2020年物理高考专题复习动能定理高级训练

动能定理高级训练：动能定理在高考和各项考试中的复杂题目环境下的使用及更高分析问题的方法【例1】如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3m的a球置于地面上，质量为m的b球从水平位置静止释放。当a球对地面压力刚好为零时，b球摆过的角度为。下列结论正确的是( ) A90B45 Cb球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率先增大后减小Db球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率一直增大 【例2】如图所示一轻质细绳一端系一质量为m的小球，绳的上端固定于O点。现用手将小球拉至水平位置(绳处于水平拉直状态)，松手后小球由静止开始运动。在小球摆动过程中绳突然被拉断，绳断时与竖直方向的夹角为。已知绳能承受的最大拉力为F，若想求出cos值，你有可能不会求解，但是你可以通过一定的物理分析，对下列结果的合理性做出判断。根据你的判断cos值应为( )Acos BcosCcosDcos 【例3】如图所示，在同一竖直平面内有两个正对着的半圆形光滑轨道，轨道的半径都是R。轨道端点所在的水平线相隔一定的距离x。一质量为m的小球能在其间运动而不脱离轨道，经过最低点B时的速度为v。小球在最低点B与最高点A对轨道的压力之差为F(F0)。不计空气阻力。则( )Am、x一定时，R越大，F一定越大 Bm、x一定时，v越大，F一定越大Cm、R一定时，x越大，F一定越大 Dm、R一定时，v越大，F一定越大 【例4】竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，质量为m的小球，从轻弹簧的正上方某一高处自由落下，并将弹簧压缩，直到小球的速度变为零。对于小球、轻弹簧和地球组成的系统，在小球开始与弹簧接触到小球速度变为零的过程中，有 ( )A小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越大B小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越小C小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越大D小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越小 【例5】如图(甲)所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图(乙)所示，则 ( ) At1时刻小球动能最大 Bt2时刻小球动能最大Ct2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少 Dt2t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【例6】某研究性学习小组用加速度传感器探究物体从静止开始做直线运动的规律，得到了质量为1.0kg的物体运动的加速度随时间变化的关系图线，如图所示。由图可以得出( ) A从 t4.0s到t6.0s的时间内物体做匀减速直线运动B物体在t10.0s时的速度大小约为5.8m/s C物体在10.0s内所受合外力的冲量大小约为50 Ns D从t10.0s到t12.0s的时间内合外力对物体做的功约为7.3J 【例7】2008年5月12日，四川汶川特大地震造成的灾难性后果令国人心碎，世界震惊。在抗震救灾中，总质量为80kg的跳伞战士从离地450m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的vt图，试根据图像估算出战士从飞机上跳下到着地的总时间为 ( ) A14s B24s C49s D63s 【例8】如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B。然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有( ) A物块经过P点的动能，前一过程较小B物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少C物块滑到底端的速度，前一过程较大D物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长 【例9】在2010年温哥华冬奥会单板滑雪女子U型池决赛中，我国小将刘佳宇名列第四名。虽然无缘奖牌，但刘佳宇已经创造中国单板滑雪在冬奥会上的最好成绩。单板滑雪U型池的比赛场地截面示意图如图所示，场地由两个完全相同的1/4圆弧滑道AB、CD和水平滑道BC构成，圆弧滑道的半径R3.5m，B、C分别为圆弧滑道的最低点，B、C间的距离x=8.0m，运动员在水平滑道以一定的速度冲向圆弧滑道CD，到达圆弧滑道的最高位置D后竖直向上腾空跃起，在空中做出翻身、旋转等动作，然后再落回D点。裁判员根据运动员腾空的高度、完成动作的难度和效果等因素评分，并要求运动员在滑动的整个过程中，身体的任何部位均不能触及滑道。假设某次比赛中运动员经过水平滑道B点时水平向右的速度v016.2m/s，运动员从B点运动到C点所用的时间t0.5s，从D点跃起时的速度vD8.0m/s。设运动员连同滑板的质量m50kg，忽略空气阻力的影响，重力加速度g取10m/s2。求 运动员从D点跃起后在空中完成动作的时间 运动员从C点到D点运动的过程中需要克服摩擦阻力所做的功 为使运动不断持续，运动员从D点滑回到A点时的速度应不小于D点的速度。那么运动员在水平滑道BC段滑动的过程中是否可能增加其动能呢？试进行判断，并说明理由。 【例10】如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R15m的1/4圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道，D为BDO轨道的中央。一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过D点时对轨道的压力等于其重力的14/3倍。取g10m/s2H的大小？ 试讨论此球能否到达BDO轨道的O点，并说明理由。 小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？ 【例11】过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成，B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点，B、C间距与C、D间距相等，半径R12.0m、R21.4m。一个质量为m1.0kg的小球（视为质点），从轨道的左侧A点以v012.0m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L16.0m。小球与水平轨道间的动摩擦因数0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取g10m/s2，计算结果保留小数点后一位数字。试求 小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小 如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距L应是多少？在满足的条件下，如果要使小球不能脱离轨道，在第三个圆形轨道的设计中，半径R3应满足的条件；小球最终停留点与起点的距离。 【例12】为了研究过山车的原理，物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为37、长为L2.0m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个小物块以初速度v04.0m/s，从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数0.50。(g取10m/s2，sin370.60，cos370.80)要使小物块不离开轨道，并从水平轨道DE滑出，求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件？ a为了让小物块不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道AB，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件？ b按照“a”的要求，小物块进入轨道后可以有多少次通过圆轨道上距水平轨道高为0.01m的某一点。 【例13】如图所示，在高出水平地面h1.8m的光滑平台上放置一质量M2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l10.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m1kg。B与A左段间动摩擦因数0.4。开始时二者均静止，先对A施加F20N水平向右的恒力，待B脱离A(A尚未露出平台)后，将A取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x1.2m。(取g10m/s2)求 B离开平台时的速度vB B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB A左端的长度l2设B开始运动时A的速度为v1【例14】节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量m1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以v190km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P50kw。当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减