山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時規(guī)范練16 動能定理及其應(yīng)用 新人教版

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1、課時規(guī)范練16動能定理及其應(yīng)用基礎(chǔ)對點練1.(單物體動能定理)(2018湖北八校高三聯(lián)考)物體靜止在光滑水平面上,先對物體施加一水平向右的恒力F1,經(jīng)時間t撤去F1,立即再對它施加一水平向左的恒力F2,又經(jīng)時間3t物體回到出發(fā)點,在這一過程中,F1、F2分別對物體做的功W1、W2之間的關(guān)系是()A.W1W2=11B.W1W2=23C.W1W2=95D.W1W2=97答案D解析設(shè)恒力F1作用t后物體的速度為v1,恒力F2又作用3t后物體的速度為v2,則物體在恒力F1作用t后的位移x1=,物體在恒力F2作用3t后的位移x2=3t,由題意知x1=-x2,整理得v1=-v2,由動能定理得,W1=,W2

2、=,則,故選項D正確。2.(單物體動能定理)(2018河南鄭州質(zhì)檢)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A的速度為v,壓縮彈簧至C點時彈簧最短,C點距地面高度為h,不計小球與彈簧碰撞過程中的能量損失,則彈簧被壓縮至C點的過程,彈簧對小球做的功為()A.mgh-mv2B.mv2-mghC.mgh+mv2D.mgh答案A解析小球從A點運動到C點的過程中,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WG+WF=0-mv2,重力做功為WG=-mgh,則彈簧的彈力對小球做功為WF=mgh-mv2

3、,所以正確選項為A。3.(多選)(單物體動能定理向心力)(2016全國卷,20)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P。它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中,克服摩擦力做的功為W。重力加速度大小為g。設(shè)質(zhì)點P在最低點時,向心加速度的大小為a,容器對它的支持力大小為FN,則()A.a=B.a=C.FN=D.FN=答案AC解析質(zhì)點P由靜止滑到最低點過程由動能定理得mgR-W=mv2在最低點時有a=聯(lián)立解得a=,由牛頓第二定律得FN-mg=m聯(lián)立解得FN=,所以選項A、C正確,B、D錯誤。4.(多選)(單物體動能定理圖象理解)(2018遼寧五校聯(lián)考)

4、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動,當(dāng)運動一段時間后,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.物體做勻速運動時的速度D.物體運動的時間答案ABC解析物體做勻速直線運動時,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WF+Wf=0-mv2,根據(jù)F-x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Wf=-mgx

5、,由此可求得合外力對物體所做的功,及物體做勻速運動時的速度v,B、C正確;因為物體做變加速運動,所以運動時間無法求出,D錯誤。5.(多過程單物體動能定理)(2018河北衡水中學(xué)模擬)有兩條滑道平行建造,左側(cè)相同而右側(cè)有差異,一個滑道的右側(cè)水平,另一個的右側(cè)是斜坡。某滑雪者保持一定姿勢坐在雪橇上不動,從h1高處的A點由靜止開始沿傾角為的雪道下滑,最后停在與A點水平距離為s的水平雪道上。接著改用另一個滑道,還從與A點等高的位置由靜止開始下滑,結(jié)果能沖上另一個傾角為的雪道上h2高處的E點停下。若動摩擦因數(shù)處處相同,且不考慮雪橇在路徑轉(zhuǎn)折處的能量損失,則()A.動摩擦因數(shù)為tan B.動摩擦因數(shù)為C.

6、傾角一定大于D.傾角可以大于答案B解析第一次停在水平滑道上的某點,由動能定理得mgh1-mgcos-mgs=0,由幾何關(guān)系知+s=s,化簡得mgh1-mgs=0,解得=,A錯誤,B正確;在AB段由靜止下滑,說明mgcosmgsin,故,則雪橇不能停在E點,所以C、D錯誤。6.(單物體動能定理圖象理解)地震引起的海嘯會給人們帶來巨大的損失。某中學(xué)的部分學(xué)生組成了一個課題小組,對海嘯的威力進(jìn)行了模擬研究,他們設(shè)計了如下的模型:如圖甲所示,在水平地面上放置一個質(zhì)量為m=4 kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力(模擬海嘯)作用下運動,推力F隨位移x變化的圖象如圖乙所示,已知物體與地面之間的動摩擦

7、因數(shù)為=0.5,重力加速度g取10 m/s2,則()A.運動過程中物體的最大加速度為15 m/s2B.在距出發(fā)點3.0 m位置時物體的速度達(dá)到最大C.整個過程中推力對物體做功180 JD.物體在水平地面上運動的最大位移是10 m答案D解析由牛頓第二定律有F-mg=ma,當(dāng)推力F=100N時,物體加速度最大,為20m/s2,選項A錯誤;由題圖乙可得推力F隨位移x變化的關(guān)系為F=100-25x(N),物體速度最大時,加速度為零,則F=mg,解得x=3.2m,即在距出發(fā)點3.2m位置時物體的速度達(dá)到最大,選項B錯誤;由F-x圖象中圖線與坐標(biāo)軸所圍的“面積”表示功可知,推力對物體做功WF=Fx0=20

8、0J,選項C錯誤;由動能定理有WF-mgxm=0,代入數(shù)據(jù)得xm=10m,即物體在水平面上運動的最大位移是10m,選項D正確。7.(變力做功用動能定理)(2018寧夏石嘴山第三次模擬)質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端,在豎直平面內(nèi)作半徑為R的圓周運動,運動過程中小球受到空氣阻力的作用。設(shè)某一時刻小球通過軌道的最低點,此時繩子的張力為7mg,此后小球繼續(xù)做圓周運動,經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點,則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功為()A.0.25mgRB.0.3mgRC.0.5mgRD.mgR答案C解析最低點7mg-mg=,則最低點速度為v1=。最高點mg=,則最高點速度為v2=,由動能定理得-2m

9、gR+Wf=mv22-mv12,解得Wf=-mgR,故克服空氣阻力做功Wf=mgR,故選項C正確,ABD錯誤。8.(多選)(單物體動能定理圖象理解)質(zhì)量為1 kg的物體在水平粗糙的地面上受到一水平外力F作用運動,如圖甲所示,外力F和物體克服摩擦力Ff做的功W與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10 m/s2。下列分析正確的是()A.物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.2B.物體運動位移為13 mC.前3 m運動過程中物體的加速度為3 m/s2D.x=9 m時,物體速度為3 m/s答案ACD解析由Wf=Ffx對應(yīng)圖乙中的b可知,物體與地面之間的滑動摩擦力Ff=2N,由Ff=mg可得=0.2,

10、選項A正確;由WF=Fx對應(yīng)圖乙a可知,前3m內(nèi),拉力F1=5N,39m內(nèi)拉力F2=2N,物體在前3m內(nèi)的加速度a1=3m/s2,選項C正確;由動能定理得WF-Ffx=mv2可得x=9m時,物體的速度為v=3m/s,選項D正確;設(shè)物體運動的最大位移為xm,由動能定理得WF-Ffxm=0,即物體的最大位移xm=13.5m,選項B錯誤。素養(yǎng)綜合練9.如圖甲所示,長為20 m的水平軌道AB與半徑R=3 m的豎直半圓軌道BC在B處相連接,有一質(zhì)量為1 kg的滑塊(大小不計)從A處由靜止開始受水平向右的力F作用,F的大小隨位移變化關(guān)系如圖乙所示,滑塊與AB間的動摩擦因數(shù)為0.4,g取10 m/s2。(1

11、)求滑塊在水平軌道AB上運動前10 m過程中所需的時間;(2)求滑塊到達(dá)B處時的速度大小;(3)若滑塊到達(dá)B處時撤去力F,滑塊沿半圓軌道內(nèi)側(cè)上滑,并恰好能到達(dá)最高點C,則滑塊在半圓軌道上克服摩擦力所做的功是多少。答案(1)1 s(2)10 m/s(3)25 J解析(1)在前10m內(nèi):F1-mg=ma1x1=a1解得t1=1s。(2)滑塊從A到B的過程中,由動能定理得F1x1-F2x3-mgx=解得vB=10m/s。(3)滑塊恰好能到達(dá)C點,則mg=m滑塊從B到C的過程中,由動能定理得Wf-mg2R=解得Wf=-25J,即克服摩擦力做功為25J。10.(2018甘肅張掖三次診斷)物塊放在水平面上

12、,在恒力的作用下由靜止從A點出發(fā),經(jīng)時間t運動到B點,此時撤去拉力,結(jié)果物塊再運動t時間速度為零。已知物塊的質(zhì)量為m,拉力與水平面的夾角為,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度為g。求:(1)拉力F的大小;(2)整個過程物塊克服摩擦力做的功。答案(1)(2)解析(1)根據(jù)題意知,物塊先做初速度為零的勻加速運動,再做勻減速運動到末速度為零,設(shè)加速階段的加速度大小為a1,減速階段的加速度為a2,由于加速階段時間與減速階段時間相等,所以a1=a2撤去拉力后mg=ma2所以a1=a2=g拉力作用下做加速運動時Fcos-(mg-Fsin)=ma2解得:F=(2)物塊從A運動到B的位移為x=a1t2=

13、gt2由動能定理知Fxcos-Wf=0所以克服摩擦力做功的大小為:Wf=11.(2018陜西西安六校聯(lián)考)如圖所示,AB是傾角=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(可以看成質(zhì)點)從直軌道上的P點由靜止釋放,結(jié)果它能在兩軌道間做往返運動。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。求:(1)物體做往返運動的整個過程中在AB軌道上通過的總路程;(2)最終當(dāng)物體通過圓弧軌道最低點E時,對圓弧軌道的壓力大小;(3)為使物體能順利到達(dá)圓弧軌道的最高點D,釋放點距B點的距離L至少多大?答案(1)(2)(3-)mg(3)解析(1)對整體過程,由動能定理得mgRcos-mgcoss=0所以物體在AB軌道上通過的總路程s=。(2)最終物體以B(還有B關(guān)于OE的對稱點)為最高點,在圓弧底部做往復(fù)運動,對BE過程,由動能定理得mgR(1-cos)=在E點,由牛頓第二定律得FN-mg=m解得FN=(3-)mg。由牛頓第三定律知,在最低點E,物體對圓弧軌道的壓力大小(3-)mg。(3)物體剛好到D點,由牛頓第二定律有mg=m對全過程由動能定理得mgLsin-mgcosL-mgR(1+cos)=解得L=。9