浙江專版2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題突破練專題8動(dòng)能定理及其應(yīng)用含解析

PAGE8-專題8動(dòng)能定理及其應(yīng)用(建議用時(shí)40分鐘)1.假設(shè)足球的質(zhì)量為0.5kg,某次梅西踢球瞬間對(duì)球的平均作用力為100N,使球由靜止起先以20m/s的速度飛出,球在水平方向運(yùn)動(dòng)了20米后入網(wǎng),則梅西對(duì)球所做的功為 ()A.25J B.50JC.100J D.2000J【解析】選C。依據(jù)動(dòng)能定理可知:梅西踢球的瞬間做功:W=12mv2=12×0.5×202=100J,C正確。2.如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h。若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B,仍從彈簧原長位置由靜止釋放,則小球B下降h時(shí)的速度為(重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力) ()A.2ghB.4gh3C.【解析】選B。小球A下降h過程小球克服彈簧彈力做功為W1,依據(jù)動(dòng)能定理,有mgh-W1=0;小球B下降過程,由動(dòng)能定理有3mgh-W1=12·3mv2-0,解得:v=4gh3,3.小球由地面豎直上拋,上升的最大高度為H,設(shè)所受阻力大小恒定,地面為零勢能面。在上升至離地高為h處,小球的動(dòng)能是勢能的兩倍,在下落至離地高為h處,小球的勢能是動(dòng)能的兩倍,則h等于 ()A.H9 B.2H9 C.3【解析】選D。設(shè)阻力為F,則有上升時(shí)機(jī)械能損失為F(H-h)=(mgh+2mgh)-mgH,下降時(shí)機(jī)械能損失為F(H-h)=mgH-mgh+12mgh,聯(lián)立兩式有h=44.用長為l、不行伸長的細(xì)線把質(zhì)量為m的小球懸掛于O點(diǎn),將小球拉至懸線偏離豎直方向α角后放手,運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后停在最低點(diǎn)。則在時(shí)間t內(nèi) ()A.小球重力做功為mgl(1-cosα)B.空氣阻力做功為-mglcosαC.小球所受合力做功為mglsinαD.繩拉力做功的功率為mgl【解析】選A。小球從起先運(yùn)動(dòng)到停止的過程中,下降的高度為h=l(1-cosα),所以小球的重力對(duì)小球做功為mgl(1-cosα)。所以A正確;在小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中,重力和空氣的阻力對(duì)小球做功,依據(jù)動(dòng)能定律:WG+Wf=0,所以Wf=-mgl(1-cosα),故B錯(cuò)誤;小球受到的合外力做功等于小球動(dòng)能的增加量,所以合外力做功為零,故C錯(cuò)誤;因?yàn)槔K子的拉力始終與運(yùn)動(dòng)的方向垂直,所以繩子的拉力不做功。繩子拉力的功率為0,故D錯(cuò)誤。5.節(jié)能混合動(dòng)力車是一種可以利用汽油及所儲(chǔ)存電能作為動(dòng)力來源的汽車。有一質(zhì)量m=1000kg的混合動(dòng)力轎車,在平直馬路上以v1=90km/h的速度勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P=50kW。當(dāng)駕駛員看到前方有80km/h的限速標(biāo)記時(shí),保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變,馬上啟動(dòng)利用電磁阻尼帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)工作給電池充電,使轎車做減速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)L=72m后,速度變?yōu)関2=72km/h。此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率的15用于轎車的牽引,45用于供應(yīng)發(fā)電機(jī)工作,發(fā)動(dòng)機(jī)輸送給發(fā)電機(jī)的能量最終有50%A.轎車以90km/h的速度在平直馬路上勻速行駛時(shí),所受阻力F阻的大小為2×103NB.駕駛員啟動(dòng)電磁阻尼轎車做減速運(yùn)動(dòng)到速度變?yōu)関2=72km/h過程的時(shí)間為3.2sC.轎車從90km/h減速到72km/h過程中,獲得的電能E電=6.3×104JD.轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離為31.5m【解析】選B。v1=90km/h=25m/s,v2=72km/h=20m/s。勻速行駛時(shí),P=F阻v1,則:F阻=Pv1=5000025N=2×103N,A正確;v1+v22=452m/s,所用時(shí)間t=Lv=72452s=3.2s,因汽車保持功率肯定做減速運(yùn)動(dòng),則不是勻減速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間不是3.2s,B錯(cuò)誤;設(shè)這一過程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做的總功為W,依據(jù)動(dòng)能定理得:15W-F阻L=12mv22104J,C正確;依據(jù)題設(shè),轎車在平直馬路上勻速行駛時(shí)受到的阻力仍為F阻=2×103N。在此過程中,由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律可知,僅有電能用于克服阻力做功。E電=F阻L′,代入數(shù)據(jù)得L′=31.5m,D正確;此題選不正確的選項(xiàng),故選B。6.如圖甲所示,“滑滑梯”是小摯友寵愛的嬉戲活動(dòng)。可以將小摯友在室內(nèi)“滑滑梯”的運(yùn)動(dòng)簡化成小物塊從靜止動(dòng)身,先沿斜板下滑,再進(jìn)入室內(nèi)水平木板的過程,如圖乙所示。假設(shè)斜板長度肯定,斜板與水平木板的傾角θ可調(diào),且房間高度足夠,斜板最高點(diǎn)在地板的垂點(diǎn)到房間右側(cè)墻面的長度為斜板長度的2倍。某次嬉戲中,一位小摯友(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜板頂端靜止動(dòng)身后在到達(dá)房間右側(cè)墻面時(shí)剛好停下。已知小摯友與斜板及水平木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,不計(jì)小摯友從斜板進(jìn)入水平木板時(shí)的能量損失,則θ與μ間應(yīng)滿意()A.sinθ=μ B.sinθ=2μC.sinθ=3μ D.sinθ=4μ【解析】選B。初始狀態(tài)速度為0,停止時(shí)速度仍為0,設(shè)斜板的長度為L,對(duì)整個(gè)過程,由動(dòng)能定理得:mgLsinθ-μmgcosθ·L-μmg(2L-Lcosθ)=0-0,解得:sinθ=2μ。7.如圖所示,小球以初速度v0從A點(diǎn)沿不光滑的軌道運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返回,其返回途中仍經(jīng)過A點(diǎn),小球經(jīng)過軌道連接處無機(jī)械能損失,則小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度大小為 ()A.v02-C.v02-2gh 【解析】選B。對(duì)小球由A至B過程中,由動(dòng)能定理:-mgh-Wf=0-12mv02,再對(duì)由B返回A過程中,由動(dòng)能定理:mgh-Wf=12mv12,解得:v1=4gh-v08.如圖,我國“玉兔號(hào)”月球車已從原定的冬眠安排中“醒悟”,并能正常接收信號(hào),它利用太陽光照耀太陽能電池板產(chǎn)生的電能,使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)月球車前進(jìn),已知總質(zhì)量為140kg的“玉兔號(hào)”中所安裝的太陽能電池板的電動(dòng)勢為45V,內(nèi)阻為10Ω,正常工作時(shí)電池板的輸出功率為45W?！坝裢锰?hào)”在某一次正常工作時(shí),在平直的月球表面上從靜止動(dòng)身沿直線加速行駛,經(jīng)過5s時(shí)間速度達(dá)到最大值0.05m/s,假設(shè)這一過程中“玉兔號(hào)”所受阻力恒定,且電池輸出功率的80%轉(zhuǎn)化為用于牽引月球車前進(jìn)的機(jī)械功率,依據(jù)題意可知 ()A.“玉兔號(hào)”中太陽能電池板的短路電流為10AB.“玉兔號(hào)”在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力大小為900NC.“玉兔號(hào)”在上述運(yùn)動(dòng)過程中所受合外力做功為180JD.“玉兔號(hào)”在上述運(yùn)動(dòng)過程中所前進(jìn)的距離約為0.25m【解析】選D。太陽能電池板的電動(dòng)勢為45V,內(nèi)阻為10Ω,故短路電流:I=Er4.5A,故A錯(cuò)誤;電池輸出功率的80%轉(zhuǎn)化為用于牽引月球車前進(jìn)的機(jī)械功率,速度最大值為0.05m/s,故:f=80%Pvm=0.8×450.05N=720N,故B錯(cuò)誤;依據(jù)動(dòng)能定理,12×140×0.052J=0.175J,故C錯(cuò)誤;依據(jù)動(dòng)能定理,有:80%Pt-fx=12mvm2,代入數(shù)據(jù):0.8×45×5J-720x=0.175J,解得:x≈0.25m,故9.氣懸球是近幾年新興的一項(xiàng)小球運(yùn)動(dòng),深受人們寵愛。球桌臺(tái)面上有多數(shù)個(gè)小孔,從小孔中噴出的氣體使小球(紅色圓形塑料片)浮離在臺(tái)面上,小球受擊打后在臺(tái)面上快速運(yùn)動(dòng)。某次競賽中,當(dāng)小球受擊打后以速度v0勻速直線運(yùn)動(dòng)至離對(duì)方球門L處時(shí),小孔突然停止噴氣,小球恰能勻減速直線運(yùn)動(dòng)到對(duì)方球門,則 ()A.若小球以速度v0運(yùn)動(dòng)到離對(duì)方球門0.5L處小孔突然停止噴氣,小球破門的速度為22vB.若小球以速度v0運(yùn)動(dòng)到離對(duì)方球門0.5L處小孔突然停止噴氣,小球破門的速度為vC.若小球以速度v0運(yùn)動(dòng)到離對(duì)方球門L處所受浮力突然減半,小球破門的速度為24vD.若小球以速度v0運(yùn)動(dòng)到離對(duì)方球門L處所受浮力突然減半,小球破門的速度為v【解析】選A。小球懸浮狀態(tài)時(shí),據(jù)平衡條件有F浮=mg,設(shè)小球與桌面的摩擦因數(shù)為μ。距球門L距離處停止噴氣后,對(duì)小球的運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用動(dòng)能定理得:-μmgL=0-12mv同理可得:小球以速度v0運(yùn)動(dòng)到離對(duì)方球門0.5L處小孔停止噴氣,-μmg·0.5L=12mv2-12mv02,聯(lián)立解得v=22v0,故A正確,B錯(cuò)誤。當(dāng)小球以速度v0運(yùn)動(dòng)到離對(duì)方球門L處所受浮力減半時(shí),小球?qū)ψ烂鎵毫?2mg,據(jù)動(dòng)能定理得12mv′2-12mv02,聯(lián)立解得:v′=22v0,10.如圖為某種魚餌自動(dòng)投放器的裝置示意圖,其下半部AB是一長為2R的豎直細(xì)管,上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管,管口C處切線水平,AB管內(nèi)有原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧。在彈簧上端放置一粒質(zhì)量為m的魚餌,解除鎖定后彈簧可將魚餌彈射出去。投餌時(shí),每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定,此時(shí)彈簧的彈性勢能為6mgR(g為重力加速度)。不計(jì)魚餌在運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能損失,求: (1)魚餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小v1。(2)魚餌到達(dá)管口C時(shí)對(duì)管子的作用力大小和方向。(3)已知地面比水面高出1.5R,若豎直細(xì)管的長度可以調(diào)整,圓弧彎道管BC可隨豎直細(xì)管一起升降。求魚餌到達(dá)水面的落點(diǎn)與AB所在豎直線OO′之間的最大距離Lmax。【解析】(1)魚餌到達(dá)管口C的過程中彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為魚餌的重力勢能和動(dòng)能,有:6mgR=2.5mgR+12m解得:v1=7gR(2)設(shè)C處管子對(duì)魚餌的作用力向下,大小為F,依據(jù)牛頓其次定律有:mg+F=mv解得:F=6mg由牛頓第三定律可得魚餌對(duì)管子的作用力F′=F=6mg,方向向上。(3)設(shè)AB長度為h,對(duì)應(yīng)平拋水平距離為x,由機(jī)械能守恒定律得(設(shè)平拋初速度為v)6mgR=mg(R+h-0.5R)+12mv由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得:x=vt,2.5R+h=12gt解得:x=2g(5.5R-h)2(2.5R+h)答案:(1)7gR(2)6mg,方向向上11.如圖所示是游樂場中過山車的模型圖,半徑為R=4.0m的不光滑圓形軌道固定在傾角為θ=37°斜軌道面上的B點(diǎn),且圓形軌道的最高點(diǎn)C與A點(diǎn)平齊,圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接。嬉戲起先前,小車在水平向左的外力F作用下靜止在斜軌道P點(diǎn)。嬉戲起先時(shí)撤去水平外力F,小車沿斜軌道向下運(yùn)動(dòng),過圖中A點(diǎn)時(shí)速度v0=14m/s。已知小車質(zhì)量m=2kg。斜軌道面與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=16,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。若小車通過圓形軌道最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道的壓力大小等于重力的兩倍,設(shè)小車受到的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。求(1)小車在P點(diǎn)靜止時(shí)水平外力F的最小值。(2)小車從B到C過程中,克服摩擦力做了多少功?！窘馕觥?1)當(dāng)摩擦力沿斜面對(duì)上且最大時(shí),小車在P點(diǎn)靜止時(shí)水平外力F有最小值,對(duì)小車進(jìn)行受力