高考物理一轮复习练习：5.2《动能定理及其应用》(含答案详解)

1、配餐作业配餐作业动能定理及其应用动能定理及其应用见学生用书见学生用书 P337A 组组基础巩固题基础巩固题1两颗人造地球卫星，都能在圆形轨道上运行，它们的质量相等，两颗人造地球卫星，都能在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径之比等于轨道半径之比等于 2，则它们的动能之比等于，则它们的动能之比等于()A2B. 2C.12D.22解析解析地球引力提供向心力地球引力提供向心力 GMmr2mv2r，则卫星的动能为则卫星的动能为Ek12mv2GMm2r1r，所以所以Ek1Ek2r2r112，选，选 C 项。项。答案答案C2 据海军论坛报道据海军论坛报道， 我国我国 02 号新型航母将采用令世界震惊的

2、飞机起号新型航母将采用令世界震惊的飞机起飞方式飞方式电磁弹射起飞电磁弹射起飞。 原理相当于电磁炮的加速原理原理相当于电磁炮的加速原理， 强大的电磁强大的电磁力能使飞机在很短时间内由静止加速到力能使飞机在很短时间内由静止加速到 v1，然后在发动机的推力作，然后在发动机的推力作用下加速到起飞速度用下加速到起飞速度 v2。 假设电磁加速轨道水平且长为假设电磁加速轨道水平且长为 x， 不计阻力不计阻力，某舰载机的质量为某舰载机的质量为 m，电磁力恒定，则电磁力的平均功率是，电磁力恒定，则电磁力的平均功率是()A.mv312xB.mv314xC.mv322xD.mv324x解析解析以飞机为研究对象以飞机

3、为研究对象，由动能定理得由动能定理得 Fx12mv21，P12Fv1，解解得得Pmv314x，故，故 B 项正确。项正确。答案答案B3(多选多选)如图是利用太阳能驱动的小车，若小车在平直的水泥路上如图是利用太阳能驱动的小车，若小车在平直的水泥路上从静止开始加速行驶，经过时间从静止开始加速行驶，经过时间 t 前进距离前进距离 s，速度达到最大值，速度达到最大值 vm，在这一过程中电动机的功率恒为在这一过程中电动机的功率恒为 P，小车所受阻力恒为小车所受阻力恒为 F，那么这段那么这段时间内时间内()A小车做匀加速运动小车做匀加速运动B电动机所做的功为电动机所做的功为 PtC电动机所做的功为电动机所

4、做的功为12mv2mD电动机所做的功为电动机所做的功为 Fs12mv2m解析解析对小车由牛顿第二定律得对小车由牛顿第二定律得PvFma，由于小车的速度逐渐增，由于小车的速度逐渐增大大，故小车加速度逐渐减小故小车加速度逐渐减小，小车做加速度逐渐减小的加速运动小车做加速度逐渐减小的加速运动，A项错误项错误；电动机对小车所做的功电动机对小车所做的功 WPt，B 项正确项正确；对小车由动能定对小车由动能定理得理得 WFs12mv2m，解得，解得 WFs12mv2m，C 项错误，项错误，D 项正确。项正确。答案答案BD4(多选多选)在工厂的流水线上安装有足够长的水平传送带，用水平传在工厂的流水线上安装有

5、足够长的水平传送带，用水平传送带传送工件送带传送工件，可以大大提高工作效率可以大大提高工作效率，如图所示如图所示，水平传送带以恒水平传送带以恒定的速率定的速率 v 运送质量为运送质量为 m 的工件，工件以的工件，工件以 v0(v0v)的初速度从的初速度从 A 位位置滑上传送带置滑上传送带，工件与传送带间的动摩擦因数为工件与传送带间的动摩擦因数为，已知重力加速度已知重力加速度为为 g，则，则()A工件滑上传送带到与传送带相对静止所需时间为工件滑上传送带到与传送带相对静止所需时间为vv0gB因传送工件电动机多做的功为因传送工件电动机多做的功为12m(v2v20)C传送带的摩擦力对工件所做的功为传送

6、带的摩擦力对工件所做的功为12m(vv0)2D工件与传送带的相对位移为工件与传送带的相对位移为(vv0)22g解析解析工件滑上传送带后先做匀加速运动工件滑上传送带后先做匀加速运动，mgma，ag，相对相对滑动时间为滑动时间为 tvv0g，A 项正确；因传送工件电动机多做的功项正确；因传送工件电动机多做的功 Wmgvtmv(vv0)，B 项错误；根据动能定理传送带对工件做功项错误；根据动能定理传送带对工件做功 W112m(v2v20)，C 项错误；工件与传送带的相对位移项错误；工件与传送带的相对位移xvtvv02t vv0 22g，D 项正确。项正确。答案答案AD5如图，一半径为如图，一半径为

7、R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径置，直径 POQ 水平。一质量为水平。一质量为 m 的质点自的质点自 P 点上方高度点上方高度 R 处由静处由静止开始下落，恰好从止开始下落，恰好从 P 点进入轨道。质点滑到轨道最低点点进入轨道。质点滑到轨道最低点 N 时，对时，对轨道的压力为轨道的压力为 4mg，g 为重力加速度的大小。用为重力加速度的大小。用 W 表示质点从表示质点从 P 点点运动到运动到 N 点的过程中克服摩擦力所做的功。则点的过程中克服摩擦力所做的功。则()AW12mgR，质点恰好可以到达，质点恰好可以到达 Q 点点BW12mgR

8、，质点不能到达，质点不能到达 Q 点点CW12mgR，质点到达，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离点后，继续上升一段距离DW12mgR，质点到达，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离点后，继续上升一段距离解析解析根据动能定理得根据动能定理得 P 点动能点动能 EkPmgR，经过经过 N 点时点时，由牛顿第由牛顿第二定律和向心力公式可得二定律和向心力公式可得 4mgmgmv2R，所以，所以 N 点动能为点动能为 EkN3mgR2，从，从 P 点到点到 N 点根据动能定理可得点根据动能定理可得 mgRW3mgR2mgR，即克服摩擦力做功即克服摩擦力做功 WmgR2。质点运动过程，半径方向的合力提

9、供。质点运动过程，半径方向的合力提供向心力即向心力即 FNmgcosmamv2R，根据左右对称，在同一高度处，根据左右对称，在同一高度处，由于摩擦力做功导致在右边圆形轨道中的速度变小，轨道弹力变小由于摩擦力做功导致在右边圆形轨道中的速度变小，轨道弹力变小，滑动摩擦力滑动摩擦力 fFN变小变小，所以摩擦力做功变小所以摩擦力做功变小，那么从那么从 N 到到 Q，根根据动能定理据动能定理， Q 点动能点动能 EkQ3mgR2mgRW12mgRW， 由于由于 WmgR2， 所以所以 Q 点速度仍然没有减小到点速度仍然没有减小到 0， 会继续向上运动一段距离会继续向上运动一段距离，对照选项，对照选项，C

10、 项正确。项正确。答案答案C6质量为质量为 m 的小球在竖直向上的拉力作用下从静止开始运动的小球在竖直向上的拉力作用下从静止开始运动，其其 vt 图象如图所示图象如图所示(竖直向上为正方向竖直向上为正方向，DE 段为直线段为直线)，已知重力加速已知重力加速度大小为度大小为 g，下列说法正确的是，下列说法正确的是()At3t4时间内，小球竖直向下做匀减速直线运动时间内，小球竖直向下做匀减速直线运动Bt0t2时间内，合力对小球先做正功后做负功时间内，合力对小球先做正功后做负功C0t2时间内，小球的平均速度一定为时间内，小球的平均速度一定为v32Dt3t4时间内，拉力做的功为时间内，拉力做的功为m

11、v3v4 2(v4v3)g(t4t3)解析解析t3t4时间内小球做竖直向上的匀减速直线运动，时间内小球做竖直向上的匀减速直线运动，A 项错误；项错误；t0t2时间内小球速度一直增大时间内小球速度一直增大，合力对小球一直做正功合力对小球一直做正功，B 项错误项错误；0t3时间内小球的运动不是匀变速运动时间内小球的运动不是匀变速运动，不等于不等于v32，C 项错误项错误；t3t4由动能定理得由动能定理得 WFmgh12mv2412mv23， 且且 h12(v4v3)(t4t3)， 解解得得 WFm v3v4 2 v4v3 g t4t3 ，D 项正确。项正确。答案答案D7(多选多选)如图所示如图所示

12、，在倾角为在倾角为的斜面上的斜面上，轻质弹簧一端与斜面底端轻质弹簧一端与斜面底端固定固定， 另一端与质量为另一端与质量为 M 的平板的平板 A 连接连接， 一个质量为一个质量为 m 的物体的物体 B 靠靠在平板的右侧，在平板的右侧，A、B 与斜面的动摩擦因数均为与斜面的动摩擦因数均为。开始时用手按住。开始时用手按住物体物体 B 使弹簧处于压缩状态，现放手，使使弹簧处于压缩状态，现放手，使 A 和和 B 一起沿斜面向上运一起沿斜面向上运动距离动距离 L 时，时，A 和和 B 达到最大速度达到最大速度 v。则以下说法正确的是。则以下说法正确的是()AA 和和 B 达到最大速度达到最大速度 v 时，

13、弹簧是自然长度时，弹簧是自然长度B若运动过程中若运动过程中 A 和和 B 能够分离，则能够分离，则 A 和和 B 恰好分离时，二者加恰好分离时，二者加速度大小均为速度大小均为 g(sincos)C从释放到从释放到 A 和和 B 达到最大速度达到最大速度 v 的过程中，弹簧对的过程中，弹簧对 A 所做的功所做的功等于等于12Mv2MgLsinMgLcosD 从释放到从释放到 A 和和 B 达到最大速度达到最大速度 v 的过程中的过程中， B 受到的合力对它做受到的合力对它做的功等于的功等于12mv2解析解析A 和和 B 达到最大速度达到最大速度 v 时时， A 和和 B 的加速度为零的加速度为零

14、。 对对 AB 整体整体：由平衡条件知由平衡条件知 kx(mM)gsin(mM)gcos， 所以此时弹簧处于所以此时弹簧处于压缩状态，故压缩状态，故 A 项错误；项错误；A 和和 B 恰好分离时，恰好分离时，A、B 间的弹力为间的弹力为 0，A、B 的加速度相同的加速度相同，对对 B 受力分析受力分析，由牛顿第二定律知由牛顿第二定律知，mgsinmgcosma，得得 agsingcos，故故 B 项正确项正确；从释放到从释放到 A 和和 B达到最大速度达到最大速度 v 的过程中的过程中，对对 AB 整体整体，根据动能定理得根据动能定理得 W弹弹(mM)gLsin(mM)gcosL12(mM)v

15、2，所以弹簧对，所以弹簧对 A 所做的所做的功功W弹弹12(mM)v2(mM)gLsin(mM)gcosL，故，故 C 项错误项错误；从释放到从释放到 A 和和 B 达到最大速度达到最大速度 v 的过程中，对于的过程中，对于 B，根据动能定理，根据动能定理得得 B 受到的合力对它做的功受到的合力对它做的功 W合合Ek12mv2，故，故 D 项正确。项正确。答案答案BDB 组组能力提升题能力提升题8如图所示如图所示，竖直平面内放一直角杆竖直平面内放一直角杆 MON，OM 水平水平，ON 竖直且竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球 A 和和 B 分别套在分别套

16、在 OM 和和 ON杆上，杆上，B 球的质量为球的质量为 2 kg，在作用于，在作用于 A 球的水平力球的水平力 F 的作用下，的作用下，A、B 两球均处于静止状态两球均处于静止状态，此时此时 OA0.3 m，OB0.4 m，改变水平改变水平力力F 的大小，使的大小，使 A 球向右加速运动，已知球向右加速运动，已知 A 球向右运动球向右运动 0.1 m 时速度时速度大小为大小为 3 m/s，则在此过程中绳的拉力对，则在此过程中绳的拉力对 B 球所做的功为球所做的功为(g 取取 10m/s2)()A11 JB16 JC18 JD9 J解析解析A 球向右运动球向右运动 0.1 m 时时， vA3

17、m/s， OA0.4 m， OB0.3 m，设此时设此时BAO，则有，则有 tan34。由运动的合成与分解可得。由运动的合成与分解可得 vAcosvBsin，解得，解得 vB4 m/s。以。以 B 球为研究对象，此过程中球为研究对象，此过程中 B 球上升球上升高度高度 h0.1 m，由动能定理由动能定理，Wmgh12mv2B，解得轻绳的拉力对解得轻绳的拉力对 B球所做的功为球所做的功为 Wmgh12mv2B2100.1 J12242J18 J，C项正确。项正确。答案答案C9如图所示，上表面水平的圆盘固定在水平地面上，一小物块从圆如图所示，上表面水平的圆盘固定在水平地面上，一小物块从圆盘边缘上的

18、盘边缘上的 P 点，以大小恒定的初速度点，以大小恒定的初速度 v0，在圆盘上沿与直径，在圆盘上沿与直径 PQ成不同夹角成不同夹角的方向开始滑动，小物块运动到圆盘另一边缘时的速度的方向开始滑动，小物块运动到圆盘另一边缘时的速度大小为大小为 v，则，则 v2cos图象应为图象应为()解析解析设圆盘半径为设圆盘半径为 r，小物块与圆盘间的动摩擦因数为，小物块与圆盘间的动摩擦因数为，由动能，由动能定理可得，定理可得，mg2rcos12mv212mv20，整理得，整理得 v2v204grcos，可知可知 v2与与 cos为线性关系为线性关系，斜率为负斜率为负，故故 A 项正确项正确，B、C、D 项错项错

19、误。误。答案答案A【解题技巧】【解题技巧】本题考查数学在物理中的运用能力本题考查数学在物理中的运用能力， 解题的关键是根据匀变速直线运解题的关键是根据匀变速直线运动规律找出动规律找出 v2与与 cos的函数关系式，再与图象对照即可轻松解决问的函数关系式，再与图象对照即可轻松解决问题。题。10. (三明三明 A 片区联盟期末考试片区联盟期末考试)(多选多选)如图所示，物块如图所示，物块 A、B、C、D的质量都是的质量都是 m， 并都可看作质点并都可看作质点， 四个物块用细线通过轻质滑轮连接四个物块用细线通过轻质滑轮连接。物块物块 B 与与 C、C 与与 D、D 与地面的距离都是与地面的距离都是

20、L。现将物块现将物块 A 下方的细下方的细线剪断，若物块线剪断，若物块 A 距离滑轮足够远且不计一切阻力，则距离滑轮足够远且不计一切阻力，则()AA 上升的最大速度是上升的最大速度是5gL3BA 上升的最大速度是上升的最大速度是17gL6CA 上升的最大高度是上升的最大高度是53L12DA 上升的最大高度是上升的最大高度是23L6解析解析设物块设物块 D 落地时速度为落地时速度为 v1，在物块在物块 D 落地过程中落地过程中，对四个物对四个物块应用动能定理有块应用动能定理有 3mgLmgL124mv21；在物块；在物块 C 落地过程中，落地过程中，对三个物块应用动能定理有对三个物块应用动能定理

21、有 2mgLmgL123mv22123mv21， 联立联立解得解得 v25gL3，A 项正确，项正确，B 项错误；之后物块项错误；之后物块 B 匀速下降直到匀速下降直到落地落地，A 匀速上升匀速上升，至此至此 A 已上升了已上升了 3L 的高度的高度；再往后物块再往后物块 A 做竖做竖直上抛运动，还可以上升直上抛运动，还可以上升 hv222g5L6，A 上升的最大高度上升的最大高度 Hh3L236L，C 项错误，项错误，D 项正确。项正确。答案答案AD11.如图所示，一可以看作质点的质量如图所示，一可以看作质点的质量 m2 kg 的小球以初速度的小球以初速度 v0沿沿光滑的水平桌面飞出后，恰好

22、从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，其点沿切线方向进入圆弧轨道，其中中 B 为轨道的最低点为轨道的最低点，C 为最高点且与水平桌面等高为最高点且与水平桌面等高，圆弧圆弧 AB 对应对应的圆心角的圆心角53， 轨道半径轨道半径 R0.5 m。 已知已知 sin530.8， cos530.6，不计空气阻力，不计空气阻力，g 取取 10 m/s2。求：。求：(1)小球的初速度小球的初速度 v0的大小。的大小。(2)若小球恰好能通过最高点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，求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功。功。解析解析(1)小球从桌面飞出到小球从桌面飞

23、出到 A 点的过程中，做平抛运动，则由动能点的过程中，做平抛运动，则由动能定理有定理有12mv212mv20mg(RRcos)，cosv0v，解得解得 v03 m/s。(2)小球恰好能通过最高点小球恰好能通过最高点 C 的临界条件是的临界条件是 mgmv2CR，而小球从桌面到而小球从桌面到 C 的过程中，重力做的功为的过程中，重力做的功为 0，由动能定理得，由动能定理得 Wf12mv2C12mv20；解得在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功为；解得在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功为 Wf4 J。答案答案(1)3 m/s(2)4 J12(2017江苏江苏)如图所示如图所示，两个半圆柱两个半圆柱 A、B 紧靠着静置于水平地面紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱上，其上有一光滑圆柱 C，三者半径均