高考物理一轮复习第四章4动能势能动能定理复习教案

2 动能 势能 动能定理
一、动能
1．动能：物体由于运动而具有的能，叫动能。

其表达式为：22
1mv E k =。

2．对动能的理解
（1）动能是一个状态量，它与物体的运动状态对应．动能是标量．它只有大小，没有方向，而且物体的动能总是大于等于零，不会出现负值．
（2）动能是相对的，它与参照物的选取密切相关．如行驶中的汽车上的物品，对汽车上的乘客，物品动能是零；但对路边的行人，物品的动能就不为零。

3．动能与动量的比较
（1）动能和动量都是由质量和速度共同决定的物理量， 22
1mv E k =＝m p 22
或 k mE p 2= （2）动能是标量，动量是矢量。

物体的动能变化，则其动量一定变化；物体的动量变化，则其动量不一定变化。

（4）动能决定了物体克服一定的阻力能运动多么远；动量则决定着物体克服一定的阻力能运动多长时间。

动能的变化决定于合外力对物体做多少功，动量的变化决定于合外力对物体施加的冲量。

二、势能（位能）
1、重力势能（E p ）⇐举高。

物体由于受到重力的作用，而具有的与其相对位置有关的能量叫做重力势能。

E p ＝m g h （h 是重心相对于零势能面的高度）
（1）、相对性 ①“零高度”或“零势能面”，（大地或最低点）
②势能的正负和大小是相对于零势能面的
③势能的正负和大小于零势能面的选取有关
（2）重力势能变化量的绝对性——
①跟物体的初位置的高度和末位置的高度有 关，跟物体运动的路径无关。

②重力势能改变量与零势能面的选取无关
③重力势能的改变量与路径无关
（3）重力势能的改变——重力做正功，重力势能减 小，重力做负功，重力势能增大（等值变化）
2、弹性势能（E p ）⇐弹性形变
发生形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，叫弹性势能，跟物体形变和材料有关。

三、动能定理
1． 动能定理的推导
物体只在一个恒力作用下，做直线运动
w ＝FS ＝m a ×a V V 22122- 即 w ＝21222
121mv mv - 推广： 物体在多个力的作用下、物体在做曲线运动、物体在变力的作用下
结论： 合力所做的功等于动能的增量 21222121mv mv w -=
合力做正功动能增加，合力做负功动能减小 注：动能定理表达式是一个标量式，不能在某一个方向上应用动能定理。

2．对外力做功与动能变化关系的理解：
外力对物体做正功，物体的动能增加，这一外力有助于物体的运动，是动力；外力对物体做负功，物体的动能减少，这一外力是阻碍物体的运动，是阻力，外力对物体做负功往往又称物体克服阻力做功． 功是能量转化的量度，外力对物体做了多少功；就有多少动能与其它形式的能发生了转化．所以外力对物体所做的功就等于物体动能的变化量．即
．
3．应用动能定理解题的步骤
（1）确定研究对象和研究过程。

和动量定理不同，动能定理的研究对象只能是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体间不能有相对运动。

（原因是：系统内所有内力的总冲量一定是零，而系统内所有内力做的总功不一定是零）。

（2）对研究对象受力分析。

（研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，含重力）。

（3）写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）
（4）写出物体的初、末动能。

按照动能定理列式求解。

四、动能定理的综合应用
1．应用动能定理巧求变力的功
如果我们所研究的问题中有多个力做功，其中只有一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较容易计算，研究对象本身的动能增量也比较容易计算时，用动能定理就可以求出这个变力所做的功。

2．应用动能定理简解多过程问题。

物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的过程（如加速、减速的过程），此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑。

3．利用动能定理巧求动摩擦因数4．利用动能定理巧求机车脱钩问题
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。

”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。

结合上述材料，下列说法不正确的是
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
2．如图，将三根长度、电阻都相同的导体棒首尾相接，构成一闭合的等边三角形线框，a、b、c为三个顶点，匀强磁场垂直于线框平面。

用导线将a、c两点接入电流恒定的电路中，以下说法正确的是（）
A．线框所受安培力为0
B．ac边与ab边所受安培力的大小相等
C．ac边所受安培力是ab边所受安培力的2倍
D．ac边所受安培力与ab、bc边所受安培力的合力大小相等
3．据中新网报道，中国自主研发的北斗卫星导航系统“北斗三号”第17颗卫星已于2018年11月2日在
西昌卫星发射中心成功发射．该卫星是北斗三号全球导航系统的首颗地球同步轨道卫星，也是北斗三号系统中功能最强、信号最多、承载最大、寿命最长的卫星．关于该卫星，下列说法正确的是
A．它的发射速度一定大于11.2 km/s
B．它运行的线速度一定不小于7.9 km/s
C．它在由过渡轨道进入运行轨道时必须减速
D．由于稀薄大气的影响，如不加干预，在运行一段时间后，该卫星的动能可能会增加
4．如图所示，b点为两等量异种点电荷+Q和－Q连线的中点，以+Q为圆心且过b点的虚线圆弧上有a、c 两点，a、c两点关于连线对称。

下列说法正确的是
A．a、b、c三点电势相等
B．电子在a、c两处受到的电场力相同
C．电子由a点沿虚线圆弧移到b点的过程中电势能一直减小
D．电子由a点沿虚线圆弧移到c点的过程中电势能先增加后减小
5．某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和理想降压变压器组成。

发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计。

它可绕水平轴OO'在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动。

矩形线圈通过滑环连接变压器。

R0表示输电线的电阻，其它部分电阻忽略不计。

以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是
A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小
B．经过半个周期，电压表读数为0
C．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt
D．当用户数目增多时，电压表的读数不变，电流表读数变大
6．如图所示，分别在M、N两点固定放置两个点电荷+Q和-2Q，以MN连线的中点O为圆心的圆周上有A、B、C、D四点，COD与MN垂直，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是( )
A．A点场强与B点场强相等
B．C点场强与D点场强相等
C．O点电势等于零
D．C点和D点电势相等
二、多项选择题
7．如图所示，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为R的半球形碗，碗口直径AB水平，O为球心，碗的内表面及碗口光滑。

右侧是一个足够长的固定光滑斜面。

一根不可伸长的轻质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球m1和物块m2，且m1＞m2。

开始时m1恰在A点，m2
在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接m1、m2的细绳与斜面平行且恰好伸直，C点是圆心O的正下方。

当m1由静止释放开始运动，则下列说法中正确的是（）
A．m2沿斜面上滑过程中，地面对斜面的支持力始终保持恒定
B．当m1运动到C点时，m1的速率是m2速率的倍
C．m1可能沿碗面上升到B点
D．在m1从A点运动到C点的过程中，m1与m2组成的系统机械能守恒
8．在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示．下列说法正确有（）
A．q1和q2带有异种电荷
B．x1处的电场强度为零
C．负电荷从x1移到x2，电势能减小
D．负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大
9．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙．一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R，不计空气阻力．设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（）
A．小球在同心圆轨道内运动过程中，机械能一定减小
B．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为
C．若小球在运动过程中机械能守恒，则v0一定不小于
D．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0一定大于
10．如图所示，电源的电动势E=2V，内阻r=2Ω，两个定值电阻阻值均为8Ω，平行板电容器的电容
C=3×10-6F，则( )
A．开关断开稳定时两极板间的电压4/3V
B．开关断开稳定时电容器的带电荷量4×10-6C
C．开关接通稳定时两极板间的电压生4/3V
D．开关接通稳定时电容器的带电量4×10-6C
三、实验题
11．某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。

在铁架台的顶端有一电磁铁，正下方某位置固定一光电门，电磁铁吸住直径为d的小铁球，此时球心与光电门的竖直距离为h（h＞＞d）。

断开电源，小球下落，通过光电门的挡光时间为t。

请回答下列问题：
(1)小球经过光电门时的速度表达式为______；
(2)该实验需要验证的表达式为______；（用题中字母表示，设重力加速度为g）。

(3)在实验过程中，多次改变h，重复实验，这样做可以______；
A．减小偶然误差
B．减小系统误差
C．使实验结论更具有普遍性
(4)实验中发现动能增加量△E k总是稍小于重力势能减少量△E P，增加下落高度后，则△E P-△E k将______
（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

12．如图示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。

利用该装置可以完成“探究功与速度的关系”的实验。

（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_____（选填选项前的字母）。

A．将长木板带滑轮的左端垫高
B．将长木板不带滑轮的右端垫高
在_____（选填选项前的字母）且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A．不挂重物
B．挂上重物
（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O．在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T．测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图2所示.实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg.从打O点到打某计数点的过程中，拉力对小车做的功W，打某计数点时小车的速度v.同时以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的v2﹣W图象.分析实验图象：该图线与斜率有关的物理量应是_____（选填选项前的字母）.
A．加速度 B．位移 C．质量 D．时间
四、解答题
13．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下.落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为75,当落到离地面30m的位置时开始制动,座舱均匀减速.重力加速度取10,不计空气阻力.
（1）求座舱下落的最大速度;
（2）求座舱下落的总时间;
（3）若座舱中某人用手托着重30N的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力.
14．如图为一半球壳形玻璃砖的截面图，球壳外圆半径R1=10cm，内圆半径R2=5cm，图中OO′为玻璃砖的中轴线.一束平行光以平行于OO′的方向从球壳的左侧射入沿OO′入射的光线经过×10－10s穿过玻璃砖，光在真空中传播速度为c=3×108m/s，有一部分到达内圆左表面时能从右侧射出玻璃砖.求：
①玻璃砖对光的折射率；
②若入射到外圆表面上A点的光线经外圆折射后，在内圆表面刚好发生全反射，则A点到OO′的距离为多少?
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C C D D D D
二、多项选择题
7．ABD
8．AC
9．BD
10．CD
三、实验题
11． gh= A 增大
12．B A C
四、解答题
13．（1）30m/s（2）5s．（3）75N．
14．①②
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
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2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，两个带等量的正电荷的小球 A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘的水平面上，P、N 是小球 A、B 的连线的水平中垂线上的两点，且 PO=ON.现将一个电荷量很小的带负电的小球 C(可视为质点)，由 P 点静止释放，在小球 C 向 N 点的运动的过程中，下列关于小球 C 的速度图象中，下列说法正确的是( )
A．小球 C 运动 v－t 图像可能是图①③
B．小球 C 运动 v－t 图像可能是图②④
C．小球 C 运动 v－t 图像可能是图③④
D．小球 C 运动 v－t 图像可能是图①②
2．如下图所示，ab间接入u=200sin100πtV的交流电源，理想变压器的原副线圈匝数比为2︰1，R t 为热敏电阻，且在此时的环境温度下R t=2Ω(温度升高时其电阻减小)，忽略保险丝L的电阻，电路中电表均为理想电表，电路正常工作，则
A．电压表的示数为100V
B．保险丝的熔断电流不小于25A
C．原副线圈交流电压的频率之比为2︰1
D．若环境温度升高，电压表示数减小，电流表示数减小，输入功率不变
3．如图所示，质量相同的甲、乙两小球用轻细线悬于同一点，在不同的平面内做圆周运动，两球做圆周运动的轨道在同一倒立的圆锥面上，悬点、两圆轨道的圆形、以及锥顶在同一竖直线上，且、将三等分。

则甲、乙两球运动的角速度之比为
A．1 B． C．2 D．
4．如图所示，静置的内壁光滑的绝缘漏斗处于方向竖直向上的匀强磁场中，漏斗内有两个质量均为m．电荷量分别为Q A、Q B的带正电小球，在水平面内沿图示方向在不同高度做匀速圆周运动，若漏斗倒壁与竖直方向的夹角为θ，小球的线速度均为v，则在小球做圆周运动的过程中(不计两个小球之间的相互作用力)
A．若Q A>Q B，则A球在B球的下方运动
B．无论Q A、Q B关系如何，A、B均能在同一轨道上运动
C．若Q A>Q B，则漏斗对A球的弹力大于对B球的弹力
D．无论Q A、Q B关系如何，均有漏斗对A球的弹力等于漏斗对B球的弹力
5．下列说法正确的是
A．物体的运动速度越大，加速度也一定越大
B．物体的运动速度变化越快，加速度越大
C．物体的运动速度变化量越大，加速度也一定越大
D．物体的运动速度越小，加速度也一定越小
6．如图，用硬铁丝弯成的光滑半圆环竖直放置，直径竖直，O为圆心，最高点B处固定一光滑轻质滑轮，质量为m的小环A穿在半圆环上。

现用细线一端拴在A上，另一端跨过滑轮用力F拉动，使A缓慢向上移动。

小环A及滑轮B大小不计，在移动过程中，关于拉力F以及半圆环对A的弹力N的说法正确的是（）
A．F逐渐增大B．N的方向始终指向圆心O
C．N逐渐变小D．N大小不变
二、多项选择题
7．下列说法中正确的是)_________.
A．只要气体的温度降低，就可以碱弱气体分子热运动的剧烈程度
B．气体的体积指的就是该气体所有分子体积之和
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量，其内能可能减小
E.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高
8．“嫦娥三号”携带“玉兔号”月球车首次实现月球软着陆和月面巡视勘察，并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测．“玉兔号”在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2；地球与月球均视为球体，其半径分别为R1、R2；地球表面重力加速度为g.则( )
A．月球表面的重力加速度为
B．月球与地球的质量之比为
C．月球与地球的第一宇宙速度之比为
D．“嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆周运动的周期为2π
9．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，把小钢球从平衡位置向左拉一段距离，放手让其运动。

从小钢球通过平衡位置开始计时，其振动图象如图所示，下列说法正确的是
A．钢球的振动周期为1s
B．在t0时刻弹簧的形变量为4cm
C．钢球振动半个周期，回复力做功为零
D．钢球振动一周期，通过的的路程等于10cm
E. 钢球振动方程x=5sin cm
10．如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其T﹣v2图象如图乙所示，则（）
A．轻质绳长为
B．当地的重力加速度为
C．当v2=c时，轻质绳的拉力大小为
D．只要v2≥b，小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为6a
三、实验题
11．一物体做匀加速直线运动，初速度为2 m/s，第4 s内的位移比第2 s内的位移多4 m，求：
(1)物体的加速度
(2)物体在2s内的位移
12．两位宁夏的同学利用假期分别去参观北京和海南，较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，并绘制了T2－L图象
(1)如图甲所示，去北京的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)．
(2)返回宁夏后，两位同学合作绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比＝
________.
（3）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值比当地的标准值偏小，可能是因为_____ A．摆球的质量偏大
B．摆动的偏角偏小
C．计算摆长时，把悬线长当作了摆长
D．测量周期时，将n次全振动误记成了（n＋1）次全振动
四、解答题
13．有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．若氢原子碰撞后发出一个光子，则速度v0至少需要多大?已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)．
14．如图所示，MV和PQ为水平方向足够长的两平行固定金属导轨，间距，电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度的匀强磁场垂直。

质量、电阻的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持良好接触，金属棒和导轨间的动摩擦因数u=0.2，导轨两端接有阻值为1Ω的电阻。

对金属棒施加恒力F，金属棒ab达到稳定状态时以速率匀速滑动，己知重力加速度。

（1）求通过r的电流的大小；。

（2）求对金属棒施加的恒力F的大小；
（3）撤去恒力F到金属棒停止滑动的过程中，电路总电阻产生的热量为2.4J，求金属棒ab在导轨上滑行的距离多大？
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6 答案 D B D D B D
二、多项选择题
7．ADE
8．BD
9．BCE
10．ACD
三、实验题
11．(1) (2)8m 12． (1)B (2)4:9 (3) C 四、解答题
13．
14．(1)0.4A；(2)1.28N；(3)2m。