(全国通用)2018年高考物理 考点一遍过 专题25 动能及动能定理(含解析)

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1、专题25动能及动能定理一、动能定理1.公式:()2.推导:假设物体(m)在极短时间Δt内受到力F1、F2……(可视为恒力)作用,发生的位移为Δx对物体,由牛顿第二定律有,由运动学公式有联立可得,即在极短时间Δt内有,对一般过程有,即(故解题时,使用动能定理和牛顿运动定律均可,应根据实际情况选择解题思路)3.优先考虑应用动能定理的问题(1)不涉及加速度、时间的问题;(2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题;(3)变力做功的问题。二、应用动能定理的流程三、应用动能定理解题的方法技巧1.对物体进行正确的受力分析,要考虑物体所受的所有外力,包括重力。2.有些力在物体运动的全过

2、程中不是始终存在的,若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程,物体的运动状态、受力等情况均可能发生变化,则在考虑外力做功时,必须根据不同情况分别对待。3.若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程,解题时可以分段考虑,也可以全过程为一整体,利用动能定理解题,用后者往往更为简捷。如图所示,竖直放置的半径为r的光滑圆轨道被固定在水平地面上,最低点处有一小球(半径比r小很多),现给小球一水平向右的初速度,则要使小球不脱离圆轨道运动,应当满足A.≥B.≥C.≥D.≤【参考答案】CD【详细解析】小球在最高点不脱离轨道的临界情况为,解得,从最低点到最高点,根据动能定理有–mg·2r=mv2–mv02

3、,解得;若小球恰好能到达与圆心等高处,根据动能定理有–mgr=0–mv02,解得;初速度v0的范围为或,AB错误,CD正确。【名师点睛】竖直方向的圆周运动:(1)绳模型(绳、内轨约束)。做完整圆周运动的临界条件:最高点的向心力仅由重力提供。不脱离的临界条件:恰好做完整的圆周运动,或者到与圆心等高处速度为零。(2)杆模型(杆、管、套环约束)。做完整圆周运动的临界条件:最高点速度为0。(3)桥模型(拱桥、外轨约束)。脱离的临界条件:支持力为0。恰好在最高点脱离时,由重力提供向心力。1.如图所示,AB为1/4圆弧轨道,BC为水平直轨道,圆弧的半径为R,BC的长度也是R。一质量为m的物体,与两

4、个轨道间的动摩擦因数都为μ,它由轨道顶端A从静止开始下落,恰好运动到C处停止,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为A.μmgRB.mgRC.mgRD.(1–μ)mgR【答案】D2.如图所示,一辆汽车从凸桥上的A点匀速率运动到等高的B点,以下说法中正确的是A.汽车所受的合外力做功不为零B.汽车在运动过程中所受合外力为零C.牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功D.由于车速不变,所以汽车从A到B过程中机械能不变【答案】C【解析】汽车由A匀速率运动到B的过程中动能变化量为0,根据动能定理可知合外力对汽车做功为零,A错误;汽车在运动过程中做圆周运动,有向心加速度,合外力不为零,B错误;由于A

5、、B等高,重力做功为零,又合外力做功为零,所以牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功,C正确;由于车速不变,所以汽车从A到B过程中动能不变,但重力势能先增大后减小,所以机械能先增大后减小,D错误。如图所示,质量为1kg的小球静止在竖直放置的轻弹簧上,弹簧劲度系数k=50N/m。现用大小为5N、方向竖直向下的力F作用在小球上,当小球向下运动到最大速度时撤去F(g取10m/s2,已知弹簧一直处于弹性限度内),则小球A.返回到初始位置时的速度大小为1m/sB.返回到初始位置时的速度大小为m/sC.由最低点返回到初始位置过程中动能一直增加D.由最低点返回到初始位置过程中动能先增加后减少【参考

6、答案】AC【详细解析】初始时弹簧的压缩量,小球向下运动到最大速度时合力为零,由平衡条件得,得,则小球从开始向下到速度最大的位置通过的位移,从开始到返回初始位置的过程,运用动能定理有,解得小球返回到初始位置时的速度大小为,A正确,B错误。由最低点返回到初始位置过程中,弹簧对小球的弹力一直大于重力,小球受到的合力做正功,动能一直增加,C正确,D错误。【名师点睛】解决本题的关键要正确分析弹簧的状态,知道小球的速度最大时,合力为零,通过分析小球的受力情况,进一步分析其运动情况。1.如图是某缓冲装置,劲度系数足够大的轻质弹簧与直杆相连,直杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f,直杆质量不

7、可忽略。一质量为m的小车以速度v0撞击弹簧,最终以速度v弹回。直杆足够长,且直杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计小车与地面间的摩擦。则A.小车被弹回时速度v一定小于v0B.直杆在槽内移动的距离等于C.直杆在槽内向右运动时,小车与直杆始终保持相对静止D.弹簧的弹力可能大于直杆与槽间的最大静摩擦力【答案】BD【解析】小车在向右运动的过程中,若弹簧的形变量始终小于,直杆和槽间无相对运动,小车被弹回时速度v等于v0;若形变量等于,直杆和槽将发生

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