2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第2講 動能定理及其應(yīng)用課時作業(yè)（含解析）

動能定理及其應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1A、B兩物體在光滑水平面上，分別在相同的水平恒力F作用下，由靜止開始通過相同的位移l.若A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，則在這一過程中()AA獲得動能較大BB獲得動能較大CA、B獲得動能一樣大D無法比較A、B獲得動能大小解析：由動能定理可知恒力F做功WFlmv20，因?yàn)镕、l相同，所以A、B獲得的動能一樣大，C正確答案：C2一個質(zhì)量為m的物體靜止放在光滑水平面上，在互成60°角的大小相等的兩個水平恒力作用下，經(jīng)過一段時間，物體獲得的速度為v，在力的方向上獲得的速度分別為v1、v2，如圖所示，那么在這段時間內(nèi)，其中一個力做的功為()A.mv2B.mv2C.mv2 D.mv2解析：在合力F的方向上，由動能定理得WFlmv2，某個分力做的功為W1F1lcos 30°lcos 30°Flmv2，B正確答案：B3用水平力F拉一物體，使物體在水平地面上由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，t1時刻撤去拉力F，物體做勻減速直線運(yùn)動，到t2時刻停止，其速度時間圖象如圖所示，且>.若拉力F做的功為W1，在0t1時間內(nèi)拉力F的平均功率為P1；0t2時間內(nèi)物體克服摩擦阻力Ff做的功為W2,克服摩擦力的平均功率為P2，則下列選項(xiàng)正確的是()AW1>W2，F(xiàn)2FfBW1W2，F(xiàn)>2FfCP1<P2，F(xiàn)>2FfDP1P2，F(xiàn)2Ff解析：對整個過程由動能定理可得W1W20，解得W1W2.由圖象可知，勻加速過程加速度大小a1大于勻減速過程的加速度大小a2，即>，F(xiàn)>2Ff，選項(xiàng)A、D錯誤，B正確；由于摩擦阻力作用時間大于水平力F作用時間，所以P1>P2，選項(xiàng)C錯誤答案：B4(2018·高考江蘇卷)從地面豎直向上拋出一只小球，小球運(yùn)動一段時間后落回地面忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖象是()解析：本題考查動能的概念和Ek­t圖象，意在考查考生的推理能力和分析能力小球做豎直上拋運(yùn)動時，速度vv0gt，根據(jù)動能Ekmv2得Ekm(v0gt)2，故圖象A正確答案：A5.如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一小球向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面設(shè)小球在斜面最低點(diǎn)A的速度為v，壓縮彈簧至C點(diǎn)時彈簧最短，C點(diǎn)距地面高度為h，則小球從A到C的過程中彈簧彈力做功是()Amghmv2 B.mv2mghCmgh D(mghmv2)解析：小球從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中，重力和彈簧的彈力對小球做負(fù)功，由于支持力與位移始終垂直，則支持力對小球不做功，由動能定理，可得WGWF0mv2，重力做的功為WGmgh，則彈簧的彈力對小球做的功為WFmghmv2，所以正確選項(xiàng)為A.答案：A二、多項(xiàng)選擇題6.如圖，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P.它沿容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則()Aa BaCN DN解析：質(zhì)點(diǎn)P下滑到最低點(diǎn)的過程中，由動能定理得mgRWmv2，則速度v，最低點(diǎn)的向心加速度a，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯誤；在最低點(diǎn)時，由牛頓第二定律得Nmgma，N，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤答案：AC7.(2019·遼寧五校聯(lián)考)在某一粗糙的水平面上，一質(zhì)量為2 kg的物體在水平恒定拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動一段時間后，拉力逐漸減小，且當(dāng)拉力減小到零時，物體剛好停止運(yùn)動，圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖象已知重力加速度g取10 m/s2.根據(jù)以上信息能精確得出或估算得出的物理量有()A物體與水平面間的動摩擦因數(shù)B合外力對物體所做的功C物體做勻速運(yùn)動時的速度D物體運(yùn)動的時間解析：物體做勻速直線運(yùn)動時，拉力F與滑動摩擦力Ff相等，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.35，A正確；減速過程由動能定理得WFWf0mv2，根據(jù)Fs圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積可以估算力F做的功WF，而Wfmgs，由此可求得合外力對物體所做的功，及物體做勻速運(yùn)動時的速度v，B、C正確；因?yàn)槲矬w做變加速運(yùn)動，所以運(yùn)動時間無法求出，D錯誤答案：ABC8.如圖所示為某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動小車的裝置當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機(jī)作用帶動小車前進(jìn)若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開始沿直線加速行駛，經(jīng)過時間t前進(jìn)的距離為x，且速度達(dá)到最大值vm.設(shè)這一過程中電動機(jī)的功率恒為P，小車所受阻力恒為Ff，那么這段時間內(nèi)()A小車做勻加速運(yùn)動B小車受到的牽引力逐漸減小C小車受到的合外力所做的功為PtD小車受到的牽引力做的功為Ffxmvm2解析：小車在運(yùn)動方向上受牽引力F和阻力Ff，因?yàn)関增大，P不變，由PFv，F(xiàn)Ffma，得出F逐漸減小，a也逐漸減小，當(dāng)vvm時，a0，故A錯誤，B正確；合外力做的功W外PtFfx，由動能定理得PtFfxmvm2，則牽引力做的功WFPtFfxmvm2，故C錯誤，D正確答案：BD能力題組一、選擇題9(2019·湖北名校聯(lián)考)如圖所示，一個可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從高H12 m處的A點(diǎn)由靜止沿光滑的軌道AB滑下，進(jìn)入半徑為r4 m的豎直圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)軌道與滑塊間的動摩擦因數(shù)處處相同，當(dāng)滑塊到達(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時，滑塊對軌道的壓力恰好為零，滑塊繼續(xù)沿CFB滑下，進(jìn)入光滑軌道BD，且到達(dá)高度為h的D點(diǎn)時速度為零，則h的值可能為(重力加速度大小g取10 m/s2)()A8 m B9 mC10 m D11 m解析：滑塊到達(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時對軌道壓力為零，由牛頓第二定律得mgm，得速度vC，設(shè)滑塊在BEC段上克服摩擦力做的功為W1，由動能定理得mg(H2r)W1mvC2，則W1mg(H2r)mvC2mg(Hr)，滑塊在CFB段克服摩擦力做的功W2滿足0<W2<W1，從C到D，由動能定理得mg(h2r)W2mvC2，代入得8 m<h<10 m，選項(xiàng)B正確答案：B10(2019·湖南郴州教學(xué)質(zhì)檢)如圖(a)所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為1×103 kg的汽車，正以10 m/s的速度向右勻速行駛，汽車前方的水平路段BC因粗糙程度與AB段不同引起阻力變化，汽車通過整個ABC路段的v­t圖象如圖(b)所示，t15 s時汽車剛好到達(dá)C點(diǎn)，并且已做勻速直線運(yùn)動，速度大小為5 m/s.運(yùn)動過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持不變，假設(shè)汽車在AB路段上運(yùn)動時所受的恒定阻力為Ff2 000 N，下列說法正確的是()A汽車在AB、BC段發(fā)動機(jī)的額定功率不變都是1×104 WB汽車在BC段牽引力增大，所以汽車在BC段的加速度逐漸增大C由題給條件不能求出汽車在BC段前進(jìn)的距離D由題所給條件可以求出汽車在8 m/s時加速度的大小解析：發(fā)動機(jī)的額定功率PFfv12 000×10 W2×104 W，選項(xiàng)A錯誤；由題圖(b)可知汽車在BC段做加速度減小的減速運(yùn)動，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)PFfv2可求解汽車在BC段上所受的阻力大小，根據(jù)動能定理PtFfxBCmv22mv12，可求解汽車在BC段前進(jìn)的距離，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律a，可以求出汽車在8 m/s時加速度的大小，選項(xiàng)D正確答案：D11.(多選)如圖所示為一滑草場某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin 37°0.6，cos 37°0.8)則()A動摩擦因數(shù)B載人滑草車最大速度為 C載人滑草車克服摩擦力做功為mghD載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g解析：對滑草車從坡頂由靜止滑下，到底端靜止的全過程，得mg·2hmgcos 45°·mgcos 37°·0，解得，選項(xiàng)A正確；對經(jīng)過上段滑道過程，根據(jù)動能定理得，mghmgcos 45°·mv2，解得v，選項(xiàng)B正確；載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh，選項(xiàng)C錯誤；載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為ag，選項(xiàng)D錯誤答案：AB二、非選擇題12.(2017·高考全國卷)為提高冰球運(yùn)動員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1(s1<s0)處分別設(shè)置一個擋板和一面小旗，如圖所示訓(xùn)練時，讓運(yùn)動員和冰球都位于起跑線上，教練員將冰球以速度v0擊出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板；冰球被擊出的同時，運(yùn)動員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時，運(yùn)動員至少到達(dá)小旗處假定運(yùn)動員在滑行過程中做勻加速運(yùn)動，冰球到達(dá)擋板時的速度為v1.重力加速度為g.求： (1)冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)；(2)滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動員的最小加速度解析：(1)設(shè)冰球的質(zhì)量為m，冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù)為，由動能定理得mgs0mv12mv02解得(2)冰球到達(dá)擋板時，滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動員中，剛好到達(dá)小旗處的運(yùn)動員的加速度最小設(shè)這種情況下，冰球和運(yùn)動員的加速度大小分別為a1和a2，所用的時間為t.由運(yùn)動學(xué)公式得v02v122a1s0v0v1a1ts1a2t2聯(lián)立式得a2答案：(1)(2)13(2019·黑龍江牡丹江一中模擬)如圖，半徑為R的光滑半圓形軌道ABC固定在豎直平面內(nèi)且與水平軌道CD相切于C 點(diǎn)，D端有一被鎖定的輕質(zhì)壓縮彈簧，彈簧左端連接在固定的擋板上，彈簧右端Q到C點(diǎn)的距離為2R.質(zhì)量為m的滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))從軌道上的P點(diǎn)由靜止滑下，剛好能運(yùn)動到Q點(diǎn)，并能觸發(fā)彈簧解除鎖定，然后滑塊被彈回，且剛好能通過圓軌道的最高點(diǎn)A.已知POC60°，求：(1)滑塊第一次滑至圓形軌道最低點(diǎn)C時所受軌道支持力；(2)滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)；(3)彈簧被鎖定時具有的彈性勢能解析：(1)設(shè)滑塊第一次滑至C點(diǎn)時的速度為vC，圓軌道C點(diǎn)對滑塊的支持力為FNPC過程：mgR(1cos 60°)mvC2C點(diǎn)：FNmgm解得FN2mg，方向豎直向上(2)對PCQ過程：mgR(1cos 60°)mg·2R0解得0.25.(3)A點(diǎn)：mgmQCA過程：EpmvA2mg·2Rmg·2R解得彈性勢能Ep3mgR.答案：(1)2mg，方向豎直向上(2)0.25(3)3mgR8