2019年高考物理一輪復習 第五章 機械能及其守恒定律 第2講 動能定理及其應用練習.doc

第2講 動能定理及其應用板塊三限時規(guī)范特訓時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中 16為單選，710為多選)1若物體在運動過程中受到的合外力不為0，則()A物體的動能不可能總是不變的B物體的加速度一定變化C物體的速度方向一定變化D物體所受的合外力做的功可能為0答案D解析當合外力不為0時，若物體做勻速圓周運動，則動能不變，合外力做的功為0，A錯誤，D正確；當F恒定時，加速度就不變，B、C錯誤。2一個質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運動，反彈后的速度大小與碰撞前相同，則碰撞前后小球速度變化量的大小v和碰撞過程中小球的動能變化量Ek為()Av0 Bv12 m/sCEk1.8 J DEk10.8 J答案B解析速度是矢量，規(guī)定反彈后速度方向為正，則v6 m/s(6 m/s)12 m/s，故B正確，A錯誤；動能是標量，速度大小不變，動能不變，則Ek0，C、D錯誤。3. 如圖所示，質(zhì)量為m的鋼制小球，用長為l的細線懸掛在O點。將小球拉至與O點等高的C點后由靜止釋放。小球運動到最低點B時對細線的拉力為2mg，若在B點用小錘頭向左敲擊小球一下，瞬間給它補充機械能E，小球就能恰好擺到與C點等高的A點。設(shè)空氣阻力只與運動速度相關(guān)，且運動速度越大空氣阻力就越大。則以下關(guān)系正確的是()AE>mglBE<mglCEmglD.mgl<E<mgl答案A解析設(shè)小球由C點到B點的運動過程中克服空氣阻力做功Wf1，由動能定理知，mglWf1mv，在B點，由牛頓第二定律知：Tmgm，其中T2mg，由以上各式可得Wf1mgl。在B點給小球補充機械能即動能后，小球恰好運動到A點，由動能定理知：mglWf20，由以上各式得Emgl(Wf2Wf1)，由題意知，上升過程中的速度大于下降過程中的速度，所以Wf2>Wf1，即E>mgl，A正確。4. 如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離地面高H處由靜止開始釋放，落到地面后繼續(xù)陷入泥中h深度而停止，設(shè)小球受到空氣阻力為f，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A小球落地時動能等于mgHB小球陷入泥中的過程中克服泥的阻力所做的功小于剛落到地面時的動能C整個過程中小球克服阻力做的功等于mg(Hh)D小球在泥土中受到的平均阻力為mg答案C解析小球從靜止開始釋放到落到地面的過程，由動能定理得mgHfHmv，A錯誤；設(shè)泥對小球的平均阻力為f0，小球陷入泥中的過程，由動能定理得mghf0h0mv，解得f0hmghmv，f0mg，B、D錯誤；全過程應用動能定理可知，整個過程中小球克服阻力做的功等于mg(Hh)，C正確。52017山西一模由兩種不同材料拼接成的直軌道ABC，B為兩種材料的分界線，長度>。先將ABC按圖甲方式搭建成傾角為的斜面，讓一小物塊(可看作質(zhì)點)從斜面頂端由靜止釋放，經(jīng)時間t小物塊滑過B點；然后將ABC按圖乙方式還搭建成傾角為的斜面，同樣將小物塊從斜面頂端由靜止釋放，小物塊經(jīng)相同時間t滑過B點。則小物塊()A與AB段的動摩擦因數(shù)比與BC段的動摩擦因數(shù)大B兩次滑到B點的速率相同C兩次從頂端滑到底端所用的時間相同D兩次從頂端滑到底端的過程中摩擦力做功相同答案D解析對小物塊在斜面上由牛頓第二定律mgsinmgcosma，agsingcosg(sincos)。對于題圖甲的情況，從A到B過程，a1t2g(sin1cos)t2，對于題圖乙的情況，從C到B的過程，a2t2g(sin2cos)t2，因為>，所以1<2，即物塊與AB段的動摩擦因數(shù)比與BC段的動摩擦因數(shù)小，A錯誤。由勻加速直線運動位移公式xt，可知兩次運動過程位移大的平均速度大、末速度大，故題圖甲的情況到B的速率更大些，B錯誤。兩次從頂端滑到底端的過程中摩擦力做功都為Wf1mgcos2mgcos，所以圖甲和圖乙兩種情況摩擦力做功相等，故D正確。由于摩擦力做功相等，重力做功相等，根據(jù)動能定理可知，兩次滑動中物塊到達底端速度相等，則題圖甲t1，題圖乙t2，因<，v1>v2，所以t1<t2，即題圖乙到達底端的時間較長，C錯誤。62017甘肅模擬如圖甲所示，一質(zhì)量為4 kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開始運動，推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示，已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.5，取g10 m/s2，則下列說法正確的是()A物體先做加速運動，推力撤去時開始做減速運動B物體在水平地面上運動的最大位移是10 mC物體運動的最大速度為2 m/sD物體在運動中的加速度先變小后不變答案B解析當推力小于摩擦力時物體就開始做減速運動，A錯誤；由題圖乙中圖線與x軸所圍面積表示推力對物體做的功得，推力做的功為W4100 J200 J，根據(jù)動能定理有Wmgxm0，得xm10 m，B正確；當推力與摩擦力平衡時，加速度為零，速度最大，由題圖乙得F10025x(N)，當Fmg20 N時x3.2 m，由動能定理得：(10020)xmgxmv，解得物體運動的最大速度為vm8 m/s，C錯誤；物體運動中當推力由100 N減小到20 N的過程中，加速度逐漸減小，當推力由20 N減小到0的過程中，加速度又反向增大，推力為0時加速度達最大，此后加速度不變，故D錯誤。7如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動。已知當子彈相對木塊靜止時，木塊前進距離為L，子彈進入木塊的深度為s，若木塊對子彈的阻力F視為恒定，則下列關(guān)系中正確的是()AFLMv2BFsmv2CFsmv(Mm)v2DF(Ls)mvmv2答案ACD解析根據(jù)動能定理，對子彈：F(Ls)mv2mv知，D正確；對木塊：FLMv2，A正確；由以上二式相加后整理可得Fsmv(Mm)v2，C正確，B錯誤。82017湖南省十三校聯(lián)考有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑，斜面與物體間的動摩擦因數(shù)0.5，其動能Ek隨離開斜面底端的距離x變化的圖線如圖所示，g取10 m/s2，不計空氣阻力，則以下說法正確的是()A斜面的傾角30B物體的質(zhì)量為m0.5 kgC斜面與物體間的摩擦力大小f2 ND物體在斜面上運動的總時間t2 s答案BC解析由動能定理F合xEk知Ekx圖象的斜率表示合外力，則上升階段斜率為mgsinmgcos5，下降階段斜率為mgsinmgcos1，聯(lián)立得tan，即37，m0.5 kg，故A錯誤，B正確。物體與斜面間的摩擦力為fmgcos2 N，故C正確。上升階段由Ekx圖象的斜率知合力為F15 N，由F1ma1，則a110 m/s2，t1，Ek1mv25，聯(lián)立得t11 s，同理，下降階段合力為F21 N，由F2ma2，則a22 m/s2，t2，Ek2mv5，聯(lián)立得t2 s，則tt1t2(1) s，故D錯誤。9. 2017湖北沙市模擬如圖所示，將質(zhì)量m01 kg的重物B懸掛在輕繩的一端，并放置在傾角為30、固定在水平地面的斜面上，輕繩平行于斜面，重物B與斜面間的動摩擦因數(shù)。輕繩跨過質(zhì)量不計的光滑定滑輪，其另一端系一質(zhì)量m0.5 kg的小圓環(huán)A，圓環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，滑輪中心與直桿的距離為l4 m。現(xiàn)將圓環(huán)A從與定滑輪等高處由靜止釋放，不計空氣阻力，直桿和斜面足夠長，g取10 m/s2。下列判斷正確的是()A圓環(huán)下降的過程中，輕繩的張力大小始終等于10 NB圓環(huán)能下降的最大距離為hm mC圓環(huán)速度最大時，輕繩與直桿的夾角為30D若增加圓環(huán)質(zhì)量使m1 kg，再重復題述過程，則圓環(huán)在下降過程中，重力做功的功率一直在增大答案BD解析由題圖可知，一開始豎直方向圓環(huán)A只受重力，所以圓環(huán)A先向下做加速運動，后做減速運動，直至停止，重物B也是先加速后減速，而重物B受到的重力、支持力和摩擦力都保持不變，所以繩子對重物B的拉力必定是變化的，故A錯誤；設(shè)圓環(huán)A下降的最大距離為hm，則重物B上升的距離為h1(l)sin30，對圓環(huán)A和重物B組成的系統(tǒng)，由動能定理得mghmm0gh1m0gh1cos300，解得hm m，故B正確；當圓環(huán)A在下滑過程中受力平衡時速度最大，則此時重物B的加速度也是0，繩子的拉力就等于重物B的重力向下的分力與摩擦力的和，即FTm0gsin30m0gcos3010 N，設(shè)此時拉圓環(huán)A的繩子與豎直方向的夾角是，則在豎直方向上有FTcosmg，代入數(shù)據(jù)解得60，故C錯誤；若增加圓環(huán)A的質(zhì)量使m1 kg，再重復題述過程，則圓環(huán)A的重力大于重物B的重力沿斜面向下的分力與摩擦力的和，則圓環(huán)A將一直向下做加速運動，其重力做功的功率一直增大，故D正確。102016青島模擬如圖所示，一個小球(視為質(zhì)點)從H12 m高處，由靜止開始沿光滑彎曲軌道AB進入半徑R4 m的豎直圓環(huán)內(nèi)側(cè)，且與圓環(huán)的動摩擦因數(shù)處處相等，當?shù)竭_圓環(huán)頂點C時，剛好對軌道壓力為零；然后沿CB圓弧滑下，進入光滑弧形軌道BD，到達高度為h的D點時速度為零，則h的值可能為()A10 m B9.5 m C8.5 m D8 m答案BC解析小球到達圓環(huán)頂點C時，剛好小球?qū)壍缐毫榱?，在C點，由重力充當向心力，則根據(jù)牛頓第二定律得：mgm，開始小球從H12 m高處，由靜止開始通過光滑弧形軌道AB，因此在小球上升到頂點C時，根據(jù)動能定理得：mg(H2R)Wfmv2，得Wf2mg。列出從C到D的動能定理：mg(2Rh)Wf0mv2，由于摩擦力做功，所以上升過程平均速度比下降過程平均速度大，對軌道的壓力大、摩擦力大，所以0<Wf<Wf，解得8 m<h<10 m，所以B、C正確。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)112017山東萊州模擬(15分)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內(nèi)，其彎曲部分是由兩個半徑均為R0.2 m的半圓平滑對接而成(圓的半徑遠大于細管內(nèi)徑)，軌道底端D點與粗糙的水平地面相切?，F(xiàn)有一輛質(zhì)量為m1 kg的玩具小車以恒定的功率從E點由靜止開始出發(fā)，經(jīng)過一段時間t4 s后，出現(xiàn)了故障，發(fā)動機自動關(guān)閉，小車在水平地面繼續(xù)運動并進入“S”形軌道，從軌道的最高點飛出后，恰好垂直撞在固定斜面B上的C點，C點與下半圓的圓心O等高。已知小車與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.1，ED之間的距離為x010 m，斜面的傾角為30。求：(g取10 m/s2)(1)小車到達C點時的速度大小為多少？(2)在A點小車對軌道的壓力大小是多少，方向如何？(3)小車的恒定功率是多少？答案(1)4 m/s(2)10 N方向豎直向上(3)5 W解析(1)把小車在C點的速度分解為沿水平方向的分速度vA和沿豎直方向的分速度vy，有v2g3R，vC，解得vC4 m/s。(2)由(1)知小車在A點的速度大小vAvCsin302 m/s，因為vA>，小車對外軌有壓力，軌道對小車的作用力豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律有mgFNm，解得FN10 N，根據(jù)牛頓第三定律得，小車對軌道的壓力的大小FNFN10 N，方向豎直向上。(3)從E到A的過程中，由動能定理可得Ptmgx0mg4Rmv，解得P5 W。12. 2017廣西南寧一模(15分)如圖所示，AB是傾角為30的粗糙直軌道，BCD是光滑的圓弧軌道，AB恰好在B點與圓弧相切，圓弧的半徑為R。一個質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點)從直軌道上的P點由靜止釋放，結(jié)果它能在兩軌道上做往返運動。已知P點與圓弧的圓心O等高，物體與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。(1)求物體對圓弧軌道最大壓力的大??；(2)求物體滑回軌道AB上距B點的最大距離；(3)釋放點距B點的距離L應滿足什么條件，才能使物體順利通過圓弧軌道的最高點D?答案(1)3mg(1)(2)R(3)LR解析(1)根據(jù)幾何關(guān)系可得PBR從P點到E點根據(jù)動能定理，有mgRmgcosPBmv0代入數(shù)據(jù)解得vE在E點，根據(jù)牛頓第二定律有FNmgm解得FN3mg(1)。(2)設(shè)物體滑回到軌道AB上距B點的最大距離為x，根據(jù)動能定理，有mg(BPx)sinmgcos(BPx)0代入數(shù)據(jù)解得xR。(3)物體剛好到達最高點D時，有mgm解得v從釋放點到最高點D的過程，根據(jù)動能定理，有mg(LsinRRcos)mgcosLmv20代入數(shù)據(jù)解得LR所以只有LR，物體才能順利通過圓弧軌道的最高點D。