(新課標(biāo))河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第5章 第2講 動(dòng)能定理
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1、 第2講 動(dòng)能定理 知識(shí)一 動(dòng)能 1.公式:Ek=mv2,式中v為瞬時(shí)速度. 2.矢標(biāo)性 動(dòng)能是標(biāo)量,只有正值,動(dòng)能與速度的方向無關(guān). 3.動(dòng)能的變化量 ΔEk=mv-mv. 動(dòng)能具有相對性,其數(shù)值與參考系的選取有關(guān),一般以地面為參考系. 知識(shí)二 動(dòng)能定理 1.內(nèi)容 合外力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化. 2.表達(dá)式 W=ΔEk=mv-mv. 3.功與動(dòng)能的關(guān)系 (1)W>0,物體的動(dòng)能增加. (2)W<0,物體的動(dòng)能減少. (3)W=0,物體的動(dòng)能不變. 4.適用條件 (1)動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng). (2)既
2、適用于恒力做功,也適用于變力做功. (3)力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時(shí)作用,也可以不同時(shí)作用. (1)如果物體所受的合外力為零,那么,合外力對物體做的功一定為零.(√) (2)物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一定變化.() (3)物體的動(dòng)能不變,所受的合外力必定為零.() 1.(多選)關(guān)于動(dòng)能的理解,下列說法正確的是( ) A.動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式,凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能 B.物體的動(dòng)能總為正值 C.一定質(zhì)量的物體動(dòng)能變化時(shí),速度一定變化,但速度變化時(shí),動(dòng)能不一定變化 D.動(dòng)能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài) 【解析】 動(dòng)能是運(yùn)動(dòng)物
3、體都具有的能量,是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式,A對;動(dòng)能是標(biāo)量,總是正值,B對;由Ek=mv2可知當(dāng)m恒定時(shí),Ek變化,速率一定變化,速度一定變化,但當(dāng)速度方向變化速率不變(如勻速圓周運(yùn)動(dòng))時(shí)動(dòng)能不變,C對;動(dòng)能不變,物體不一定處于平衡狀態(tài),如勻速圓周運(yùn)動(dòng),D錯(cuò). 【答案】 ABC 2.木球從水面上方某位置由靜止開始自由下落,落入水中又繼續(xù)下降一段距離后速度減小到零.把木球在空中下落過程叫做Ⅰ過程,在水中下落過程叫做Ⅱ過程.不計(jì)空氣和水的摩擦阻力.下列說法中正確的是( ) A.第Ⅰ階段重力對木球做的功等于第Ⅱ階段木球克服浮力做的功 B.第Ⅰ階段重力對木球做的功大于第Ⅱ階段木球克服浮力做的功
4、 C.第Ⅰ、第Ⅱ階段重力對木球做的總功和第Ⅱ階段合力對木球做的功的代數(shù)和為零 D.第Ⅰ、第Ⅱ階段重力對木球做的總功等于第Ⅱ階段木球克服浮力做的功 【解析】 根據(jù)動(dòng)能定理,全過程合外力做功為零,所以,只有D項(xiàng)正確. 【答案】 D 3.汽車沿平直的公路以恒定功率P從靜止開始啟動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間t達(dá)到最大速度v,若所受阻力始終不變,則在這段時(shí)間內(nèi)( ) A.汽車牽引力恒定 B.汽車牽引力做的功為Pt C.汽車加速度不斷增大 D.汽車牽引力做的功為mv2 【解析】 由功率定義和牛頓第二定律可得:-f=ma,即汽車做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),直到速度達(dá)到最大,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;由動(dòng)能定
5、理可得:Pt-Wf=mv2,汽車牽引力做的功為Pt,大于mv2,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 B 4.(2008廣東高考)一個(gè)25 kg的小孩從高度為3.0 m的滑梯頂端由靜止開始滑下,滑到底端時(shí)的速度為2.0 m/s.取g=10 m/s2,關(guān)于力對小孩做的功,以下結(jié)果正確的是( ) A.合外力做功50 J B.阻力做功500 J C.重力做功500 J D.支持力做功50 J 【解析】 重力做功WG=mgh=25103 J=750 J,C錯(cuò);小孩所受支持力方向上的位移為零,故支持力做的功為零,D錯(cuò);合外力做的功W合=Ek-0,即W合=mv2=2522
6、J=50 J,A項(xiàng)正確;WG-W阻=Ek-0,故W阻=mgh-mv2=750 J-50 J=700 J,B項(xiàng)錯(cuò)誤. 【答案】 A 5.(多選)(2011新課標(biāo)全國高考)一質(zhì)點(diǎn)開始時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng),從某時(shí)刻起受到一恒力作用.此后,該質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能可能( ) A.一直增大 B.先逐漸減小至零,再逐漸增大 C.先逐漸增大至某一最大值,再逐漸減小 D.先逐漸減小至某一非零的最小值,再逐漸增大 【解析】 當(dāng)恒力方向與質(zhì)點(diǎn)原來速度方向相同時(shí),質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能一直增大,故A正確.當(dāng)恒力方向與質(zhì)點(diǎn)原來速度方向相反時(shí),速度先逐漸減小到零再逐漸增大,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能也先逐漸減小到零再逐漸增大,故B正確.當(dāng)
7、恒力方向與原來質(zhì)點(diǎn)的速度方向夾角大于90時(shí),將原來速度v0分解為平行恒力方向的vy、垂直恒力方向的vx,如圖(1),vy先逐漸減小至零再逐漸增大,vx始終不變.v=,質(zhì)點(diǎn)速度v先逐漸減小至vx再逐漸增大,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能先減小至某一非零的最小值,再逐漸增大,故D正確.當(dāng)恒力方向與v0方向夾角小于90時(shí),如圖(2),vy一直增大,vx始終不變,質(zhì)點(diǎn)速度v逐漸增大.動(dòng)能一直增大,沒有其他情況,故C錯(cuò)誤. 圖(1) 圖(2) 【答案】 ABD 考點(diǎn)一 [39] 對動(dòng)能定理的理解 一、動(dòng)能定理公式中體現(xiàn)的三個(gè)關(guān)系 1.?dāng)?shù)量關(guān)系:即合外力所做的功與物體動(dòng)能的變化具有等量代
8、換關(guān)系.可以通過計(jì)算物體動(dòng)能的變化,求合力的功,進(jìn)而求得某一力的功. 2.單位相同:國際單位都是焦耳. 3.因果關(guān)系:合外力的功是物體動(dòng)能變化的原因. 二、動(dòng)能定理敘述中外力的含意 定理中所說的“外力”既可以是重力、彈力、摩擦力,也可以是電場力、磁場力或其他力. ——————[1個(gè)示范例]—————— (多選) 圖5-2-1 如圖5-2-1所示,電梯質(zhì)量為M,在它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體.電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開始豎直向上加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)上升高度為H時(shí),電梯的速度達(dá)到v,則在這個(gè)過程中,以下說法中正確的是( ) A.電梯地板對物體的支持力所做的功等于 B.
9、電梯地板對物體的支持力所做的功大于 C.鋼索的拉力所做的功等于+MgH D.鋼索的拉力所做的功大于+MgH 【解析】 以物體為研究對象,由動(dòng)能定理得WN-mgH=mv2,即WN=mgH+mv2,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.以系統(tǒng)為研究對象,由動(dòng)能定理得 WT-(m+M)gH=(M+m)v2,即WT=(M+m)v2+(M+m)gH>+MgH,選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 【答案】 BD ——————[1個(gè)預(yù)測例]—————— (多選)質(zhì)量為m的物體在水平力F的作用下由靜止開始在光滑地面上運(yùn)動(dòng),前進(jìn)一段距離之后速度大小為v,再前進(jìn)一段距離使物體的速度增大為2v,則( ) A.第
10、二過程的速度增量等于第一過程的速度增量 B.第二過程的動(dòng)能增量是第一過程動(dòng)能增量的3倍 C.第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做的功 D.第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的2倍 【解析】 由題意知,兩個(gè)過程中速度增量均為v,A正確;由動(dòng)能定理知:W1=mv2,W2=m(2v)2-mv2=mv2,故B正確,C、D錯(cuò)誤. 【答案】 AB 考點(diǎn)二 [40] 應(yīng)用動(dòng)能定理求變力的功 應(yīng)用動(dòng)能定理求變力做功時(shí)應(yīng)注意的問題 1.所求的變力的功不一定為總功,故所求的變力的功不一定等于ΔEk. 2.合外力對物體所做的功對應(yīng)物體動(dòng)能的變化,而不是對應(yīng)物體的動(dòng)能. 3.若有多個(gè)力
11、做功時(shí),必須明確各力做功的正負(fù),待求的變力的功若為負(fù)功,可以設(shè)克服該力做功為W,則表達(dá)式中應(yīng)用-W;也可以設(shè)變力的功為W,則字母W本身含有負(fù)號. ——————[1個(gè)示范例]—————— 圖5-2-2 如圖5-2-2所示,質(zhì)量為m的小球用長為L的輕質(zhì)細(xì)線懸于O點(diǎn),與O點(diǎn)處于同一水平線上的P點(diǎn)處有一個(gè)光滑的細(xì)釘,已知OP=,在A點(diǎn)給小球一個(gè)水平向左的初速度v0,發(fā)現(xiàn)小球恰能到達(dá)跟P點(diǎn)在同一豎直線上的最高點(diǎn)B.則: (1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率? (2)若不計(jì)空氣阻力,則初速度v0為多少? (3)若初速度v0=3,則小球在從A到B的過程中克服空氣阻力做了多少功? 【審題指導(dǎo)】
12、解答此題應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)小球恰能到達(dá)B點(diǎn)的臨界條件. (2)細(xì)釘光滑、不計(jì)空氣阻力,小球在運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功. (3)v0=3時(shí),仍是恰能過最高點(diǎn)B. 【解析】 (1)小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)B, 有mg=m,得vB=. (2)從A→B由動(dòng)能定理得 -mg(L+)=mv-mv 可求出v0=. (3)由動(dòng)能定理得-mg(L+)-Wf=mv-mv可求出Wf=mgL. 【答案】 (1) (2) (3)mgL ——————[1個(gè)預(yù)測例]—————— 圖5-2-3 (多選)(2013沈陽二中檢測)如圖5-2-3所示,質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動(dòng)下,從山
13、坡(粗糙)底部A處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B,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 【解析】 小車克服重力做功W=Gh=mgh,A正確;由動(dòng)能定理,小車受到的合外力做的功等于小車動(dòng)能的增量,W合=ΔEk=mv2,B選項(xiàng)正確;由動(dòng)能定理,W合=W推+W重+W阻=mv2,所以推力做的功W推=mv2-W阻-W重=mv2+mgh-W阻,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;阻力對小車做的功W阻=mv2-W推-W重=mv2+m
14、gh-Fx,D選項(xiàng)正確. 【答案】 ABD 考點(diǎn)三 [41] 動(dòng)能定理與F-x圖象綜合問題 解決物理圖象問題的基本步驟 (1)觀察題目給出的圖象,弄清縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義. (2)根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式. (3)將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系式相對比,找出圖線的斜率、截距、圖線的交點(diǎn)、圖線下的面積所對應(yīng)的物理意義,分析解答問題.或者利用函數(shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量. ——————[1個(gè)示范例]—————— 圖5-2-4 2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)女子10米(即跳臺(tái)距
15、水面10 m)跳臺(tái)比賽中,我國小將陳若琳技壓群芳奪得冠軍.設(shè)運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m=50 kg,其體形可等效為長度L=1.0 m,直徑d=0.3 m的圓柱體,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)她跳起到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),她的重心離跳臺(tái)臺(tái)面的高度為0.70 m,在從起跳到接觸水面過程中完成一系列動(dòng)作,入水后水的等效阻力F(不包括浮力)作用于圓柱體的下端面,F(xiàn)的數(shù)值隨入水深度y變化的函數(shù)圖象如圖5-2-4所示,該直線與F軸相交于F=2.5mg處,與y軸相交于y=h(某一未知深度)處,為了確保運(yùn)動(dòng)員的安全,水池必須有一定的深度,已知水的密度ρ=1103kg/m3,g取10 m/s2,根據(jù)以上的數(shù)據(jù)估算: (1)起跳瞬間所做的功;
16、 (2)從起跳到接觸水面過程的時(shí)間; (3)跳水池至少應(yīng)為多深?(保留兩位有效數(shù)字) 【解析】 (1)起跳瞬間做功W=mgh1,h1=0.70 m-=0.2 m,代入數(shù)據(jù)得W=100 J. (2)從起跳到接觸水面為豎直上拋運(yùn)動(dòng),mv=mgh1,代入數(shù)據(jù)得v0=2 m/s,據(jù)位移公式:-h(huán)2=v0t-gt2,h2=10 m,代入數(shù)據(jù)得t=1.63 s. (3)由F-y圖象可知,阻力F隨y均勻變化,故平均阻力為.從起跳到入水至最低點(diǎn),設(shè)水池至少深為h,根據(jù)功能定理得W+mg(h2+h)---F浮(h-L)=0-0, 式中F?。溅裧V=ρgL 代入數(shù)據(jù)得h=6.6 m. 【答案】 (1
17、)100 J (2)1.63 s (3)6.6 m ——————[1個(gè)預(yù)測例]—————— 圖5-2-5 (2014大連一中檢測)某物體同時(shí)受到兩個(gè)在同一直線上的力F1、F2的作用,由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng),力F1、F2與位移x的關(guān)系圖象如圖5-2-5所示,在物體開始運(yùn)動(dòng)后的前4.0 m內(nèi),物體具有最大動(dòng)能時(shí)對應(yīng)的位移是( ) A.2.0 m B.1.0 m C.3.0 m D.4.0 m 【解析】 由圖知x=2.0 m時(shí),F(xiàn)合=0,此前F合做正功而此后F合做負(fù)功,故x=2.0 m時(shí)動(dòng)能最大. 【答案】 A 圖象所圍“面積”的
18、意義 (1)v-t圖:由公式x=vt可知,vt圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體的位移. (2)a-t圖:由公式Δv=at可知,a-t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體速度的變化量. (3)F-x圖:由公式W=Fx可知,F(xiàn)-x圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功. (4)P-t圖:由公式W=Pt可知,P-t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功. 動(dòng)能定理在多過程中的應(yīng)用技巧 一、優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理的典型問題 1.不涉及加速度、時(shí)間的問題. 2.有多個(gè)物理過程且不需要研究整個(gè)過程中的中間狀態(tài)的問題. 3.變力做功的問題. 4.含有F、s、m、v、W、Ek等物理量的力學(xué)問題.
19、 二、解題步驟 1.選取研究對象,明確它的運(yùn)動(dòng)過程. 2.分析研究對象的受力情況和各力的做功情況: ―→―→―→―→ 3.明確物體在過程的始末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1和Ek2. 4.列出動(dòng)能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解題方程,進(jìn)行求解. ——————[1個(gè)示范例]—————— 如圖5-2-6所示裝置由AB、BC、CD三段軌道組成,軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接,其中軌道AB、CD段是光滑的,水平軌道BC的長度x=5 m,軌道CD足夠長且傾角θ=37,A、D兩點(diǎn)離軌道BC的高度分別為h1=4.30 m、h2=1.35 m.現(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放.已知小滑塊
20、與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8.求: 圖5-2-6 (1)小滑塊第一次到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度大??; (2)小滑塊第一次與第二次通過C點(diǎn)的時(shí)間間隔; (3)小滑塊最終停止的位置距B點(diǎn)的距離. 【審題指導(dǎo)】 解答該題應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)AB、CD段是光滑的,BC段是不光滑的. (2)從A→B→C→D的過程中,重力做功為mg(h1-h(huán)2). (3)物體在CD上做勻變速直線運(yùn)動(dòng).利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求第一次與第二次過C點(diǎn)的時(shí)間間隔. 【規(guī)范解答】 (1)小滑塊從A→B→C→D過程中,由動(dòng)能定理得: mg(h1
21、-h(huán)2)-μmgx=mv-0 將h1、h2、x、μ、g代入得:vD=3 m/s (2)小滑塊從A→B→C過程中,由動(dòng)能定理得mgh1-μmgx=mv 將h1、x、μ、g代入得:vC=6 m/s 小滑塊沿CD段上滑的加速度大小 a=gsin θ=6 m/s2 小滑塊沿CD段上滑到最高點(diǎn)的時(shí)間 t1==1 s 由對稱性可知小滑塊從最高點(diǎn)滑回C點(diǎn)的時(shí)間t2=t1=1 s 故小滑塊第一次與第二次通過C點(diǎn)的時(shí)間間隔t=t1+t2=2 s (3)對小滑塊運(yùn)動(dòng)全過程應(yīng)用動(dòng)能定理,設(shè)小滑塊在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的總路程為x總 有:mgh1=μmgx總 將h1、μ代入得x總=8.6 m
22、,故小滑塊最終停止的位置距B點(diǎn)的距離為 2x-x總=1.4 m 【答案】 (1)3 m/s (2)2 s (3)1.4 m (1)應(yīng)用動(dòng)能定理解決多過程問題時(shí),要根據(jù)題目所求解的問題選取合適的過程,可以分過程,也可以整過程一起研究.值得注意的是雖然我們列式時(shí)忽略了中間復(fù)雜過程,但不能忽略對每個(gè)過程的分析. (2)在運(yùn)動(dòng)過程中,物體受到的某個(gè)力可能是變化的或分階段存在的,應(yīng)用動(dòng)能定理列式時(shí)要注意這種力做功的表達(dá)方式. ——————[1個(gè)方法練]—————— 一質(zhì)量為2 kg的鉛球從離地面2 m高處自由下落,陷入沙坑中2 cm深處,如圖5-2-7所示,求沙子對鉛球的平
23、均阻力(g=10 m/s2). 圖5-2-7 【解析】 小球的運(yùn)動(dòng)包括自由落體運(yùn)動(dòng)和陷入沙坑減速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)過程,知道初末態(tài)動(dòng)能和運(yùn)動(dòng)位移,應(yīng)選用動(dòng)能定理解決,處理方法有兩種: 解法一 分段列式:鉛球自由下落過程中,設(shè)小球落到沙面時(shí)速度為v,則:mgH=mv2 v== m/s=2 m/s. 鉛球陷入沙坑過程中,只受重力和阻力f作用,由動(dòng)能定理得:mgh-fh=0- f==N=2 020 N 解法二 全程列式:全過程都有重力做功,進(jìn)入沙中又有阻力做功. 所以W總=mg(H+h)-fh 由動(dòng)能定理得:mg(H+h)-fh=0-0 故:f== N=2 020 N 【答案
24、】 2 020 N ⊙動(dòng)能定理求恒力的功 1. 圖5-2-8 (2014青島二中檢測)如圖5-2-8所示,質(zhì)量為m的物塊,在恒力F的作用下,沿光滑水平面運(yùn)動(dòng),物塊通過A點(diǎn)和B點(diǎn)的速度分別是vA和vB,物塊由A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,力F對物塊做的功W為( ) A.W>mv-mv B.W=mv-mv C.W=mv-mv D.由于F的方向未知,W無法求出 【解析】 對物塊由動(dòng)能定理得:W=mv-mv,故選項(xiàng)B正確. 【答案】 B ⊙動(dòng)能定理求變力的功 2.一個(gè)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(yùn)動(dòng),反彈后的
25、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Δv和碰撞過程中墻對小球做功的大小W為( ) A.Δv=0 B.Δv=12 m/s C.W=1.8 J D.W=10.8 J 【解析】 取末速度的方向?yàn)檎较?,則v2=6 m/s,v1=-6 m/s,速度變化Δv=v2-v1=12 m/s,A錯(cuò)誤,B正確;小球與墻碰撞過程中,墻對小球的作用力所做的功,由動(dòng)能定理得W=m(v-v)=0,故C、D均錯(cuò)誤. 【答案】 B 3. 圖5-2-9 (2014黃岡中學(xué)模擬)如圖5-2-9所示,木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng).木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置,木板上的物塊始
26、終相對于木板靜止.在這一過程中,物塊的重力勢能增加了2 J.用FN表示物塊受到的支持力,用Ff表示物塊受到的摩擦力.在此過程中,以下判斷正確的是( ) A.FN和Ff對物塊都不做功 B.FN對物塊做功為2 J,F(xiàn)f對物塊不做功 C.FN對物塊不做功,F(xiàn)f對物塊做功為2 J D.FN和Ff對物塊所做功的代數(shù)和為0 【解析】 由做功的條件可知:只要有力,并且物塊沿力的方向有位移,那么該力就對物塊做功.由受力分析知,支持力FN做正功,但摩擦力Ff方向始終和速度方向垂直,所以摩擦力不做功.由動(dòng)能定理W-mgh=0,故支持力FN做功為mgh,B正確. 【答案】 B ⊙動(dòng)能定理應(yīng)用
27、于拋體運(yùn)動(dòng)
4.
圖5-2-10
(2011山東高考)如圖5-2-10所示,將小球a從地面以初速度v0豎直上拋的同時(shí),將另一相同質(zhì)量的小球b從距地面h處由靜止釋放,兩球恰在處相遇(不計(jì)空氣阻力).則( )
A.兩球同時(shí)落地
B.相遇時(shí)兩球速度大小相等
C.從開始運(yùn)動(dòng)到相遇,球a動(dòng)能的減少量等于球b動(dòng)能的增加量
D.相遇后的任意時(shí)刻,重力對球a做功功率和對球b做功功率相等
【解析】 對b球,由=gt2得t= ,vb=gt=.以后以初速度勻加速下落.對a球,=v0t-gt2得v0=,在處,va=v0-gt=0,以后從處自由下落.故落地時(shí)間tb 28、誤.相遇時(shí)vb=,va=0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.從開始運(yùn)動(dòng)到相遇,根據(jù)動(dòng)能定理可知,a球動(dòng)能減少,b球動(dòng)能增加,選項(xiàng)C正確.相遇之后,重力對b球做功的功率Pb=mgvb=mg(+gt),重力對a球做功的功率Pa=mg(va+gt)=mggt,Pb>Pa,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
【答案】 C
⊙動(dòng)能定理與圖象的綜合
5.如圖5-2-11甲所示,一質(zhì)量為m=1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn),從t=0時(shí)刻開始,物塊受到按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用并向右運(yùn)動(dòng),第3 s末物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為0,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(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,(g取10 m/s2)求:
29、
圖5-2-11
(1)A與B間的距離;
(2)水平力F在5 s內(nèi)對物塊所做的功.
【解析】 (1)在3 s~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(dòng)到A點(diǎn),設(shè)加速度為a,A與B間的距離為x,則F-μmg=ma
得a=2 m/s2
x=at2=4 m.
(2)設(shè)物塊回到A點(diǎn)時(shí)的速度為vA,
由v=2ax 得vA=4 m/s
設(shè)整個(gè)過程中F做的功為WF,
由動(dòng)能定理得:WF-2μmgx=mv
解得:WF=24 J.
【答案】 (1)4 m (2)24 J
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