2024-2025学年高一下学期物理期末复习热点专题：动能定理

2024-2025学年高一下学期物理期末复习热点专题 动能定理 一、核心关系 合外力做功等于物体动能的变化量： 二、典型问题 1、 利用动能定理求解变力做功问题 2、 利用动能定理求解初或末状态的动能，或者速度 3、 求解某个力 4、 多过程问题 三、解题思路 先做受力分析，再做做功分析，明确过程初末状态，最后根据动能定理建立相关方程。 四、经典例题 （一）动能定理的基本理解和应用 例1：如图所示，甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的水平力分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离。甲在光滑水平面上，乙在粗糙水平面上。下列关于力对甲、乙做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是（ ） A. 力对甲做功多 B. 力对甲、乙两个物体做的功一样多 C. 甲物体获得的动能比乙获得的动能大 D. 甲、乙两个物体获得的动能相等 答案：BC 例2：如图所示，是半径的竖直圆形光滑轨道，是轨道的最高点，光滑水平面与圆轨道在点相切。一质量、可以看成质点的物体静止在水平面上的点。现用的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达点时撤去外力，之后物体沿轨道运动。已知点与点之间的距离，取重力加速度。求： （1） 恒力做的功； （2） 物体运动到点时的速度大小。 答案：（1）16J （2）4m/s （二）用动能定理解决多过程问题 例3：图1中过山车可抽象为图2所示模型：弧形轨道下端与半径为的竖直圆轨道平滑相接，点和点分别为圆轨道的最低点、最高点。质量为的小球（可视为质点）从弧形轨道上距点高的点静止释放，先后经过点和点，而后沿圆轨道滑下。忽略一切摩擦，已知重力加速度为。 图1 图2 （1） 求小球通过点时的速度大小。 （2） 求小球通过点时，轨道对小球作用力的大小和方向。 （3） 请分析比较小球通过点和点时加速度的大小关系。 答案：（1）]，方向竖直向下 （3） （三）用动能定理分析变力做功的问题 例4：质量为的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为的圆周运动，如图所示，运动过程中小球只受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过最低点，此时绳子所受拉力为，为重力加速度，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为（ ） A. B. C. D. 答案：C 五、强化训练 （一）选择题 1. 、两物体在光滑水平面上，分别在相同的水平恒力作用下，由静止开始通过相同的位移。若的质量大于的质量，则在这一过程中 （ ） A. 获得动能较大 B. 获得动能较大 C. 、获得动能一样大 D. 无法比较、获得动能大小 2. 一个质量为的小孩从滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度大小为，已知滑梯顶端距地面高度为，取。下列说法中正确的是（ ） A. 合外力做功 B. 阻力做功 C. 重力做功 D. 支持力做功 3. 如图甲所示，质量为的物体静止在水平地面上，在水平推力作用下开始运动，水平推力随位移变化的图像如图乙所示（后无推力存在）。已知物体与地面之间的动摩擦因数，取重力加速度。下列选项正确的是（ ） A. 物体在水平地面上运动的最大位移是 B. 物体的最大加速度为 C. 在物体运动过程中推力做的功为 D. 在距出发点位置时物体的速度达到最大 4. 质量为的物体从距离地面高度为处由静止落下，若不计空气阻力，物体下落过程中动能随距地面高度变化关系的图像是 （ ） A. B. C. D. 5. 如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为的小球，若将小球从弹簧原长位置由静止释放，小球能够下降的最大高度为。若将小球换为质量为的小球，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球下降时的速度大小为（已知重力加速度为，且不计空气阻力）（ ） A. B. C. D. 0 6.高空跳水是一种十分惊险的跳水运动。运动员从很高的悬崖上或特制的超高跳台上起跳并完成空中动作后入水。一质量为的运动员从高度为处跳下，以大小为的速度入水。认为运动员跳下时的初速度为零，重力加速度大小为，则运动员下落过程中受到的空气阻力（视为恒力）大小为（ ） A. B. C. D. 7．如图所示，ABCD是一个固定在水平地面上的盆式容器，盆的内侧与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧。BC水平，其长度为d=3.5m，盆边缘的高度为h=0.8m，在A处放一个质量为m的小物块并让其自由下滑，已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数μ=0.1，取重力加速度g=10m/s2，则（       ） A.小物块第一次到达B点的速度为5m/s B.小物块第一次到达C点的速度为3m/s C.小物块在盆内来回滑动，最后停在BC段距B点1m处 D.小物块在盆内来回滑动，最后停在BC段距C点1.5m处 8.静止于水平地面的足球，被运动员从位置1以踢出后，沿如图所示的轨迹运动到位置3，在最高点2时距地面高度为h且速度大小为v，已知足球质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A.从位置1到位置3的过程，足球的机械能守恒 B.从位置2到位置3的过程，足球的动能增加mgh C.踢球时，运动员对足球做的功等于 D.从位置1到位置2的过程，阻力对足球做功 9.我国新能源汽车发展迅猛，已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为m的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度启动，其v-t图像如图所示，其中OA段和BC段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为P，汽车所受阻力大小恒为f，题中m、f、P、t1、t2、t3、v1、v2均为已知量，下列说法正确的是（　　） A.汽车在OA段运动过程中阻力做的功为 B.t1时刻汽车的功率为 C.汽车速度为时功率为 D.汽车在AB段前进的路程为 10.把一石块从某高处斜向上抛出，抛出时人对石块做的功为W1，石块从抛出到落地过程中重力对它做的功为W2，克服空气阻力做的功为W3。石块着地时的动能为（　　） A.W2－W3 B.W2+W3 C.W1+W2+W3 D.W1+W2－W3 11.如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与传送带间的动摩擦因数为μ，对于这一过程，下列说法错误的是（　　） A.摩擦力对物块做的功为0.5mv2 B.物块对传送带做功为0.5mv2 C.系统摩擦生热为0.5mv2 D.电动机多做的功为mv2 12.将一个质量为m的小球斜方向抛出，抛出时具有动能为Ek，不计空气阻力。当小球到达最大高度h时，其动能为。则当小球到达处时，其速度大小为（　　） A. B. C. D. 13.如图所示，质量为m的物块放在水平转台上，物块与转轴相距R，物块随转台由静止开始转动。当角速度增至时，转台开始做匀速转动，整个过程物块与转台总是保持相对静止，则（       ） A.在角速度增至过程中，物块所受的摩擦力方向总是指向转轴 B.转台匀速转动时，物块所受的摩擦力大小为 C.在角速度增至过程中，摩擦力对物块做的功是 D.在角速度增至过程中，摩擦力对物块做的功是0 14.如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由增加到时，上升高度为H，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是（　　） A.对物体，动能定理的表达式为，其中为支持力的功 B.对物体，动能定理的表达式为，其中为合力的功 C.对物体，动能定理的表达式为的 D.对电梯，其所受合力做功为 （二）计算题 15、如图所示，质量为的物体在水平恒力的作用下，沿水平面从点加速运动至点，、两点间的距离为。物体与水平面间的动摩擦因数为 ，重力加速度为。在物体从点运动到点的过程中，求： （1） 物体的加速度大小； （2） 恒力对物体做的功； （3） 此过程中物体速度由变化到，请根据牛顿第二定律和运动学公式，推导合力对物体做的功与物体动能变化的关系。 16.冰壶是冬奥会上极具观赏性的项目之一。比赛中，运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。已知冰壶的质量为，初速度为，最初冰壶和冰面的动摩擦因数为，取。 （1） 求冰壶滑行过程中加速度的大小； （2） 求冰壶整个滑行过程中摩擦力做的功； （3） 按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。若冰壶速度减为时距离目标位置还需滑行，需要队友通过在其滑行前方持续摩擦冰面，将冰壶和冰面间的动摩擦因数变为多少？ 17.如图所示，粗糙的水平面与光滑的竖直圆弧轨道在点相切，圆弧轨道的半径，是轨道的最高点，一质量可以看成质点的物体静止于水平面上的点。现用的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达点时撤去力，之后物体沿圆弧轨道运动，物体恰好能通过点。已知物体与水平面间的动摩擦因数，取重力加速度。求： （1） 物体通过点时速度的大小； （2） 物体刚进入圆弧轨道点时所受支持力的大小； （3） 点与点之间的距离。 18.如图甲是某游乐场“过山车”设施的一部分，其运行原理可简化为图乙的“滑块轨道”模型。其中轨道ABC段和竖直圆轨道光滑，滑块（可视为质点）与CD、DE段直轨道的动摩擦因数μ=0.8，BC、CD段轨道水平，DE段轨道的倾角α=37°，B、D连接处圆滑，C为竖直圆轨道的最低点，圆轨道半径R=2m，轨道CD、DE的长度 LCD= LDE=3m。滑块从右侧轨道的A点由静止开始下滑，已知sin37°=0.6，重力加速度取g=10m/s2.(1)若滑块恰能通过圆轨道最高点，求滑块到达最高点时速度大小以及A点离水平轨道的高度h； (2)若要使滑块在运动过程中不脱离轨道，并最终停在DE段，求A点离水平轨道的高度h的范围。 参考答案： 1、 C 2、 A 3、 C 4、 B 5、 B 6、 D 7、 BC 8、 D 9、 C 10、 D 11、 B 12、 C 13、 C 14、 C 15、（1） （2） （3）见解析 解析：从 点到 点的过程中，由牛顿第二定律和运动学公式有 ， 联立解得 即合力对物体做的功等于物体动能的变化量。 16、（1） （2） （3） 17、（1） （2） （3） 18、.(1)；5m；(2)5m≤h≤6.12m 学科网（北京）股份有限公司 $$