《2023届浙江省高三物理高考复习101微专题模型精讲精练》第33讲 动能定理与图像(解析版)
第 33 讲 动能定理与图像
一.知识回顾
1.解决图象问题的基本步骤
2.与动能定理结合紧密的几种
图像
(1)v-t 图:由公式 x=vt 可知,v-t 图线与横坐标轴围成的面积表示物体的位移。
(2)F-x 图:由公式 W=Fx 可知,F-x 图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。
(3)P-t 图:由公式 W=Pt 可知,P-t 图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。
(4)a-t 图:由公式 Δv=at 可知,a-t 图线与横坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。
(5)Ekx 图:由公式 F 合x=Ek-Ek0 可知,Ekx 图线的斜率表示合力。
二.例题精析
题型一:Ekx 图
例1.静止在粗糙水平地面上的物块,在恒定水平拉力的作用下开始运动,当位移为 2x0时撤去外
力,此时动能为 Ek0,继续滑行 x0后停下来,其动能随位移变化的关系如图所示。根据图象中已
知信息,不能确定的物理量是( )
A.恒定水平拉力的大小
B.物块与水平地面之间的动摩擦因数
C.物块加速运动和减速运动的时间之比
D.物块加速运动和减速运动的加速度大小之比
【解答】解:A、设水平拉力的大小为 F,物块受到的滑动摩擦力大小为 f。对 0 3x﹣0过程,根
据动能定理得:F•2x0f•3x﹣0=0
对2x03x﹣0过程,根据动能定理得:﹣f•x0=0 E﹣k0,联立可得 f
¿Ek0
x0
,F
¿3Ek0
2x0
,即能确定滑
动摩擦力和恒定水平拉力的大小,故 A正确;
B、由 f=μmg,知由于物块的质量未知,故不能确定物块与水平地面之间的动摩擦因数,故 B
错误;
C、设物块的最大速度为 v,物块加速运动和减速运动的时间分别为 t1和t2,则有 2x0
¿v
2t1
,x0
¿v
2t2
,可得:t1:t2=1:2,故 C正确;
D、物块加速运动和减速运动的加速度大小之比 a1:a2
¿v
t1
:
v
t2
=¿
t2:t1=1:2,故 D正确。
本题选不能确定的物理量,
故选:B。
题型二:v-t 图
例2.物体在合力作用下做直线运动的 v t﹣图象如图所示.下列表述正确的是( )
A.在 0~1s 内,合力做正功
B.在 0~2s 内,合力总是做负功
C.在 1s~2s 内,合力不做功
D.在 0~3s 内,合力总是做正功
【解答】解:A、在 0~ls 内,物体的速度增大,动能增加,根据动能定理 W合=△EK,合力做
正功。故 A错误。
B、在 0~2s 内,动能增加,根据动能定理 W合=△EK,合力做正功。故 B错误。
C、在 1~2s 内,动能减小,根据动能定理 W合=△EK,合力做负功。故 C错误。
D、在 0~3s 内,动能变化为 0,根据动能定理 W合=△EK,合力做功为 0.故 D错误。
故选:A。
题型三: F-x 图
例3.如图甲所示,在倾角为 30°的足够长的光滑斜面 AB 的A处连接一粗糙水平面 OA,OA 长为
4m.有一质量为 m的滑块,从 O处由静止开始受一水平向右的力 F作用.F只在水平面上按图
乙 所 示 的 规 律 变 化 . 滑 块 与 OA 间 的 动 摩 擦 因 数 μ=0.25 ,g取10m/s2, 试 求 :
(1)滑块从 O到A过程水平力 F做的功与克服摩擦力做的功的比值
WF
Wf
;
(2)滑块冲上斜面 AB 的最大长度是多少?
【解答】解:(1)在 F x﹣图像中,图像与横轴所围面积表示拉力做功,故 WF=2mg×2﹣
0.5mg×1=3.5mg
克服摩擦力做功 Wf=μmgxOA=0.25×mg×4=mg
故
WF
Wf
=3.5 mg
mg =7
2
(2)在 OA 段,根据动能定理可得:
WF−W f=1
2mv2−0
,解得
v=5
√
2
m/s
滑块冲上斜面 AB 的最大长度 L,根据动能定理可得:
− mgLsin30 °=0−1
2m v2
,解得 L=5m
答:(1)滑块从 O到A过程水平力 F做的功与克服摩擦力做的功的比值
WF
Wf
为
7
2
;
(2)滑块冲上斜面 AB 的最大长度为 5m。
题型四:a-t 图
(多选)例 4.用传感器研究质量为 2kg 的物体由静止开始做直线运动的规律时,在计算机上得到
0~6s 内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是( )
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