2023届浙江高三物理高考复习微专题模型精讲---第33讲动能定理与图像(含详解).pdf
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1、第33讲动能定理与图像一.知识回顾1.解决图象问题的基本步骤种几第一步一观察题目给出的图像,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。如表可积如表可积根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。蒋推导诬而物场期承写数季E写乏相拓应的粽源函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义,分析解答问题,或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量。2.与动能定理结合紧密的图像(l)v t图:由公式x=v tv-t图线与横坐标轴围成的面示物体的位移。(2)F-x 图:由公式W=F xF-x图线与横坐标轴围成的面示力所做的功。(3)P
2、-t 图:由公式W=P t可知,P-t图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。(4)a-t 图:由公式A v=a t 可知,at图线与横坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。E k-x 图:由公式F e x=E k-E k。可知,x图线的斜率表示合力。二.例题精析题型一:E k-x 图例 1 .静止在粗糙水平地面上的物块,在恒定水平拉力的作用下开始运动,当位移为2 x o 时撤去外力,此时动能为E ko,继续滑行x o 后停下来,其动能随位移变化的关系如图所示。根据图象中已知信息,不能确定的物理量是()恒定水平拉力的大小B.物块与水平地面之间的动摩擦因数C.物块加速运动和减速运动的时间之比D.
3、物块加速运动和减速运动的加速度大小之比题型二:v t图例 2.物体在合力作用下做直线运动的v-t 图象如图所示.下列表述正确的是()内,合力做正功B.在。2 s 内,合力总是做负功C.在 1s 2 s 内,合力不做功D.在 0 3 s内,合力总是做正功题型三:F-x 图例 3.如图甲所示,在倾角为3 0 的足够长的光滑斜面A B的 A 处连接一粗糙水平面OA,OA长为4 m.有一质量为m 的滑块,从 O 处由静止开始受一水平向右的力F 作 用.F 只在水平面上按图乙 所 示 的 规 律 变 化.滑 块 与 O A 间 的 动 摩 擦 因 数 u=0.25,g取10m/s2,试求:(1)滑块从O
4、 到 A 过程水平力F 做的功与克服摩擦力做的功的比值产;(2)滑块冲上斜面A B的最大长度是多少?题型四:a-t 图(多选)例 4.用传感器研究质量为2 kg的物体由静止开始做直线运动的规律时,在计算机上得到。6 s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是()A.06 s内物体先向正方向运动,后向负方向运动B.06 s内物体在5 s时的速度最大C.物体在24 s 内速度不变D.04 s 内合力对物体做的功等于。6 s内合力对物体做的功题型五:p-t 图(多选)例 5.放在粗糙水平地面上质量为0.8kg的物体受到水平拉力的作用,在。6 s内其速度与时间的关系图象和该拉力的功率与
5、时间的关系图象分别如图所示。下列说法中正确的是()0 2 46底。2 4 6 t/sA.0-6 s 内拉力做的功为140JB.物体在02 s 内所受的拉力为4NC.物体与粗糙水平地面的动摩擦因数为0.5D.合外力在06 s内做的功与02 s 内做的功相等三.举一反三,巩固练习1.(多选)一物块放在水平面上,第一次水平拉力Fi,作用在物块上,一段时间后撤去拉力;第二次水平拉力F2作用在同一物块上,一段时间后也撤去拉力,两次物块运动的v-t 图像如图所示,则在整个运动过程中,下列说法正确的是()拉 力 F|小于拉力F2B.两种情况下合外力做的功相等C.拉力F i做的功比拉力F2做的功少D.第一种情
6、况下克服摩擦力做的功大于第二种情况下克服摩擦力做的功某滑雪赛道如图所示,滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑,经圆弧滑道起跳.将运动员视为质点,不计摩擦力及空气阻力,此过程中,运动员的动能Ek与水平位移x 的关系图像正确的是()B.从第3 秒末到第5 秒末合外力做功为-2WC.从第5 秒末到第7 秒末合外力做功为WD.从第6 秒末到第7秒末合外力做功为-0.75W3.(多选)质量相等的A、B 两物体运动的速度v 随时间t 变化的图像如图所示。整个运动过程中,A、B 两物体的位移大小分别为XA、X B.所受合外力的大小分别为FA、FB,合外力做的功分别为WA、WB,加速度大小分别为aA、aBo 下列关
7、系式正确的是()4.(多选)大货车由于运输货物能力出众,为保障我国经济发展发挥了巨大作用,某车企测试一货车满载时的性能,让其从静止开始保持恒定功率加速到8m/s的最大速度,如图所示为牵引力F 与速度v 的关系,加速过程所用的时间T=8 s,通过的路程s=4 8 m,若汽车所受阻力始终不变,则该货车满载时()f F/(X1(/N)方(m f l)A.做匀速运动时的牵引力大小为2X 104NB.加速阶段加速度维持不变C.恒定功率为1.6X1()5WD.可以在限重为12吨的道路上行驶5.(多选).一质量m=l的物块静止在水平地面上,t=0 时刻对物块施加水平外力E 1s后保持外力方向不变将其大小减小
8、为原来的土物块在。4 s 内运动的速度一时间图像如图所示,取重力加速度g=10m/s2。则以下说法正确的是()(A 1 2 3 417sA.物块与水平地面间的动摩擦因数N=0.2B.04 s 内外力对物体做功为6J8C.2s末外力的功率为D.物体经过全部路程中点时的速率为|&m/s(多选)在拉力F 的作用下,一辆玩具汽车从斜面底端由静止开始沿斜面运动,它的动能Ek与位 移 x 的关系如图所示(A B 段为曲线),各处的摩擦忽略不计,下列说法正确的是()A.0 x i过程中,车所受拉力逐渐增大B.0 x i过程中,拉力的功率逐渐增大C.0X2过程与X2X3过程,车的平均速度相等D.X2X3过程中
9、,车的机械能可能不变6.(多选)一辆汽车在平直的公路上做直线运动,如图是描述该车在t=0 时刻由静止开始运动的加速度随时间变化图象。则由图象提供的信息可求出()A.汽车在15s末的速度大小B.汽车的最大动量C.汽车在0 15s的时间内牵引力对它做的功D.汽车在0 15s内一直沿同一方向运动且速度的变化量为零7.(多选)某实验研究小组为探究物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x 与斜面倾角0 的关系,使某一物体每次以不变的初速率vo。沿足够长的斜面向上运动,如图甲所示,调节斜面与水平面的夹角。,实验测得x 与。的关系如图乙所示,取 g=1 0 m/F,则由图可知()甲 乙A.当某次8=3 0 时,物
10、体达到最大位移后将不会沿斜面下滑B.物体与斜面间的动摩擦因数H=0.8C.取初始位置所在水平面为重力势能参考平面,当。=37,物体上滑过程中动能与重力势能相等时,物体上滑的位移为0.1875mD.图乙中 Xniin=0.36m8.北 京 2022年冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中,1 8 岁的中国选手谷爱凌获得了中国女子雪上项目第一个冬奥会冠军。滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳台、着陆坡、停止区组成,如图甲所示。在某次训练中,运动员经助滑道加速后自起跳点C 以与水平方向成3 7 角的某一速度飞起,完成空中动作后,落在着陆坡上,已知运动员着陆时的速度方向与竖直方向夹角也为 37,测得运动员完
11、成空中动作的时间为2.5s。然后运动员沿半径为R=66m 的圆弧轨道EF自由滑行通过最低点F,进入水平停止区后调整姿势减速滑行直到停止。在 F 点地面对运动员的支持力为其体重(含装备)的 2 倍,运动员与水平停止区的动摩擦因数H 随着滑行的位移x变化关系的图像如图乙所示,取 g=10m/s2,sin37=0.6,忽略运动过程中的空气阻力。求:9.(1)运动员从起跳点C 飞起时的速度大小;可视为质点的小物块静止在水平桌面O A 的左端,桌面O A 的长度L=2.0m,物块与桌面间的动摩擦因数g=0.275,桌子右侧的斜面BC与水平方向的夹角为6=37,斜面下端点B 在桌子右边缘A 的正下方。物块
12、在水平拉力F 作用下向右运动,拉 力 F 与 x 之间的关系如右图所示,x 表示桌面上某点到O 点的距离。物块离开桌面后平抛落到斜面上,物块到达斜面时速度与斜面垂直。已知物块质量为m=0.2kg,重力加速度g 取 10m/s2(1)求物块平抛的初速度;(2)求桌面的高度;(3)其他量不变,将斜面B C 向右平移距离d,同时改变桌面的动摩擦因数,保证物块到达斜面 时 速 度 与 斜 面 垂 直,求d的 最 大 值 及这 种 情 形 下 的 动 摩 擦 因 数。第33讲动能定理与图像一.知识回顾1.解决图象问题的基本步骤种几第一步一观察题目给出的图像,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的
13、物理意义。如表可积如表可积根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。落推导诬而物显规承与薮季上与乏相得应的标淄函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义,分析解答问题,或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量。2.与动能定理结合紧密的图像(l)v t 图:由公式x=vtV-t 图线与横坐标轴围成的面示物体的位移。(2)F-x 图:由公式W=FxF-x 图线与横坐标轴围成的面示力所做的功。(3)P-t图:由公式W=Pt可知,P-t 图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。(4)a-t图:由公式A v=a t可知,at 图线与横坐标
14、轴围成的面积表示物体速度的变化量。Ek-x图:由公式Fx=EkE k。可知,x 图线的斜率表示合力。二.例题精析题型一:Ek-x图例 1 .静止在粗糙水平地面上的物块,在恒定水平拉力的作用下开始运动,当位移为2xo时撤去外力,此时动能为Eko,继续滑行xo后停下来,其动能随位移变化的关系如图所示。根据图象中已知信息,不能确定的物理量是()B.物块与水平地面之间的动摩擦因数C.物块加速运动和减速运动的时间之比D.物块加速运动和减速运动的加速度大小之比【解答】解:A、设水平拉力的大小为F,物块受到的滑动摩擦力大小为f。对 O-3xo过程,根据动能定理得:F,2xo-3xo=O时 2xo-3xo过程
15、,根据动能定理得:-fxo=O-Eko,联立可得f=等,F=号,即能确定滑动摩擦力和恒定水平拉力的大小,故 A 正确:B、由=卬型,知由于物块的质量未知,故不能确定物块与水平地面之间的动摩擦因数,故 B 错误;C、设物块的最大速度为v,物块加速运动和减速运动的时间分别为t i和 t2,则 有 2xo=当 G,xo=可得:ti:t2=l:2,故 C 正确;D、物块加速运动和减速运动的加速度大小之比ai:a?=:=t2:ti=l:2,故 D 正确。ri t2本题选不能确定的物理量,故 选:B,题型二:vt 图例 2.物体在合力作用下做直线运动的v-t 图象如图所示.下列表述正确的是()0 1 3
16、/sA.在 0Is 内,合力做正功B.在 02s内,合力总是做负功C.在 1s2s内,合力不做功D.在 03s内,合力总是做正功【解答】解:A、在 01s内,物体的速度增大,动能增加,根据动能定理W 弁=,合力做正功。故 A 错误。B、在。2s内,动能增加,根据动能定理W.=4 EK,合力做正功。故 B 错误。C、在 12s内,动能减小,根据动能定理W;*=A EK,合力做负功。故 C 错误。D、在 03s内,动能变化为0,根据动能定理W.M/XEK,合力做功为0.故 D 错误。故选:A。题型三:F-x 图例3.如图甲所示,在倾角为3 0 的足够长的光滑斜面A B 的 A 处连接一粗糙水平面
17、OA,O A长为4 m.有一质量为m 的滑块,从 O 处由静止开始受一水平向右的力F 作用.F 只在水平面上按图乙所示的规律变化.滑块与O A 间的动摩擦因数“=0.25,g 取 10m/s2,试求:2mgF/N(1)滑块从O 到 A 过程水平力F 做的功与克服摩擦力做的功的比值也;W f(2)滑块冲上斜面A B 的最大长度是多少?【解答】解:(1)在 F-x 图像中,图像与横轴所围面积表示拉力做功,故 WF=2mgX2-0.5mgXl=3.5mg克服摩擦力做功 Wf=pmgxoA=0.25 X mg X 4=mg故 也=3.5僧0=7W f m g 2(2)在 OA段,根据动能定理可得:WF
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- 2023 浙江 物理 高考 复习 专题 模型 33 动能 定理 图像 详解
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