第8章 第2课时 势能和动能 动能定理及其应用（word版）-【精英1号】2025年高中物理学考笔记·专题提升训练

第2课时　势能和动能　动能定理及其应用 　【基础对点练】 知识点一　重力势能和弹性势能 1．[2023·浙江舟山·高一阶段练习]某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．从A到B的曲线轨道长度不知道，无法求出此过程中重力做的功 B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功 C．从A到B重力势能减少了mg(H＋h) D．从A到B重力做功mgH 【答案】D 【解析】重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末状态物体的高度差有关。从A到B的高度差是H，故从A到B重力做功mgH，重力势能减少了mgH，故A、B、C错误，D正确。故选D。 2.如图所示，小明在玩蹦蹦杆。在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是(　　) A．重力势能减小，弹性势能增大 B．重力势能增大，弹性势能增大 C．重力势能减小，弹性势能减小 D．重力势能增大，弹性势能减小 【答案】A 【解析】在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明相对地面的高度下降，小明的重力势能就减小；同时，弹簧被压缩，形变量逐渐增加，弹簧的弹性势能也会逐渐增加。故A正确，B、C、D错误。故选A。 知识点二　动能和动能定理 3．两物体质量之比为1∶2，它们距离地面高度之比为1∶2，让它们自由下落，它们落地时动能之比为(　　) A．1∶4 B．2∶1 C．1∶2 D．4∶1 【答案】A 【解析】由动能定理得到m1gh1＝Ek1，m2gh2＝Ek1′，由以上两式解得Ek1∶Ek1′＝m1gh1∶m2gh2＝1∶4。故选A。 4．足球运动员用力踢质量为0.42 kg的足球，使球由静止以10 m/s的速度在空中沿水平方向飞出。假设该运动员踢球时对球的平均作用力为200 N，球在水平方向运动了20 m，那么人对球所做的功为(阻力不计)(　　) A．21 J B．3979 J C．4021 J D．4000 J 【答案】A 【解析】根据动能定理，可得人对球所做的功为 W＝mv2＝×0.42×102 J＝21 J。故选A。 5．以500 m/s的速度运动的子弹击穿一块木板后速度降为400 m/s，则它还能完全击穿相同木板的块数为(假定木板对子弹的阻力大小恒定)(　　) A．1块 B．2块 C．3块 D．4块 【答案】A 【解析】设子弹的初速度为v0＝500 m/s，击穿第一块木板后的速度为v＝400 m/s，子弹质量为m，能击穿n块木板，木板厚度为d，子弹所受阻力大小为Ff，根据动能定理得－Ffd＝mv2－mv，－nFfd＝0－mv，解得n≈2.8， 因此，还可以击穿1块。故A正确。故选A。 6．[2023·浙江台州·高一期中]在篮球比赛中，某位同学获得罚球机会，如图所示，他站在罚球线处用力将篮球投出，篮球以约为1 m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6 kg，篮筐离地高度约为h＝3 m，忽略篮球受到的空气阻力，则该同学罚球时对篮球做的功大约为(　　) A．1 J B．10 J C．18.3 J D．50 J 【答案】B 【解析】正常人的身高h1约为1.7 m，有 W－mg(h－h1)＝mv2－0，解得W＝8.1 J， 故A、C、D错误，B正确。故选B。 【能力综合练】 7．如图所示，某滑翔爱好者利用无动力滑翔伞在高山顶助跑起飞，在空中完成长距离滑翔后安全到达山脚下。他在空中滑翔的过程中(　　) A．只有重力做功 B．重力势能的减少量大于重力做的功 C．重力势能的减少量等于动能的增加量 D．动能的增加量等于合力做的功 【答案】D 【解析】滑翔的过程中除重力做功外，还有空气阻力做功，故A错误；由功能关系可知，重力势能的减少量等于重力做的功，故B错误；由能量守恒可知，重力势能的减少量等于动能的增加和克服阻力所做的功，故C错误；由动能定理可知，合外力所做的功等于动能的变化量，故D正确。故选D。 8．[2023·浙江金华·高一阶段练习]如图所示，DO是水平面，AB是斜面，初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零，物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接。如果将斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度(　　) A．大于v0 B．等于v0 C．小于v0 D．决定于斜面的倾角 【答案】B 【解析】物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零，根据动能定理有 －μmgLBD－μmgcos θ×＝－μmgLOD＝－mv， 该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零，则有 －μmgLCD－μmgcos θ×＝－μmgLOD＝－mv′， 联立可得v0′＝v0。故选B。 9．[2023·浙江温州·高一期末]图甲所示是2022年北京冬奥会冰壶混双比赛情景，其运动模型如图乙所示，A、B、C、O为运动场地中心线上的四个点。投壶手将质量m＝20 kg的冰壶以初动能Ek0＝56 J从A点沿中心线掷出，冰壶恰好停在营垒区的中心O点。已知冰壶可视为质点，A点和O点的距离L1＝28 m，擦冰手可以在AO区域内擦冰，不计空气阻力。 (1)求冰壶与冰面间的动摩擦因数μ。 (2)实际比赛中，投壶手将冰壶以初动能Ek1＝46 J从A点掷出，擦冰手在A、O间一段长度L2＝10 m的BC区域内擦冰(擦拭后动摩擦因数变为kμ)，冰壶恰好停在O点，且冰刷始终不接触冰壶，求k的大小。 (3)擦冰手在AO区域内全程擦冰，冰壶在A点以多大初动能Ek2掷出，恰好能停在O点(k同上一小问)? 【答案】(1)0.01　(2)0.5　(3)28 J 【解析】(1)冰壶恰好停在营垒区的中心O点，由动能定理有－μmgL1＝0－Ek0，解得μ＝0.01； (2)擦冰手在AO间的BC区域内擦冰，冰壶恰好停在O点，由动能定理有－μmg(L1－L2)－kμmgL2＝0－Ek1， 解得k＝0.5； (3)擦冰手在AO区域内全程擦冰，冰壶恰好能停在O点，由动能定理有－kμmgL1＝0－Ek2，解得Ek2＝28 J。 10．[2023·浙江丽水·学考模拟]小明用如图所示轨道探究滑块的运动规律。长L1＝1 m的斜轨道倾角为α，斜轨道底端平滑连接长L2＝0.1 m的水平轨道，水平轨道左端与半径R＝0.2 m的光滑半圆形轨道底端B平滑连接。将质量m＝0.05 kg的滑块(可不计大小)从斜轨道顶端释放，滑块与斜轨道及水平轨道间的动摩擦因数均为μ＝0.3。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)当α＝37°时，无初速释放滑块，求滑块到达B点时对半圆轨道压力FN的大小。 (2)当α＝37°时，为保证滑块能到达半圆轨道顶点A，应至少以多大速度(v1)释放滑块？ (3)为使滑块离开半圆轨道顶点A后恰好能垂直撞击斜轨道，求滑块在A点的速度大小。 【答案】(1)2.15 N　(2)v1＝ m/s　(3)1.59 m/s 【解析】(1)从斜轨道顶端滑到B有 mgL1sin a－μmgL1cos α－μmgL2＝mv2， 在B点，F－mg＝m， 联立并代入数据得F＝2.15 N， 由牛顿第三定律得FN大小为2.15 N。 (2)若滑块恰能到达半圆轨道顶端A，到达A点速度记为v2，则mg＝m，解得v2＝＝ m/s， 从斜轨顶端到圆轨道最高点有 mgL1sin a－μmgL1cos α－μmgL2－2mgR＝mv－mv，代入数据求得，v1＝ m/s。 (3)滑块在D点垂直撞击轨道示意图如图所示 由平抛运动可得vy＝gt，tan α＝， A点平抛到D点过程，水平方向上有L2＋x＝vA·t 竖直方向上有2R－xtan α＝gt2， 可解得t＝， 带入以上数据得L2tan α＋2R＝(1＋)， 代入数据得＝v， 代入数据解得vA＝ m/s≈1.59 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $$