第4章 09 专题强化练9 动能定理在图像和多过程问题中的应用（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（粤教版）

专题强化练9　动能定理在图像和多过程问题中的应用 1.(2025广东湛江期末)如图,两个学生课间玩球,忽略空气阻力,球从右边小女孩手中击出后,到碰到左边小男孩手的过程中,加速度a(取竖直向上为正方向)、动能Ek随时间t变化关系正确的图像是 (　　) 　　　　 　　　　 2.(2025广东深圳红岭中学段考)某物体沿直线运动的v-t关系图像如图所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则 (　　) A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W B.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2W C.从第5秒末到第7秒末合外力做功为-W D.从第0秒末到第7秒末合外力做功为W 3.(多选题)(2025广东开学摸底联考)从地面竖直向上抛出一小球,在距地面高度3 m内,其上升、下落过程中动能Ek随高度h变化的图像如图所示。已知小球在运动过程中受到的阻力大小恒定,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是 (　　) A.小球抛出时的速度大小为10 m/s B.小球的质量为1.5 kg C.小球运动过程受到的阻力f=5 N D.小球上升过程的加速度大小是下落过程的两倍 4.(2025广东肇庆二模)如图所示,足够长的传送带倾角为θ,以速率v1沿顺时针方向传动。一物块从传送带顶端以初速度v2沿传送带向下滑上传送带,已知v2>v1,物块与传送带间的动摩擦因数μ>tan θ。以物块刚滑上传送带的位置为起点,则物块的速率v和动能Ek与路程x的关系图像可能正确的是 (　　) 　　　　 　　　　 5.(2025江苏南通如皋中学综合练习)某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1 kg,通电后以P=1.9 W的额定功率工作,进入竖直圆轨道前AB段受到的阻力恒为0.3 N,随后在运动中受到的阻力均可忽略不计。图中L=10.00 m,R=0.32 m,h=1.25 m,s=1.50 m(重力加速度g取10 m/s2),问: (1)要使赛车越过壕沟完成比赛,赛车在C点的速度至少多大? (2)要使赛车做完整的圆周运动,赛车在最低点B点的速度至少多大? (3)既能使赛车做完整的圆周运动,又能越过壕沟完成比赛,电动机至少工作多长时间? 6.(2025广东汕头澄海实验学校期中)“路亚”是一种钓鱼方法,用这种方法钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端,然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示,钓鱼爱好者在a位置开始甩竿,鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线,鱼饵被水平抛出,最后落在距b水平距离s=16 m的水面上。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成53°角,鱼饵的质量为m=0.02 kg。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕O点转动,且O离水面高度h=1.6 m,到鱼竿末端鱼饵的距离L=1.6 m。鱼饵从b点抛出后,忽略鱼线对其的作用力和空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求: (1)鱼饵在b点抛出时的速度大小; (2)释放鱼线前,鱼饵在b点受鱼竿作用力的大小和方向; (3)从a到b的甩竿过程,鱼竿对鱼饵做的功W。 答案与分层梯度式解析 专题强化练9　动能定理在图像和多过程问题中的应用 1.B　忽略空气阻力,球在空中只受到重力作用,加速度始终为重力加速度g,方向为负方向,A错误,B正确;球在最高点有水平方向的速度,动能不为零,C错误;球做斜抛运动,设初速度大小为v0,方向与水平方向夹角为θ,从抛出到某时刻的速度满足v2=(v0 cos θ)2+(v0 sin θ-gt)2,动能Ek=mv2,可知动能与时间不是线性关系,D错误。 2.D　从第1秒末到第3秒末物体做匀速直线运动,合力为零,合力做功为零,A错误。根据图像知,第1秒末速度大小为v0,第3秒末、第7秒末的速度大小均为v0,根据动能定理,第1秒内,W=m-0,从第3秒末到第5秒末合力做功W3~5=0-m=-W,从第5秒末到第7秒末合力做功W5~7=m-0=W,从第0秒末到第7秒末合外力做功为W0~7=m-0=W,故D正确,B、C错误。 3.BCD　根据动能定理有F合·Δh=ΔEk,可知Ek-h图像的斜率绝对值表示合力大小,小球上升过程所受合力F合=mg+f= N=20 N,下落过程所受合力F合'=mg-f= N=10 N,联立解得m=1.5 kg,f=5 N,B、C正确;根据牛顿第二定律可得F合=ma、F合'=ma',则小球上升过程的加速度大小与下落过程的加速度大小之比为==,D正确。由图像知,小球抛出时的动能Ek0=m=100 J,解得小球抛出时的速度大小v0= m/s,A错误。 方法技巧　动能定理与图像综合问题的求解步骤 4.D　开始阶段,物块相对传送带向下运动,合力F合=μmg cos θ-mg sin θ,由于μ>tan θ,合力方向沿传送带向上,物块先沿传送带向下做匀减速运动,速度减为零后物块向上做匀加速运动,合力仍为F合'=μmg cos θ-mg sin θ,方向沿传送带向上,因为v2>v1,物块与传送带共速后,与传送带相对静止一起做匀速运动,此时所受合力为零,减速阶段有v2-=-2a1x,加速阶段有v2-0=2a2x,则速率v与x不是线性关系,A、B错误。由动能定理得F合·Δx=ΔEk,即=F合,物块的动能Ek与x的图像斜率的绝对值为合力大小,动能减小过程和动能增加过程,图像的斜率绝对值相等,物块与传送带共速后,动能不变,且最后物块的动能小于初动能,C错误,D正确。 5.答案　(1)3 m/s　(2)4 m/s 　(3)2 s 解析　(1)赛车离开C点后做平抛运动,有h=gt2,得t==0.5 s,离开C点时的最小速度==3 m/s。 (2)在圆轨道最高点,有mg=m,得vmin=; 对赛车从B点到最高点过程,由动能定理得-2mgR=m-m,得vBmin==4 m/s。 (3)要使赛车完成比赛,赛车到达B点的速度至少为4 m/s,设电动机至少工作时间t1,对赛车从A到B过程,利用动能定理得Pt1-FfL=m,解得t1=2 s。 6.答案　(1)20 m/s　(2)4.8 N,方向竖直向下 (3)4.128 J 解析　(1)鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线,鱼饵被水平抛出,根据平抛运动的规律可得s=vbt L+h=gt2 联立解得t=0.8 s,vb=20 m/s (2)释放鱼线前,鱼饵在b点,由于vb>=4 m/s 所以鱼饵受鱼竿作用力的方向竖直向下,根据牛顿第二定律可得mg+F=m 解得F=4.8 N (3)从a到b的甩竿过程,根据动能定理可得 W-mgL(1-cos 53°)=m 解得鱼竿对鱼饵做的功为W=4.128 J 1 学科网（北京）股份有限公司 $