2019年高中物理 課下能力提升十八 第七章 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系（含解析）新人教版必修2

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1、動能和動能定理 [基礎(chǔ)練] 一、選擇題 1．(2016·南通高一檢測)關(guān)于動能概念及公式W＝Ek2－Ek1的說法中正確的是(　　) A．若物體速度變化，則動能一定變化 B．速度大的物體，動能一定大 C．W＝Ek2－Ek1表示功可以變成能 D．動能的變化可以用合力的功來度量 2．用起重機(jī)將質(zhì)量為m的物體勻速豎直吊起一段距離，對于此過程中作用在物體上的各力的做功情況，下列說法正確的是(　　) A．重力做正功，拉力做負(fù)功，合力做功為零 B．重力做負(fù)功，拉力做正功，合力做正功 C．重力做負(fù)功，拉力做正功，合力做功為零 D．重力不做功，拉力做正功，合力做正功 3．[多選]古有

2、守株待兔的寓言，設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身體重的打擊時即可致死，若兔子與樹樁作用時發(fā)生的位移為0.2 m，則被撞死的兔子其奔跑的速度可能為(g取10 m/s2)(　　) A．1 m/s B．1.5 m/s C．2 m/s D．2.5 m/s 4．如圖所示，小球以初速度v0從A點(diǎn)沿粗糙的軌道運(yùn)動到高為h的B點(diǎn)后沿原路返回，其返回途中仍經(jīng)過A點(diǎn)，則經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小為(　　) A. B. C. D. 二、非選擇題 5．(2016·揭陽高一檢測)如圖甲所示，質(zhì)量

3、為m＝1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn)，從t＝0時刻開始，物塊受到按圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用并向右運(yùn)動，第3 s末物塊運(yùn)動到B點(diǎn)時速度剛好為零，第5 s末物塊剛好回到A點(diǎn)，已知物塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10 m/s2。求： (1)A點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離； (2)水平力F在5 s內(nèi)對物塊所做的功。 6．如圖所示，AB為圓弧軌道，BC為水平直軌道，圓弧的半徑為R，BC的長度也是R。一質(zhì)量為m的物體，與兩個軌道間的動摩擦因數(shù)都為μ，當(dāng)它由軌道頂端A處從靜止開始下落，運(yùn)動到C處恰好停止，那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為多少？ [提能練] 一、選擇

4、題 1．有一質(zhì)量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn)，如圖所示，由于摩擦力的作用，木塊的運(yùn)動速率保持不變，則以下敘述正確的是(　　) A．木塊所受的合力為零 B．因木塊所受的力都不對其做功，所以合力的功為零 C．重力做的功和摩擦力做的功代數(shù)和為零 D．重力和摩擦力的合力為零 2．(2016·渭南高一檢測)質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運(yùn)動，起始點(diǎn)A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示。已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x，則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為(　　) A.mv－μmg(s＋x)

5、 B.mv－μmgx C．μmgs D．μmg(s＋x) 3．(2016·漢中高一檢測)同一個物體，分別沿兩個光滑斜面由B、C勻速提升到A。如圖所示，若沿兩個斜面的拉力分別為FB、FC。兩個過程中拉力做的功分別為WB、WC。則(　　) A．WB>WC　FBWC　FB＝FC D．WB＝WC　FB＝FC 4．[多選]如圖所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡(粗糙)底部A處由靜止開始運(yùn)動至高為h的坡頂B處，獲得速度為v，A、B之間的水平距離為x，重力加速度為g。下

6、列說法正確的是(　　) A．小車克服重力所做的功是mgh B．合外力對小車做的功是mv2 C．推力對小車做的功是mv2＋mgh D．阻力對小車做的功是mv2＋mgh－Fx 二、非選擇題 5．以20 m/s的初速度豎直上拋一小球，其質(zhì)量為0.5 kg，空氣阻力恒定，小球上升的最大高度為18 m。求： (1)小球上升過程中克服空氣阻力做的功。 (2)小球落回拋出點(diǎn)時的速度大小。 6．(2016·永州高一檢測)如圖所示，ABCD為同一豎直平面內(nèi)的軌道，其中BC水平，A點(diǎn)比BC高出10 m，BC長1 m，AB和CD軌道光滑。一質(zhì)量為1 kg的物體，從A點(diǎn)以4 m/s的速度開始

7、運(yùn)動，經(jīng)過BC后運(yùn)動到高出C點(diǎn)10.3 m的D點(diǎn)時速度為零。求：(g取10 m/s2) (1)物體與BC軌道間的動摩擦因數(shù)； (2)物體第5次經(jīng)過B點(diǎn)時的速度； (3)物體最后停止的位置(距B點(diǎn)多少米)。 答 案 [基礎(chǔ)練] 1．解析：選D　由Ek＝mv2可知，物體的動能由m和v共同決定，物體的速度大，動能不一定大，B錯誤；物體速度方向改變，大小不改變時，物體的動能不變化，A錯誤；動能定理表明物體動能的變化與合力的功有一定對應(yīng)關(guān)系，動能的變化可以用合力的功來度量，但并不說明功可以變成能，D正確，C錯誤。 2．解析：選C　物體上升，重力做負(fù)功，拉力做正功，A、D錯誤；物體

8、動能不變，由動能定理知，合力做功為零，B錯誤，C正確。 3．解析：選CD　設(shè)被撞死的兔子奔跑的最小速度為v，兔子的質(zhì)量為m，由動能定理得－mgx＝0－mv2，解得v＝2 m/s，故正確選項為C、D。 4．解析：選B　在從A到B的過程中，重力和摩擦力都做負(fù)功，根據(jù)動能定理可得mgh＋Wf＝mv，從B到A過程中，重力做正功，摩擦力做負(fù)功(因?yàn)槭茄卦贩祷?，所以兩種情況摩擦力做功大小相等)，根據(jù)動能定理可得mgh－Wf＝mv2，兩式聯(lián)立得再次經(jīng)過A點(diǎn)的速度為，B正確。 5．解析：(1)在3～5 s內(nèi)物塊在水平恒力F作用下由B點(diǎn)勻加速運(yùn)動到A點(diǎn)。設(shè)物塊的加速度為a，A點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離為x，時間間

9、隔t＝2 s，由牛頓第二定律得F－μmg＝ma 又x＝at2 解得 x＝4 m (2)設(shè)物塊回到A點(diǎn)時的速度為vA，則 v＝2ax 解得vA＝4 m/s 設(shè)整個過程中F做的功為WF，由動能定理得 WF－2μmgx＝mv－0 解得WF＝24 J 答案：(1)4 m　 (2)24 J 6．解析：設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB，物體從A到C的全過程，根據(jù)動能定理，有 mgR－WAB－μmgR＝0－0 解得WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR 答案：(1－μ)mgR [提能練] 1．解析：選C　木塊做曲線運(yùn)動，速度方向變化，加速度不為零，合力不為零，A錯誤

10、；速率不變，動能不變，由動能定理知，合力做的功為零，支持力始終不做功，重力做正功，所以重力做的功與摩擦力做的功代數(shù)和為零，但重力和摩擦力的合力不為零，C正確，B、D錯誤。 2．解析：選A　由動能定理得：－W－μmg(s＋x)＝0－mv，故物體克服彈簧彈力做功W＝mv－μmg(s＋x)，A正確。 3．解析：選B　設(shè)斜面高度為h，傾角為θ，物體的質(zhì)量為m。則根據(jù)平衡條件拉力F＝mgsin θ，由題圖知斜面AC的傾角θ較大，對應(yīng)的拉力FC較大；根據(jù)動能定理W－mgh＝0，即沿斜面勻速上升過程拉力做的功W＝mgh，故WB＝WC。所以選項B正確。 4．解析：選ABD　重力做功WG＝－mgh，A正確

11、；推力做功WF＝Fx＝mv2＋mgh－Wf，C錯誤；根據(jù)動能定理WF＋Wf＋WG＝mv2，即合外力做功mv2，B正確；由上式得阻力做功Wf＝mv2－WG－WF＝mv2＋mgh－Fx，D正確。 5．解析：(1)小球上升過程中有－mgh－Wf＝0－mv 解得：Wf＝10 J (2)設(shè)小球從最高點(diǎn)落回拋出點(diǎn)時的速度為vt 則mgh－Wf＝mv－0，得： vt＝8 m/s 答案：(1)10 J　(2)8 m/s 6．解析：(1)由動能定理得 －mg(h－H)－μmglBC＝0－mv 解得μ＝0.5 (2)物體第5次經(jīng)過B點(diǎn)時，已在BC軌道上運(yùn)動了4次，由動能定理得 mgH－μmg·4lBC＝mv－mv 解得v2＝4 m/s≈13.3 m/s (3)分析整個過程，由動能定理得 mgH－μmgl＝0－mv 解得l＝21.6 m 所以物體在ABCD軌道上來回運(yùn)動了10次后，還可以運(yùn)動1.6 m，故最后停止的位置離B點(diǎn)的距離為 2 m－1.6 m＝0.4 m 答案：(1)0.5　(2)13.3 m/s(或4 m/s)　(3)0.4 m 6