2025高考物理一轮考点突破训练第6章机械能第16讲动能定理及其应用考点1对动能定理的理解和简单应用
展开1.准确理解动能定理的表达式W=Ek2-Ek1
(1)W是合力的功,不要与某个力的功混淆。
(2)Ek2-Ek1是末动能与初动能的差。
(3)动能定理的表达式是标量式,与速度方向无关。
(4)应用动能定理时,要明确针对哪个物体,哪个过程。
2.应用动能定理的流程
【跟踪训练】
(对动能定理的理解)(多选)如图所示,电梯质量为M,在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由v1增大到v2时,上升的高度为H,重力加速度为g,则在这个过程中,下列说法正确的是( CD )
A.对物体,动能定理的表达式为W=eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)-eq \f(1,2)mveq \\al(2,1),其中W为支持力做的功
B.对物体,动能定理的表达式为W合=0,其中W合为合力做的功
C.对物体,动能定理的表达式为W-mgH=eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)-eq \f(1,2)mveq \\al(2,1),其中W为支持力做的功
D.对电梯,其所受的合力做功为eq \f(1,2)Mveq \\al(2,2)-eq \f(1,2)Mveq \\al(2,1)
[解析] 电梯上升的过程中,对物体做功的有重力mg、支持力FN,这两个力的总功(即合力做的功)才等于物体动能的增加量,即W合=eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)-eq \f(1,2)mveq \\al(2,1),选项A、B错误,C正确;对电梯,无论有几个力对它做功,由动能定理可知,其合力做的功一定等于其动能的增加量,选项D正确。
(动能定理的简单应用)一半径为R的圆柱体水平固定,横截面如图所示。长度为πR、不可伸长的轻细绳,一端固定在圆柱体最高点P处,另一端系一个小球。小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时,绳刚好拉直。将小球从Q点由静止释放,当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时,小球的速度大小为(重力加速度为g,不计空气阻力)( A )
A.eq \r(2+πgR) B.eq \r(2πgR)
C.eq \r(21+πgR) D.2eq \r(gR)
[解析] 小球由静止释放,当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时,细绳与圆柱体接触部分的长度为eq \f(1,4)×2πR=eq \f(πR,2),故小球下落的高度h=R+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(πR-\f(πR,2))),由动能定理可得mgh=eq \f(1,2)mv2,解得v=eq \r(2+πgR),故A正确。
(利用动能定理求变力的功)质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s,如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度大小为g)( A )
A.eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)-μmg(s+x) B.eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)-μmgx
C.μmgs D.μmg(s+x)
[解析] 根据功的定义式可知物体克服摩擦力做功为Wf=μmg(s+x),由动能定理可得-W弹-Wf=0-eq \f(1,2)mveq \\al(2,0),则W弹=eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)-μmg(s+x),故选项A正确。
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