2020新亮剑高考物理总复习讲义:第五单元 机械能 课时2 Word版含解析.pdf
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1、第五单元机 械 能 课时 2 动 能 定 理 见自学听讲P79 1.动能 2.动能定理 3.公式中“=”体现的三个关系 数量关系合力做的功与物体动能的变化相等 单位关系国际单位都是焦耳 因果关系合力做功是物体动能变化的原因 1.(2018 云南玉溪质量检测)沿水平方向以速度v飞行的子弹,恰好能射穿竖直方向靠在一起固定着的四块完全相同的木板。子 弹可视为质点,若子弹在木板中受到的阻力恒定不变,则子弹射穿第一块木板时的速度大小为( )。 A.v B.v C.v D.v 2 3 3 3 3 2 3 4 答案 C 2.(2018 河北沧州阶段测验)(多选)物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所
2、示,下列说法正确的是( )。 A.01 s 内,合外力做正功 B.1 s3 s 内,合外力做功为零 C.3 s7 s 内,合外力做负功D.5 s7 s 内,合外力做负功 答案 AB 3.(2018 湖北黄石六校联考)物体沿固定曲面从A点无初速度滑下,滑至曲面的最低点B时,下滑的高度为 5 m,速度为 6 m/s,g 取 10 m/s2,若物体的质量为 1 kg。则下滑过程中物体克服阻力所做的功为( )。 A.32 JB.18 JC.50 JD.0 答案 A 1.(2018 全国卷,14)如图甲所示,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度,木箱获得的动 能一定( )
3、。 甲 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 解析 木箱受力分析如图乙所示,木箱在移动的过程中有两个力做功,拉力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理可知,WF-Wf= 1 2 mv2-0,所以木箱获得的动能小于拉力做的功,故 A 项正确,B 项错误;无法比较动能与摩擦力做功的大小,C、D 两项错误。 乙 答案 A 2.(2018 全国卷,25)如图甲所示,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切,BC为圆弧轨道的 直径,O为圆心,OA和OB之间的夹角为,sin =。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点
4、沿圆弧轨道通过C点,落 3 5 至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向 指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求: 甲 (1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小。 (2)小球到达A点时动量的大小。 (3)小球从C点落至水平轨道所用的时间。 解析 (1)设水平恒力的大小为F0,小球到达C点时所受合力的大小为F 由力的合成有=tan ,F2=(mg)2+ 0 02 设小球到达C点时的速度大小为v,由牛顿第二定律得 F=m 2 解得F0= mg,v=。 3 4 5 2 乙 (2)设小球到达A点的速
5、度大小为v1,作CDPA,交PA于D点,如图乙所示,由几何关系得 DA=Rsin CD=R(1+cos ) 由动能定理有-mgCD-F0DA= mv2- m 1 2 1 2 12 可得小球在A点的动量大小p=mv1=。 23 2 (3)小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动,加速度大小为g。设小球在竖直方向的初速度为v,从C点 落至水平轨道上所用时间为t。由运动学公式有 vt+ gt2=CD,v=vsin 1 2 解得t=。 3 5 5 答案 (1)mg (2) (3) 3 4 5 2 23 2 3 5 5 见自学听讲P80 一动能定理的理解及其应用 1.动能是标量,功也是标量,
6、所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题。但要注意分析清楚研 究对象所受的力以及功的正负。 2.应用动能定理的流程 3.应用动能定理的注意事项 (1)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或相对地面静止的物体为参考 系。 (2)应用动能定理的关键在于对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析,并画出运动过程的草图, 借助草图理解运动过程之间的关系。 (3)当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解;当所求解的问题不涉及中间速度时,也 可以全过程应用动能定理求解,这样更简便。 (4)列动能定理方程时,必须明确各力做功的正、负,确实难以判断的先假定为正功,最
7、后根据结果加以确 定。 例 1 如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力F拉B,由于A、B间摩擦力的作 用,A将在B上滑动,以地面为参考系,A、B都向前移动一段距离。在此过程中( )。 A.外力F做的功等于A和B动能的增量 B.B对A的摩擦力所做的功,等于A的动能增量 C.A对B的摩擦力所做的功在数值上等于B对A的摩擦力所做的功 D.外力F对B做的功等于B的动能的增量 解析 对物体A受力分析可知,物体A所受的合力等于B对A的摩擦力,对A物体应用动能定理可知,B对A的摩擦力所做的 功等于A的动能的增量,B 项正确;A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作
8、用力,大小相等,方向相反,因物体A相对 木板B滑动,以地面为参考系,A、B对地的位移不相等,有xAFf,所以物体不能停留在斜面上 3 2 物体在斜面上滑动时,由于摩擦力做功,物体的机械能逐渐减小,物体滑到斜面上的高度逐渐降低,物体最终将在B、C间做往 复运动。设物体在斜面上运动的总路程为s,对全过程应用动能定理得mgh-R(1-cos 60)-mgscos 60=0- mv2 1 2 解得s=280 m。 答案 280 m (1)应用动能定理求解往复运动问题时,要确定物体的初状态和最终状态。 (2)重力做功与物体运动路径无关,可用WG=mgh直接求解。 (3)滑动摩擦力做功与物体运动路径有关,
9、其功可用Wf=-Ffs求解,其中s为物体相对滑行的路程。 见高效训练P49 1.(2018 福建厦门开学测验)如图所示,粗糙程度处处相同的半圆形竖直轨道固定放置,其半径为R,直径POQ水平。一质量为m 的小物块(可视为质点)自P点由静止开始沿轨道下滑,滑到轨道最低点N时,小物块对轨道的压力为 2mg,g为重力加速度的大 小。则下列说法正确的是( )。 A.小物块到达最低点N时的速度大小为 2 B.小物块从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功为mgR 1 2 C.小物块从P点运动到N点的过程中重力做功为 2mgR D.小物块从P点开始运动经过N点后恰好可以到达Q点 解析 设小物块到达最低点N
10、时的速度大小为v,在N点,根据牛顿第二定律得FN-mg=m,根据题意有FN=2mg,解得v=,故 2 A 项错误;小物块从P点运动到N点的过程,由动能定理得mgR-Wf= mv2,则克服摩擦力所做的功Wf= mgR,B 项正确;重力做功为 1 2 1 2 mgR,C 项错误; 由于小物块要克服摩擦力做功,机械能不断减少,小物块不可能到达Q点,故 D 项错误。 答案 B 2.(2017 江苏卷,3)一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处。物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物 块的动能Ek与位移x关系的图线是( )。 解析 设斜面倾角为,小物块向上滑动的过程中,根据动能定理
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