专题10 动能定理的应用-【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题10 动能定理的应用 题型一 动能定理的理解与基本应用 1 题型二 动能定理与图像的结合 3 类型1 Ek-x图像问题 4 类型2 F-x图像与动能定理的结合 6 类型3 其他图像与动能定理的结合 8 题型三 动能定理在多过程问题中的应用 9 题型一 动能定理的理解与基本应用 1．表达式：W＝Ek2－Ek1＝ΔEk. 其中Ek2＝mv表示一个过程的末动能，Ek1＝mv表示这个过程的初动能．W表示这个过程中合力做的功． 2．关于动能定理的几点说明 (1)W的含义：包含重力在内的所有外力所做功的代数和． (2)W与ΔEk的关系：合力做功是引起物体动能变化的原因．如果合力对物体做正功，物体的动能增加；如果合力对物体做负功，物体的动能减少；如果合力对物体不做功，物体的动能不变． (3)动能定理的实质：功能关系的一种具体体现，物体动能的改变可由合外力做功来度量． [题型专练1]. （2023秋•杭州期中）如图所示是姚明在NBA比赛中的一个漂亮投篮，篮球以与水平面成450的倾角准确落入篮筐，假设运动员投篮时在空中的速度恰好为零且投球点和篮筐正好在同一水平面上，投球点到篮筐的水平距离为5m。篮球质量约600g，不考虑空气阻力，g取10m/s2。根据以上数据，下列说法正确的是（　　） A．篮球投出后的最高点距篮筐的竖直距离为2.5m B．篮球进框的速度为5m/s C．运动员投出篮球过程中，对篮球做的功约为15J D．从篮球出手开始到落入篮筐的过程中，篮球运动的时间为2s [题型专练2]. （2023秋•北辰区校级期中）如图所示，高铁动车使从天津到北京的通行时间缩短在半小时左右，便利出行。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度vm＝350km/h。则下列说法正确的是（　　） A．当动车的速度为时，动车的加速度大小为 B．由题目信息无法估算天津到北京铁路的长度 C．从启动到速度为vm的过程中，动车牵引力所做的功为 D．行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm [题型专练3]. （2023春•市南区校级期末）如图，质量为m的小球，从离地面H高处由静止释放，落到地面后继续陷入泥中h深度而停止．设小球受到空气阻力恒定，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．小球落到地面时动能等于mgH B．小球陷入泥中的过程中克服泥土阻力做功为mgh C．整个过程中小球克服阻力做的功等于mg（H+h） D．小球陷入泥中的过程克服泥土阻力所做的功等于刚落到地面时的动能 [题型专练4]. （2023秋•青羊区校级月考）在一次消防演练中，演习者被困在第7层楼的房间内，通过救生缓降器进行自救，开始下滑的位置离地面高H＝18m，要求他在离地面高h＝4m处开始以v2＝2m/s的速度匀速下滑着地。演习者调节调速器先加速下滑一段时间后再减速下滑，刚好按要求到达地面。已知演习者的质量为50kg，加速时加速度允许最大值为a1＝4m/s2，减速时加速度允许最大值为a2＝2m/s2，g＝10m/s2。要求演习者以最短时间到达地面，忽略空气阻力。求： （1）演习者加速下滑过程中的位移； （2）整个过程中，缓降器的作用力对演习者所做的功。 [题型专练5]. （2023春•红塔区校级期末）如图所示，一可以看作质点的质量m＝2kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后，恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，其中B为轨道的最低点，C为最高点且与水平桌面等高，圆弧AB对应的圆心角θ＝53°，轨道半径R＝0.5m。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计空气阻力，取g＝10m/s2，求： （1）小球的初速度v0的大小； （2）若小球恰好能通过最高点C，求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功。 题型二 动能定理与图像的结合 1．解决物理图像问题的基本步骤 (1)观察题目给出的图像，弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。 (2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。 (3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比，找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义，分析解答问题，或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量。 2．四类图像所围面积的含义 (1)v­t图：由公式x＝vt可知，v­t图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移。 (2)a­t图：由公式Δv＝at可知，a­t图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。 (3)F­s图：由公式W＝Fs可知，F­s图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。 (4)P­t图：由公式W＝Pt可知，P­t图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。 类型1 Ek-x图像问题 [题型专练6