2022年高考物理基础知识综合复习优化集训12势能和动能动能定理及其应用

1、PAGE 9PAGE 优化集训12势能和动能动能定理及其应用基础巩固1.井深10 m,井上支架高为1.5 m,在支架上用一根2 m长的绳子系住一个重100 N的物体,则以地面为参考平面,物体的重力势能是()A.50 JB.1 000 JC.-50 JD.-1 000 J2.完全相同的甲、乙、丙三个小球,分别沿如图所示路径,从相同高度滑到同一水平面上,下列说法正确的是()A.重力对甲球做功最多B.重力对乙球做功最多C.重力对丙球做功最多D.重力对三个小球做功一样多3.如图所示,将弹簧拉力器用力拉开的过程中,弹簧的弹力做功情况、弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是()A.弹力做正功,弹力变大,弹性势能

2、变小B.弹力做正功,弹力变小,弹性势能变大C.弹力做负功,弹力和弹性势能都变大D.弹力做负功,弹力和弹性势能都变小4.关于动能的理解,下列说法错误的是()A.动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能B.物体的动能总为正值C.一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化D.动能不变的物体,一定处于平衡状态5.一个物体做匀加速直线运动,速度由0增加到v,再从v增加到3v,外力做功分别为W1和W2,则W1和W2关系正确的是()A.W1=W2B.W1=2W2C.W2=4W1D.W2=8W16.在某次帆船运动比赛中,质量为500 kg的帆船,在风力和水的阻力共同作用下

3、做直线运动的v-t图像如图所示。下列表述正确的是()A.在01 s内,合力对帆船做功500 JB.在02 s内,合力对帆船做功1 000 JC.在12 s内,合力对帆船做功750 JD.在03 s内,合力对帆船做的总功为07.某人用手将2 kg的物体由静止向上提起0.8 m,这时物体的速度为2 m/s(不计阻力、g取10 m/s2),则下列说法错误的是()A.手对物体做功20 JB.物体重力做功-16 JC.合力做功4 JD.重力势能增加20 J8.在空气阻力不计的情况下,地球上有一物块以某一初速度在粗糙的水平桌面上向前滑行位移x1后静止;在月球上,相同的物块以相同的初速度在相同的水平桌面上向

4、前滑行位移x2后静止,则()A.x1=x2B.x1x2C.x1Ek2W1Ek2W1=W2C.Ek1=Ek2W1W2D.Ek1W211.某消防队员从一平台无初速度跳下,下落2 m后双脚触地,同时采用双腿弯曲的方法缓冲。若视其在缓冲过程中自身重心又匀变速下降了0.5 m,则在着地过程中,地面对他双脚的平均作用力大约为自身重力的()A.5倍B.10倍C.20倍D.3倍12.质量为m的物体,从静止开始以a=g2的加速度竖直向下加速,下落高度为h时,下列说法正确的是()A.物体的动能增加了mghB.物体的重力势能增加了mghC.此时合力的功率为mgD.重力的平均功率为mg能力提高13.如右图所示,用不可

5、伸长的细线吊着一个小球,静止于P点。第一次用一个水平恒力F1拉小球,使小球运动到Q点时速度刚好为零,此时细线与竖直方向的夹角为60;第二次用一个水平力缓慢拉小球到Q点,此过程中拉力的最大值为F2,则F1F2A.3B.3C.13D.14.如图所示,在竖直平面内有一“V”形槽,其底部BC是一段圆弧,两侧都与光滑斜槽相切,相切处B、C位于同一水平面上。一小物体从右侧斜槽上距BC平面高度为2h的A处由静止开始下滑,经圆弧槽再滑上左侧斜槽,最高能到达距BC所在水平面高度为h的D处,接着小物体再向回下滑,若不考虑空气阻力,则()A.小物体恰好滑回到B处时速度为零B.小物体尚未滑回到B处时速度已变为零C.小

6、物体能滑回到B处之上,但最高点要比D处低D.小物体最终一定会停止在圆弧槽的最低点15.如图所示,在高为H的桌面上以速度v水平抛出质量为m的物体,当物体落到距地面高为h处的A点,不计空气阻力且以桌面为零势能面。则下列说法正确的是()A.物体在A点机械能为mgh+12mvB.物体在A点机械能为12mvC.物体在A点动能为mgh+12mvD.物体在A点动能为mg(H-h)16.如图所示,竖直固定放置的斜面DE与一光滑的圆弧轨道ABC相连,C为切点,圆弧轨道的半径为R,斜面的倾角为。现有一质量为m的滑块从D点无初速下滑,滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动,已知圆弧轨道的圆心O与A、D在同一水平面上,

7、滑块与斜面间的动摩擦因数为,求:(1)滑块第一次滑至左侧弧上时距A点的最小高度差h;(2)滑块在斜面上能通过的最大路程s。17.遥控电动玩具车的轨道装置如图所示,轨道ABCDEF中水平轨道AB段和BD段粗糙,AB=BD=2.5R,小车在AB和BD段无制动运行时所受阻力是其重力的百分之二,轨道其余部分摩擦不计。斜面部分DE与水平部分BD、圆弧部分EF均平滑连接,圆轨道BC的半径为R,小段圆弧EF的半径为4R,圆轨道BC最高点C与圆弧轨道EF最高点F等高。轨道右侧有两个与水平轨道AB、BD等高的框子M和N,框M和框N的右边缘到F点的水平距离分别为R和2R。额定功率为P、质量为m可视为质点的小车,在

8、AB段从A点由静止出发以额定功率行驶一段时间t(t未知)后立即关闭电动机,之后小车沿轨道从B点进入圆轨道经过最高点C返回B点,再向右依次经过点D、E、F,全程没有脱离轨道,最后从F点水平飞出,恰好落在框N的右边缘。(1)求小车在运动到F点时对轨道的压力;(2)求小车以额定功率行驶的时间t;(3)要使小车进入M框,小车采取在AB段加速(加速时间可调节),BD段制动减速的方案,则小车在不脱离轨道的前提下,在BD段所受的平均制动力至少为多少?参考答案优化集训12势能和动能动能定理及其应用1.C解析以地面为重力势能零势能面,则物体的高度h=-0.5m,则Ep=mgh=-50J,C正确。2.D解析重力做

9、功与路径无关,只与初末位置有关,则根据W=mgh可知,重力对三个小球做功一样多,故选D。3.C解析将弹簧拉力器拉开的过程中,弹簧的伸长量变大,根据F=kx可知,弹力增大,弹簧的弹性势能增大,弹力做负功,C正确。4.D解析动能是运动物体都具有的能量,是机械能的一种表现形式,A正确;动能是标量,总是正值,B正确;由Ek=12mv2可知当m恒定时,Ek变化,速率一定变化,速度一定变化,但当只有速度方向变化而速率不变(如匀速圆周运动)时动能不变,C正确;动能不变,物体不一定处于平衡状态,如匀速圆周运动,D5.D解析由动能定理可得W1=12mv2,W2=12m(3v)2-12mv2=8则W2=8W1,故

10、选D。6.D解析在01s内,根据动能定理,W合1=Ek1=12mv12=故合力对帆船做功等于1000J,故A错误;在02s内,根据动能定理,W合2=Ek2=12mv22=故合力对帆船做功等于250J,故B错误;在12s内,根据动能定理,W合=Ek=125001J-125004J故合力做负功,故C错误。在03s内,根据动能定理W合3=Ek3=0,故合力做的总功为0,故D正确。7.D解析由动能定理得,合力做功为W合=12mv2-0=12222J=4J,而合力做的功W合=W-mgh,解得手对物体做功的大小为W=W合+mgh=4J+2100.8J物体克服重力做功为WG=mgh=2100.8J=16J,

11、即重力做功为-16J,重力势能增加16J,D错误,符合题意。8.C解析由动能定理得mg1x1=12mv02,mg2x2=12mv02,由g1g2可知x1x29.D解析设空气阻力大小为Ff,对整个过程应用动能定理得-2Ffh=12mv2-上升过程中物体加速度a=mg+Ffm,代入数据计算得出Ff=725mg,所以D10.B解析设斜面的倾角为,斜面的底边长为x,则下滑过程中克服摩擦力做的功为W=mgcosxcos=mgx,所以两种情况下克服摩擦力做的功相等。又由于B的高度比A低,所以由动能定理可知11.A解析设消防员重力为mg,地面对双脚的平均作用力为F,从平台跳下至最低点的过程,据动能定理可得,

12、mg(h1+h2)-Fh2=0,代入数据可得Fmg=5,故地面对他双脚的平均作用力大约为自身重力的5倍,A12.D解析根据动能定理得Ek=mah=12mgh,A错误;重力做正功,重力势能减少,B错误;此时物体的速度为v=2a=g,所以合力的功率为P=mav=12mgg,C错误;重力的平均功率为P=mg13.C解析设细线长为L,小球质量为m,第一次拉小球的过程,由动能定理有,F1Lsin60-mgL(1-cos60)=0,第二次缓慢拉动,小球处于平衡状态,拉力满足Fmg=tan,最大拉力为F2=mgtan60,解得F114.C解析小物体从A处运动到D处的过程中,克服摩擦力所做的功为Wf1=mgh

13、,从D处开始运动的过程,因为速度较小,其对圆弧槽的压力较小,所以克服摩擦力所做的功Wf2mgh,所以小物体能滑回到B处之上,但最高点要比D处低,C正确,A、B错误;因为小物体与圆弧槽间的动摩擦因数未知15.B解析规定桌面为零势能面,在桌面的机械能大小为12mv2,由于机械能守恒,在A点机械能大小等于12mv2,故选项B正确,A错误;物体在A点机械能等于在桌面机械能,则有12mv2=EkA-mg(H-h),所以物体在A点的动能为12mv2+mg(H-h),故选项16.解析(1)滑块从D到达左侧最高点F经历DC、CB、BF三个过程,现以DF整个过程为研究过程,运用动能定理得:mgh-mgcosRtan=0,解得h=(2)通过分析可知,滑块最终至C点的速度为0时对应在斜面上的总路程最大,由动能定理得,mgRcos-mgcoss=0,解得s=R答案(1)Rcostan17.解析(1)平抛过程2R=vFt2R=12gt2联立解得vF=gR在F点:mg-FN=mvF2由得FN=34由牛顿第三定律得小车对轨道的压力大小为3