专题19 动能定理及应用 2021年高考物理二轮专题解读与训练

专题19 动能定理及应用 一、单选题 1．一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动．当物块初速度为v时，上升的最大高度为H，如图所示；当物块初速度为时，上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g.则物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为（ ） A．tanθ和 B．和 C．tan θ和 D．和 【答案】D 【解析】根据动能定理有：－mgH－μmgH/tanθ＝0－，解得：μ＝（－1）tanθ，故选项A、C错误；当物块的初速度为时，有：－mgh－μmgh/tanθ＝0－，解得：h＝，故选项B错误；选项D正确． 2．如图所示，质量分别为和的两小球，用细线连接悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平线上，细线与竖直方向夹角分别为与（）。突然剪断A、B间的细绳，小球的瞬时加速度大小分别为和，两小球开始摆动后，最大速度大小分别和，最大动能分别为和，则（　　） A．一定小于 B．和相等 C．一定等于 D．一定小于 【答案】A 【解析】A．剪断前，A球受力平衡，正交分解： 联立方程解得： ； B球受力平衡，正交分解： 联立方程解析： 连接A、B绳子的拉力，根据题意，所以，A正确； B．剪断细绳后，A、B两小球均做圆周运动，剪断瞬间速度为0，向心力为0，说明在向心方向合力为0，在切向上重力分力提供加速度： 解得： 因为，所以，B错误； C．小球摆到最低点时，速度最大，根据动能定理： 解得： 因为摆绳长、，所以，C错误； D．最低点动能最大，根据动能表达式： 因为、，所以和关系不能确定，D错误。 故选A。 二、多选题 3．如图，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点，一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下，然后滑入BC轨道，最后恰好停在C点，已知小车质量M=3m，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ） A．μ、L、R三者之间的关系为R=μL B．滑块m运动过程中的最大速度 C．全程滑块水平方向相对小车的位移R+L D．全程滑块相对地面的位移大小 【答案】ACD 【解析】A．根据功能关系可知，滑块减少的重力势能转化为内能 解得R=μL，故A正确； B．滑块到B点是速度最大，设为，设小车速度大小为v，由系统机械能守恒可得 水平方向动量守恒 联立得 说明滑块m运动过程中的最大速度，故B错误； C．全程滑块水平方向相对小车的位移AC水平方向的距离，即R+L，故C正确； D．滑块从A滑到B过程中，小车和滑块组成的系统水平方向动量守恒 作用时间相同，则有 由几何关系可得 联立可得 到B点后滑块做匀减速运动，由牛顿第二定律可得 可得 由前面分析可知此时滑块速度为，减速为零位移设为，由运动学公式可得 全程滑块相对地面的位移大小 故D正确。 故选ACD。 4．如图所示，一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中，圆环克服摩擦力所做的功可能为（ ） A．0 B． C． D． 【答案】ABC 【解析】圆环在运动过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力，如果时，圆环与细杆之间没有弹力，所以摩擦力为零，摩擦力做功为零，A可能；如果，圆环先减速运动，摩擦力做负功，速度减小，洛伦兹力减小，当时，再做匀速直线运动，摩擦力为零，不做功，根据可得，由动能定理可得，解得，故C可能；如果，摩擦力做负功，直到静止，所以根据动能定理可得：，得，故B有可能． 5．如图所示，倾角为θ= 的光滑斜面足够长，一质量为m的小物体，在沿斜面向上的恒力F作用下，由静止从斜面底端沿斜面向上做匀加速直线运动，经过时间t，力F做功为120 J，此后撤去力F，物体又经过相同的时间t回到斜面底端，若以底端的平面为零势能参考面，则下列说法正确的是（ ） A．撤去力F时，物体的动能为120 J B．恒力F＝0.8mg C．撤去力F时，物体的重力势能是90 J D．撤去力F后物体沿斜面向上运动的距离为撤去F前的 【答案】BCD 【解析】AB. 设有拉力与没拉力时物体的加速度大小分别为a1、a2，根据物体在拉力作用向上运动的位移与撤去拉力后回到出发点的位移大小相等，方向相反，得 得到 a2=3a1 又由牛顿第二定律得 F-mgsinθ=ma1，mgsinθ=ma2 得到 因为拉力做功为 克服重力做功为 根据动能定理可知，此时的动能为30J，故A错误B正确。 C.根据以上分析可知，撤去外力时，克服重力做功90J，所以物体的重力势能是90 J，故C正确。 D.撤去外力前物体匀加速，撤去外力后物体匀减速，匀加速初速度为零，匀减速末速度为零，根据