2024高考物理一轮复习规范演练21动能定理及其应用含解析新人教版

PAGE6-规范演练21动能定理及其应用[抓基础]1.（2024·全国卷Ⅱ）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止起先沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能肯定（）A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功答案：A2.（2024·江苏卷）从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面.忽视空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是（）ABCD答案：A3.小球P和Q用不行伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短.将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示.将两球由静止释放.在各自轨迹的最低点（）A.P球的速度肯定大于Q球的速度B.P球的动能肯定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力肯定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度肯定小于Q球的向心加速度答案：C4.物体静止在光滑水平面上，先对物体施加一水平向右的恒力F1，经时间t撤去F1，马上再对它施加一水平向左的恒力F2，又经时间3t物体回到动身点，在这一过程中，F1、F2分别对物体做的功W1、W2之间的关系是（）A.W1∶W2＝1∶1 B.W1∶W2＝2∶3C.W1∶W2＝9∶5 D.W1∶W2＝9∶7答案：D5.（2024·河南郑州质检）如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面.设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，不计小球与弹簧碰撞过程中的能量损失，则弹簧被压缩至C点的过程，弹簧对小球做的功为（）A.mgh－eq\f(1,2)mv2 B.eq\f(1,2)mv2－mghC.mgh＋eq\f(1,2)mv2 D.mgh答案：A6.（多选）（2024·辽宁五校联考）在某一粗糙的水平面上，一质量为2kg的物体在水平恒定拉力的作用下做匀速直线运动，当运动一段时间后，拉力渐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变更的关系图象.已知重力加速度g取10m/s2.依据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有（）A.物体与水平面间的动摩擦因数B.合外力对物体所做的功C.物体做匀速运动时的速度D.物体运动的时间答案：ABC7.（2024·衡水中学模拟）有两条滑道平行建立，左侧相同而右侧有差异，一个滑道的右侧水平，另一个的右侧是斜坡.某滑雪者保持肯定姿态坐在雪橇上不动，从h1高处的A点由静止起先沿倾角为θ的雪道下滑，最终停在与A点水平距离为s的水平雪道上.接着改用另一个滑道，还从与A点等高的位置由静止起先下滑，结果能冲上另一个倾角为α的雪道上h2高处的E点停下.若动摩擦因数到处相同，且不考虑雪橇在路径转折处的能量损失，则（）A.动摩擦因数为tanθ B.动摩擦因数为eq\f(h1,s)C.倾角α肯定大于θ D.倾角α可以大于θ答案：B8.（2024·宁夏石嘴山模拟）质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内作半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用.设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球接着做圆周运动，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.0.25mgR B.0.3mgRC.0.5mgR D.mgR解析：最低点时：7mg－mg＝eq\f(mveq\o\al(2,1),R)，则最低点速度v1＝eq\r(6gR)，最高点时：mg＝eq\f(mveq\o\al(2,2),R)，则最高点速度v2＝eq\r(gR)，由动能定理有－2mgR＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，解得：Wf＝－0.5mgR，故克服空气阻力做功为W克＝|Wf|＝0.5mgR，选项C正确.答案：C[提素养]9.（多选）质量为1kg的物体静止在水平粗糙的地面上，在一水平外力F的作用下运动，如图甲所示，外力F对物体所做的功、物体克服摩擦力Ff做的功W与物体位移x的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2.下列分析正确的是（）A.物体与地面之间的动摩擦因数为0.2B.物体运动的位移为13mC.物体在前3m运动过程中的加速度为3m/s2D.x＝9m时，物体的速度为3eq\r(2)m/s解析：由Wf＝Ffx对应题图乙可知，物体与地面之间的滑动摩擦力Ff＝2N，由Ff＝μmg可得μ＝0.2，A正确；由WF＝Fx对应题图乙可知，前3m内，拉力F1＝5N，物体在前3m内的加速度a1＝eq\f(F1－Ff,m)＝3m/s2，C正确；由动能定理得：WF－Ffx＝eq\f(1,2)mv2，可得：x＝9m时，物体的速度为v＝3eq\r(2)m/s，D正确；物体的最大位移xm＝eq\f(WF,Ff)＝13.5m，B错误.答案：ACD10.（多选）（2024·江西吉安质检）如图所示，三个质量相等的小球A、B、C从图中所示的位置以相同的速度v0水平向左抛出，最终都能到达坐标原点O，不计空气阻力，x轴沿水平地面，则可以推断A、B、C三个小球（）A.初始时刻纵坐标之比为1∶2∶3B.在空中运动的时间之比为1∶3∶5C.从抛出至到达O点过程中，动能的增加量之比为1∶4∶9D.到达O点时，重力的瞬时功率之比为1∶2∶3解析：依据平抛运动规律x＝v0t，由于水平初速度相同，A、B、C水平位移之比为1∶2∶3，所以它们在空中运动的时间之比为1∶2∶3，B错误；初始时刻纵坐标之比为小球的下落高度之比，依据h＝eq\f(1,2)gt2，初始时刻纵坐标之比为1∶4∶9，A错误；依据动能定理可知WG＝mgh＝ΔEk，则动能的增加量之比为1∶4∶9，C正确；到达O点时，设落地时竖直分速度为vy，而vy＝gt，则重力的瞬时功率P＝mgvy＝mg·gt，三个小球落地时重力的瞬时功率之比为1∶2∶3，D正确.答案：CD11.（2024·安徽二模）合肥开往上海的动车组D3028是由动车和拖车编组而成，只有动车供应动力.假定该列动车组由8节车厢组成，第1节和第5节车厢为动车，每节动车的额定功率均为P0，每节车厢的总质量为m，动车组运行过程中所受阻力为车重的k倍.假设动车组以额定功率从合肥南站启动，沿水平方向做直线运动，经时间t0速度达到最大，重力加速度为g.求：（1）当动车组速度达到最大速度一半时的加速度和此时第6节车厢对第7节车厢的拉力；（2）动车组从启动至速度刚达到最大的过程中所通过的路程.解析：（1）设动车组匀速运动的速度为vm，动车组速度为最大速度一半时动车的牵引力为F，有2P0＝8kmgvm，2P0＝2Feq\f(vm,2).对动车组，由牛顿其次定律2F－8kmg＝8ma，a＝eq\f(2F－8kmg,8m)＝kg，对第7、8节车厢的整体有：F67－2kmg＝2ma，解得F67＝4kmg.（2）由动能定理得2P0t0－8kmgx＝eq\f(1,2)（8m）veq\o\al(2,m)－0，则x＝eq\f(P0t0,4kmg)－eq\f(Peq\o\al(2,0),32k3m2g3)＝eq\f(8k2mg2P0t0－Peq\o\al(2,0),32k3m2g3).答案：（1）kg4kmg（2）eq\f(8k2mg2P0t0－Peq\o\al(2,0),32k3m2g3)12.（2024·上海卷）如图所示，与水平面夹角θ＝37°的斜面和半径R＝0.4m的光滑圆轨道相切于B点，且固定于竖直平面内.滑块从斜面上的A点由静止释放，经B点后沿圆轨道运动，通过最高点C时轨道对滑块的弹力为零.已知滑块与斜面间动摩擦因数μ＝0.25.（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：（1）滑块在C点的速度大小vC；（2）滑块在B点的速度大小vB；（3）A、B两点间的高度差h.解析：（1）对C点，滑块竖直方向所受合力供应向心力mg＝eq\f(mveq\o\al(2,C),R)，vC＝eq\r(gR)＝2m/s.（2）对B→C过程，由动能定理得－mgR（1＋cos37°）＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，vB＝eq\r(veq\o\al(2,C)＋2gR（1＋cos37°）)≈4.29m/s.（3）滑块在A→B的过程，由动能定理得mgh－μmgcos37°·eq\f(h,sin37°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0，代入数据解得h≈1.38m.答案：（1）2m/s（2）4.29m/s（3）1.38m13.我国将于2024年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具欣赏性的项目之一.如图所示，质量m＝60kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止起先以加速度a＝3.6m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB＝24m/s，A与B的竖直高度差H＝48m.为了变更运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道连接，其中最低点C处旁边是一段以O为圆心的圆弧.助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h＝5m，运动员在B、C间运动时阻力做功W＝－1530J，g取10m/s2.（1）求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小；（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大.解析：（1）运动员在AB段做初速度为零的匀加速运动，设AB的长度为x，则有veq\o\al(2,B)＝2ax，①由牛顿其次定律有mgeq\f(H,x)－Ff＝ma，②联立①②式，代入数据解得Ff＝144N.（2）