2021年高考物理一轮复习考点14动能和动能定理重力做功与重力势能课件

动能和动能定理重力做功与重力势能考点14第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．关于动能的理解，下列说法错误的是()A．动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能B．物体的动能不能为负值C．一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化D．动能不变的物体，一定处于平衡状态答案解析动能是机械能的一种表现形式，运动的物体都具有动能，故A正确；根据Ek＝12mv2知，质量为正值，速度的平方为正值，则物体的动能不能为负值，故B正确；一定质量的物体，动能变化时，则速度的大小一定变化，所以速度一定变化，但是速度变化时，动能不一定变化，比如物体做匀速圆周运动时，速度方向变化，大小不变，其动能不变，故C正确；动能不变的物体，速度的方向可能变化，则不一定处于平衡状态，故D错误。本题选错误的，故选D。解析2．物体A和B的质量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙的水平面上，开始时都处于静止状态，在相同的恒力F作用下移动相同的距离L，如图所示，则()A．力F对A做的功较多B．力F对B做的功较多C．力F对A、B做的功一样多D．A和B获得的动能相等答案解析由W＝Fs知，恒力的大小相同，A、B两物体的位移也相同，所以恒力对两物体做的功一样多，故C正确，A、B错误；根据动能定理可得，B置于粗糙的水平面上，摩擦力对其做负功，A置于光滑水平面上，摩擦力对其不做功，则B的动能变化少，B获得的动能小于A的动能，故D错误。解析3.如图所示，一质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下，从位置甲处缓慢移动到乙处。已知θ＝60°，重力加速度为g，则力F所做的功为()A.12mgLB.32mgLC.12FLD.32FL解析小球从甲处到乙处的过程重力和拉力做功，运用动能定理得：WF－mgL(1－cosθ)＝0，解得水平力F做功的大小为：WF＝mgL(1－cosθ)＝12mgL，故选A。答案解析4．在篮球赛中经常有这样的场面：在比赛即将结束时，运动员把球投出且准确命中，获得胜利。设运动员投篮过程中对篮球做的功为W，出手时篮球的高度为h1，篮框距地面的高度为h2，篮球的质量为m，不计空气阻力，则篮球进框时的动能为()A．mgh1＋mgh2－WB．W＋mgh2－mgh1C．W＋mgh1－mgh2D．mgh2－mgh1－W解析人在投篮过程中，球受重力和人的作用力，已知人对球做的功为W，重力对球做的功为－mg(h2－h1)，则由动能定理可得：W－mg(h2－h1)＝Ek，故篮球进框时的动能为W＋mgh1－mgh2，故C正确，A、B、D错误。答案解析5.奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是()A．加速助跑过程中，运动员的动能增加B．起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加C．起跳上升过程中，运动员的重力势能增加D．越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少，动能增加答案解析加速助跑过程中，运动员的速度越来越大，故其动能增加，A正确；从运动员撑杆起跳到越过横杆的过程中，杆的弹性形变先增大后减小，所以杆的弹性势能先增大后减小，故B错误；起跳上升过程中，运动员的高度一直增加，故其重力势能增加，C正确；越过横杆后下落过程中，只有重力做功，重力做正功，故运动员的重力势能减少，动能增加，D正确。本题选不正确的，故选B。解析6.如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个过程中，下列说法正确的是()A．运动员先处于超重状态后处于失重状态B．空气浮力对系统始终做负功C．加速下降时，重力做的功大于系统重力势能的减小量D．任意相等的时间内系统重力势能的减小量相等答案解析由于运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，其加速度先向下后向上，故运动员先处于失重状态后处于超重状态，A错误；运动员向下运动的过程中，空气浮力的方向与运动方向相反，始终对系统做负功，故B正确；无论以什么运动状态运动，重力做的功都等于系统重力势能的减小量，故C错误；重力做的功：W＝mgh，由于运动员做变速运动，相等时间内竖直向下运动的位移不相等，所以任意相等的时间内重力做的功不相等，即任意相等的时间内系统重力势能的减小量不相等，故D错误。解析7.(多选)一辆汽车做直线运动，其v­t图象如图所示。图中αβ，若汽车牵引力做功为W，平均功率为P，汽车加速过程和减速过程中克服摩擦力做功分别为W1和W2，平均功率分别为P1、P2，则()A．W＝W1＋W2B．W1W2C．P＝P1D．P1＝P2答案解析由动能定理可知W－W1－W2＝0，故W＝W1＋W2，A正确；由题图可知，加速过程的位移要大于减速过程的位移，因摩擦力不变，故加速过程摩擦力所做的功大于减速过程摩擦力所做的功，即W1W2，故B正确；因加速和减速运动中，平均速度相等，故由P＝Fv可知，加速和减速过程中摩擦力的平均功率相等，即P1＝P2，由功能关系可知W＝Pt1＝P1t1＋P2t2，而P1＝P2，故P≠P1，C错误，D正确。解析8.如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点。将小球拉至A点，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，当小球运动到O点正下方与A点的竖直高度差为h的B点时，速度大小为v。已知重力加速度为g，下列说法正确的是()A．小球运动到B点时的动能等于mghB．小球由A点到B点重力势能减少12mv2C．小球由A点到B点克服弹力做的功为mghD．小球到达B点时弹簧的弹性势能为mgh－12mv2答案解析小球由A点到B点的过程重力势能减少mgh，小球减少的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能，所以小球运动到B点时的动能小于mgh，故A、B错误；根据动能定理得：mgh＋W弹＝12mv2，所以由A至B小球克服弹力做的功为mgh－12mv2，故C错误；弹簧弹力做功量度弹性势能的变化，所以小球到达B点时弹簧的弹性势能为mgh－12mv2，故D正确。解析9.(多选)如图所示，质量为m的小车在水平恒力F推动下，从山坡底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，A、B的水平距离为s。下列说法正确的是()A．小车克服重力所做的功是mghB．合力对小车做的功是12mv2C．推力对小车做的功是Fs－mghD．小车克服阻力做的功是12mv2＋mgh－Fs答案解析重力做功只与物体的初末位置的高度差有关，故小车克服重力所做的功是mgh，A正确；对小车从A运动到B的过程中运用动能定理得，合力对小车做的功为：W＝12mv2，故B正确；因为推力为恒力，故WF＝Fs，故C错误；由动能定理得：WF－mgh＋Wf＝12mv2，可得阻力对小车做的功为Wf＝12mv2－Fs＋mgh，小车克服阻力做的功为Fs－12mv2－mgh，故D错误。解析题组二高考小题10．(2018·全国卷Ⅱ)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定()A．小于拉力所做的功B．等于拉力所做的功C．等于克服摩擦力所做的功D．大于克服摩擦力所做的功答案解析木箱受力如图所示：木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可知即：WF－Wf＝12mv2－0，所以动能小于拉力做的功，故A正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，C、D错误。解析11．(2016·四川高考)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中()A．动能增加了1900JB．动能增加了2000JC．重力势能减小了1900JD．重力势能减小了2000J解析由动能定理可知，ΔEk＝1900J－100J＝1800J，故A、B错误；重力势能的减少量等于重力做的功，故C正确，D错误。答案解析12．(2017·全国卷Ⅱ)如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)()A.v216gB.v28gC.v24gD.v22g答案解析设小物块的质量为m，滑到轨道上端时的速度为v1。小物块上滑过程中，由动能定理有－2mgR＝12mv21－12mv2①小物块从轨道上端水平飞出，做平抛运动，设水平位移为x，下落时间为t，有2R＝12gt2②x＝v1t③联立①②③式整理得x2＝v22g2－4R－v22g2可得x有最大值v22g，对应的轨道半径R＝v28g。故选B。解析13．(2019·全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。该物体的质量为()A．2kgB．1.5kgC．1kgD．0.5kg答案解析画出运动示意图如图，设阻力大小为f，据动能定理知，A→B(上升过程)：EkB－EkA＝－(mg＋f)hC→D(下落过程)：EkD－EkC＝(mg－f)h联立以上两式，解得物体的质量m＝1kg，C正确。解析14．(2018·江苏高考)从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是()解析小球做竖直上抛运动时，速度v＝v0－gt，根据动能Ek＝12mv2得Ek＝12m(v0－gt)2，故图象A正确。答案解析15．(2016·浙江高考)(多选)如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。则()A．动摩擦因数μ＝67B．载人滑草车最大速度为2gh7C．载人滑草车克服摩擦力做功为mghD．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为35g答案解析滑草车受力分析如图所示，设其在B点处有最大速度v，在上、下两段所受摩擦力大小分别为f1、f2，f1＝μmgcos45°f2＝μmgcos37°整个过程由动能定理列方程：mg·2h－f1·hsin45°－f2·hsin37°＝0①解得：μ＝67，A正确；滑草车在上段滑道运动过程由动能定理列方程：解析mgh－f1·hsin45°＝12mv2②解得：v＝2gh7，B正确；由①式知：Wf＝2mgh，C错误；在下段滑道上，由牛顿第二定律得：mgsin37°－μmgcos37°＝ma2，解得：a2＝－335g，故D错误。解析题组三模拟小题16．(2019·四川南充三诊)(多选)将一小球从某一高度由静止释放，小球着地速度为v，设小球在运动过程中受到的空气阻力与小球的速度大小成正比，已知小球的质量为m，重力加速度为g。则小球下落过程中()A．重力做功的平均功率小于mgv2B．重力做功的平均功率大于mgv2C．减小的重力势能小于12mv2D．减小的重力势能大于12mv2答案解析由于小球在运动过程中受到的空气阻力与小球的速度大小成正比，可知小球做加速度减小的加速运动，结合如图所示v­t图象可知，小球下落到地面的位移大于v2t，则重力做功的平均功率Pmgv2tt＝mgv2，A错误，B正确；根据动能定理WG－Wf＝12mv2(Wf为小球克服阻力做的功)，则WG＝Wf＋12mv212mv2，即小球减小的重力势能大于12mv2，C错误，D正确。解析17．(2019·海南期末)(多选)汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，设汽车所受阻力与速度成正比，则在发动机的功率达到额定值之前的一段时间内，下列关于汽车运动的位移x、动能Ek、牵引力F和发动机的输出功率P与时间t的关系图象可能正确的是()答案解析汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，则由x＝12at2可知，A错误；动能Ek＝12mv2＝12ma2t