高考物理复习第三部分40个热点补救练11动能定理的理解和应用.DOCX

11.动能定理的理解和应用1.(2021·江苏扬州市调研)连淮扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图1所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f。某时刻速度为v1、加速度为a1，一段时间t后速度为v2，在这段时间内位移为x。下列关系式正确的是()图1A. B.a1C.xv1ta1t2 D.Ptmvmv答案B解析列车以恒功率运动，速度增大，牵引力减小，加速度减小，不是匀变速直线运动，故A、C错误；列车速度为v1时，牵引力是，根据牛顿第二定律得a1，故B正确；根据动能定理可知，动能变化量等于合力做功，即牵引力与阻力做的总功，Ptfxmvmv，故D错误。2.(2021·江苏连云港市适应性演练)如图2所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能Ek与水平位移x关系的图像是()图2答案A解析设斜面倾角为，动摩擦因数为，根据动能定理，有mgxtan mgcos ·Ek，整理可得(mgtan mg)xEk，即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时，根据动能定理有mgxEkEk0，即EkEk0mgx，Ek0为物块刚下滑到平面上时的动能，则即在水平面运动时物块动能与x也成线性关系，综上可知，选项A正确。3.(2021·江苏南京市十三中教学质量调研)某城市广场喷泉的喷嘴横截面为S，喷泉喷出的水柱超过了高度h。已知水的密度为，重力加速度为g，则用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为()A.ghS B.ghSC. D.答案B解析设喷嘴处水最小速度为v，上升的高度刚好为h，则v22gh，解得v，设经过时间t，喷嘴处喷出的水为m，则mSvt，根据动能定理可得Ptmv2，解得PghS，故A、C、D错误，B正确。4.(2021·河北廊坊市期末摸底)一质量为m的小球，从地面附近的某高度处以初速度v水平抛出，除重力外小球还受一水平恒力作用，经过一段时间，小球的速度大小变为2v，方向竖直向下，小球还未到达地面。在此过程中()A.小球的动能增加了mv2B.小球的重力势能减少了2mv2C.小球的机械能增加了2mv2D.水平恒力做功的大小大于重力做功的大小答案B解析小球的动能增加了Ek增m(2v)2mv2mv2，故A错误；小球在竖直方向做自由落体运动，且水平恒力作用一段时间后，小球运动速度竖直向下，说明水平方向的速度恰好减为零，小球的重力势能减少了Ep减mgh，又(2v)22gh，联立得Ep减2mv2，故B正确；下落过程根据动能定理得WFmghm(2v)2mv2，即WF2mv2m(2v)2mv2，解得WFmv2，水平恒力做功为mv2，小球的机械能减小mv2；重力做功等于重力势能的减少量即为2mv2，故C、D错误。5.(2021·广东新高考八省大联考模拟冲刺)某同学将质量为m的一矿泉水瓶(可看成质点)竖直向上抛出，水瓶以的加速度匀减速上升，上升的最大高度为H，水瓶往返过程受到的阻力大小不变。则()A.上升过程中水瓶的动能损失B.上升过程中水瓶的机械能减少了C.水瓶落回地面时动能大小为D.水瓶上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态答案A解析上升过程受到的合外力Fmgfmg；则fmg，合外力做功WmgH，由动能定理可知，上升过程中水瓶的动能损失为mgH，故A正确；机械能的改变量等于重力之外的其他力做功，机械能的改变量为fHmgH，故B错误；下落过程，合力为Fmgmgmg，由动能定理可知，落回地面上的动能为EkFHmgH，故C错误；由于物体的加速度方向一直向下，物体一直处于失重状态，故D错误。6.(2021·河南省九师联盟2月联考)如图3所示，ABC是竖直面内的光滑固定轨道，AB水平，长度为2R，BC是半径为R的四分之一的圆弧，与AB相切于B点。为了研究空气动力学问题，现将一小球从距AB水平面高2R的E处以一定初速度水平抛出，由于存在水平向右的风的作用力，且该风力为恒力(其他方向空气的作用力不计)，小球恰好无碰撞地从C点进入圆弧轨道，并沿圆弧轨道运动到水平面上。已知抛出点距C点的水平距离为R，重力加速度为g，则该过程中小球速度为零的位置到B点的距离为()图3A.0.5R B.R C.1.5R D.2R答案B解析小球在运动过程中受重力和风力作用，竖直分运动为自由落体运动，有Rgt2，水平分运动为匀减速直线运动。设初速度为v0，因小球恰能无碰撞地进入圆弧轨道，说明小球运动到C处时，水平分速度恰好减小到零，故有Rt，得v0；设风力大小为F，根据牛顿第二定律得a，又v2aR，得Fmg。对整个运动过程，由动能定理有mg×2RF×(2Rx)mv，解得xR，故选B。7.(2021·山东临沂市等级考试模拟)第24届冬季奥林匹克运动会，将在2022年2月4日2月20日在北京市和张家口市联合举行，这是中国历史上第一次举办冬季奥运会。滑雪是冬奥会的七大项目之一，某高山滑雪运动员在比赛中经过一斜坡，如图4所示，运动员(可视为质点)沿着右侧斜面运动，到达顶点A后以v010 m/s的速度沿着斜面斜向上飞出，飞出时速度方向与左侧斜面的夹角为53°，经过一段时间后，运动员落到左侧斜面上的B点，左侧斜面与水平面的倾角37°。(不计空气阻力，取重力加速度g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)求：图4(1)运动员到左侧斜面的最大距离；(2)起跳点A与落点B之间的距离；(3)运动员落到B点时的速度大小。答案(1)4 m(2)24 m(3)19.7 m/s解析(1)沿左侧斜面和垂直斜面建立坐标系，并沿这两个方向分解初速度v0、运动员的重力G，则有v0xv0cos 53°0.6v06 m/sv0yv0sin 53°0.8v08 m/sGxmgsin 37°0.6mgmaxGymgcos 37°0.8mgmay垂直斜面方向上，从开始运动到离斜面最远的时间t11 s从开始运动到落到B点共用时间t2t12 s当v0y0时，运动员距离斜面最远，此时y4 m。(2)在沿斜面方向上从起跳点A到落地点B之间的距离xv0xtaxt224 m。(3)由A到B，根据动能定理得mgsin 37°xmvmv解得vB m/s19.7 m/s。