F做的功为2mgRB.小球运动到b点时对圆弧轨道的压力大小为3mgC.小球能从c点竖直向上飞出D.小球运动到c点时对圆弧轨道的压力大小为mg6.(动能定理的应用)(2023湖南怀化模拟)如图所示,DO是水平面,AB是斜面,初速度为v0的物体从D点动身沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零,假如斜面改为AC,让该物体从D点动身沿DCA滑动到A点且速度刚好也为零,则物体具有的初速度(已知物体与斜面及水平面之间的动摩擦因数到处相同且不为零,不计B、C处能量损失)()A.等于v0 B.大于v0C.小于v0 D.取决于斜面7.(多物体应用动能定理)(2023云南昆明第一中学模拟)如图甲所示,两个不同材料制成的滑块A、B静置于水平桌面上,滑块A的右端与滑块B的左端接触。某时刻起先,给滑块A一个水平向右的力F,使滑块A、B起先滑动,当滑块A、B滑动1.0m时撤去力F。整个运动过程中,滑块A、B的动能Ek随位移x的改变规律如图乙所示。不计空气阻力,求:(1)滑块A对B做的功;(2)力F的大小。素养综合练8.(多选)(2023山东德州模拟)如图甲所示,滑块A和足够长的木板B叠放在水平地面上,A和B之间、B和地面之间的动摩擦因数相同,A和B的质量均为m。现对B施加一水平向右渐渐增大的力F,当F增大到F0时B起先运动,之后力F按图乙所示的规律接着增大,图乙中的x为B运动的位移,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。对两物块的运动过程,以下说法正确的是()A.木板B起先运动后过一段时间,A再起先运动B.滑块A的加速度始终在增大C.x=0至x=x0过程,木板B对A做功为FD.x=x0时,木板B的速度大小为F9.(2022江苏苏州期末)如图所示装置,AB为光滑竖直管道,高度h=8m,BCD为半径R1=2m的光滑半圆轨道,DE为半径R2=3m的粗糙四分之一圆轨道。现有质量为m=1kg的小球从A点由静止释放进入装置中。已知小球到达E点时,小球对外轨道的压力为1.5mg,g取10m/s2,下列说法正确的是()A.整个运动过程中,小球的机械能守恒B.小球到达最低点C时,对轨道的压力为100NC.整个运动过程,摩擦力做的功Wf=-37.5JD.小球从E点离开轨道,再次落到地面上时的动能为Ek=87.5J10.(2023江苏苏州模拟)如图所示,一个质量为m的小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放,滑块与斜面间动摩擦因数恒定,以水平地面为零势能面,则滑块滑至斜面底端时的动能Ek随斜面倾角θ改变的关系图像可能正确的是()11.(2023福建漳州模拟)如图所示,不行伸长的轻绳一端与质量为m的小球相连,另一端跨过两等高定滑轮与物块连接,物块置于左侧滑轮正下方的水平压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为l。现用水平向右恒力F=34mg将小球由最低处拉至轻绳与竖直方向夹角θ=37°处,马上撤去F,此时传感装置示数为45mg。已知物块始终没有脱离传感装置,重力加速度为g,不计滑轮的大小和一切摩擦,sin37°=0.6,cos37°=0(1)撤去F时小球的速度大小;(2)小球返回最低处时轻绳的拉力大小;(3)小球返回最低处时传感装置的示数。答案：1.A解析先向下做加速运动,加速度向下,后向下做减速运动,加速度向上,所以人先处于失重状态后处于超重状态,故A正确。在该过程中,拉力与运动方向始终相反,绳子对人的拉力始终做负功;由于人在下降过程中速度先增大后减小,则人的动能先增大后减小,故B错误。绳子恰好伸直时,绳子的形变量为零,弹性势能为零;但此时弹力为0,速度不是最大,人的动能不是最大,故C错误。人在最低点时,加速度的方向向上,此时绳子对人的拉力大于人受到的重力,故D错误。2.D解析运动员起跳后做平抛运动Δv=gt,A错误;运动员机械能守恒,B错误;由动能定理得mgh=Ek-12mv02,即Ek=mgh+12mv02=123.B解析设小球下降h过程小球克服弹簧弹力做功为W1,小球A下降过程,依据动能定理,有mgh-W1=0;小球B下降过程,由动能定理有3mgh-W1=12·3mv2-0,解得v=44.C解析小球从释放到到达最低点的过程中,只有重力做功,由机械能守恒定律可知mgr=12mv2,小球到达最低点时,p=mv=m2gr,A球所在轨道半径小,但A球质量大,无法比较两者的动量大小,A项错误;A球的质量大于B球的质量,由Ek=12mv2可知,不能确定两球动能的大小关系,B项错误;在最低点,依据牛顿其次定律可知,FN-mg=mv2r,求得FN=3mg,因A球的质量大于B球的质量,故FNA>FNB,C项正确;由a=5.B解析水平外力F做的功为W=FR=mgR,选项A错误;从a到b由动能定理有FR=12mvb2,在b点由牛顿其次定律有FN-mg=mvb2R,解得FN=3mg,选项B正确;从b到c有126.A解析物体从D点滑动到顶点A过程中,由动能定理可得-mg·xAO-μmg·xDB-μmgcosα·xAB=0-12mv02,α为斜面倾角,由几何关系有xABcosα=xOB,因而上式可以简化为-mg·xAO-μmg·xOD7.答案(1)12J(2)39N解析(1)B在撤去F后接着滑行xB=1.0m,撤去F时B的动能EkB=6J,由动能定理有-FfBxB=0-EkB在撤去F前,对B由动能定理得WAB-FfBx=EkB联立并代入数据解得WAB=12J。(2)撤去力F后,滑块A接着滑行的距离为xA=0.5m,撤去F时A的动能EkA=9J,由动能定理有-FfAxA=0-EkA力F作用的过程中,分析滑块A、B整体,由动能定理有(F-FfA-FfB)x=EkA+EkB代入数据解得F=39N。8.CD解析起先A、B相对静止,一起起先做加速运动,B运动时A同时运动,选项A错误。当拉力等于最大静摩擦力即拉力等于滑动摩擦力时,B起先运动,由图像可知,B受到地面的摩擦力为Ff=F0=2μmg,设A、B即将相对滑动时拉力为F,对A则有μmg=ma,对B则有F-3μmg=ma,解得F=2F0;当拉力F在F0~2F0之间时,A、B相对静止一起加速运动,当拉力F大于2F0时,A、B相对滑动;A、B相对静止一起加速运动时,A的加速度始终增加,当A、B相对滑动后,A的加速度保持不变,选项B错误。从x=0到x=x0过程,对A、B系统由动能定理得F0+2F02x0-Ffx0=12·2mv2,解得v=F0x02m,对A由动能定理得W=19.D解析小球在DE段运动过程中,阻力做负功,小球的机械能削减,故A错误;设小球到达最低点C点时的速度大小为v1,从A到C过程中,依据动能定理可得mg(h+R1)=12mv12-0,在最低点,依据牛顿其次定律可得FN-mg=mv12R1,联立解得FN=110N,依据牛顿第三定律可得小球到达最低点C时,对轨道的压力为110N,故B错误;设小球到达E点时,小球的速度大小为v2,对小球依据牛顿其次定律可得1.5mg+mg=mv22R2,代入数据解得v2=53m/s,小球从A到E过程中,依据动能定理可得mg(h-R2)+Wf=12mv22-0,联立解得Wf=-12.5J,故C错误;从E到地面过程中,依据动能定理可得10.A解析由题知小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放,则对于小滑块下滑的过程应用动能定理可得mgh-μmghtanθ=Ek(tanθ≥μ),故当θ=π2时,Ek=mgh;随着θ减小,tanθ渐渐减小,物块滑到斜面底端的动能渐渐减小,当重力沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力时,有mgsinθ≤μmgcosθ,解得μ≥tan11.答案(1)2gl2(2)1910mg解析(1)对小球,由动能定理得Flsinθ-mgl(1-cosθ)=1可得v1=2gl(2)从撤去力F到运动至最低位置的过程