2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 課時(shí)提升作業(yè)十七 7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理 新人教版必修2.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 十七 動(dòng)能和動(dòng)能定理 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分) 1.質(zhì)量一定的物體 (　　) A.速度發(fā)生變化時(shí)其動(dòng)能一定變化 B.速度發(fā)生變化時(shí)其動(dòng)能不一定變化 C.速度不變時(shí)其動(dòng)能可能變化 D.動(dòng)能不變時(shí)其速度一定不變 【解析】選C。速度是矢量,速度變化時(shí)可能只有方向變化,而大小不變,動(dòng)能是標(biāo)量,所以速度只有方向變化時(shí),動(dòng)能不變;動(dòng)能不變時(shí),只能說(shuō)明速度大小不變,但速度方向不一定不變,故C正確。 2.關(guān)于動(dòng)能定理,下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A.在某過(guò)程中,外力做的總功等于各個(gè)力單獨(dú)做功的絕對(duì)值之和 B.只要有力對(duì)物體做功,物體的動(dòng)能就一定改變 C.動(dòng)能定理只適用于直線運(yùn)動(dòng),不適用于曲線運(yùn)動(dòng) D.動(dòng)能定理既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況 【解析】選D。外力做的總功等于各個(gè)力單獨(dú)做功的代數(shù)和,A錯(cuò)誤。根據(jù)動(dòng)能定理,決定動(dòng)能是否改變的是總功,而不是某一個(gè)力做的功,B錯(cuò)誤。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);既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況,C錯(cuò)誤,D正確。 3.一質(zhì)量為m的滑塊,以速度v在光滑水平面上向左滑行,從某一時(shí)刻起,在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,滑塊的速度變?yōu)?2v(方向與原來(lái)相反),在整段時(shí)間內(nèi),水平力所做的功為 (　　) A.32mv2 　　　 B.-32mv2 C.52mv2 D.-52mv2 【解析】選A。由動(dòng)能定理得 W=12m(-2v)2-12mv2=32mv2,選項(xiàng)A正確。 4.如圖所示,某人騎自行車下坡,坡長(zhǎng)l=500 m,坡高h(yuǎn)=8 m,人和車總質(zhì)量為100 kg,下坡時(shí)初速度為4 m/s,人不踏車的情況下,到達(dá)坡底時(shí)車速為10 m/s,g取 10 m/s2,則下坡過(guò)程中阻力所做的功為 (　　) A.-4 000 J　　　　 B.-3 800 J C.-5 000 J　　　 D.-4 200 J 【解析】選B。由動(dòng)能定理有 mgh+Wf=12m(vt2-v02),解得: Wf=-mgh+12m(vt2-v02)=-3 800 J,故B正確。 5.連接A、B兩點(diǎn)的弧形軌道ACB和ADB形狀相同,材料相同,粗糙程度相同,如圖所示,一個(gè)小物體由A以一定的初速度v開(kāi)始沿ACB軌道到達(dá)B的速度為v1;若由A以大小相同的初速度v沿ADB軌道到達(dá)B的速度為v2。比較v1和v2的大小有 (　　) A.v1>v2 B.v1=v2 C.v1v2。 6.如圖所示,小球以初速度v0從A點(diǎn)沿粗糙的軌道運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返回,其返回途中仍經(jīng)過(guò)A點(diǎn),則經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小為 (　　) A.v02-4gh B.4gh-v02 C.v02-2gh D.2gh-v02 【解析】選B。從A到B過(guò)程中,重力和摩擦力都做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理可得mgh+Wf=12mv02,從B到A過(guò)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(dòng)能定理可得mgh-Wf=12mv2,兩式聯(lián)立得,再次經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度為4gh-v02,故選B。 二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 7.(10分)如圖甲所示,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(kāi)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: (1)A與B間的距離。 (2)水平力F在5 s內(nèi)對(duì)物塊所做的功。 【解析】(1)根據(jù)題目條件及題圖乙可知,物塊在從B返回A的過(guò)程中,在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),即 F-μmg=ma。 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知:xAB=12at2 代入數(shù)據(jù)解得:xAB=4 m。 (2)物塊在前3 s內(nèi)動(dòng)能改變量為零,由動(dòng)能定理得: W1-Wf=0,即W1-μmgxAB=0 則前3 s內(nèi)水平力F做的功為W1=8 J 根據(jù)功的定義式W=Fl得,水平力F在第3～5 s時(shí)間內(nèi)所做的功為W2=FxAB=16 J 則水平力F在5 s內(nèi)對(duì)物塊所做的功為 W=W1+W2=24 J。 答案:(1)4 m　(2)24 J 8.(14分)如圖所示,質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)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)處有一根光滑的細(xì)釘,已知OP=L2,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。求: (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)若初速度變?yōu)関0′=3gL,其他條件均不變,則小球從A到B的過(guò)程中克服空氣阻力做了多少功? 【解析】(1)小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)B,則在最高點(diǎn)有mg=mv2L2,小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率v=gL2。 (2)由動(dòng)能定理得:-mgL+L2=12mv2-12mv02, 則v0=7gL2。 (3)空氣阻力是變力,設(shè)小球從A到B克服空氣阻力做功為Wf,由動(dòng)能定理得: -mg(L+L2)-Wf=12mv2-12mv02, 解得:Wf=114mgL。 答案:(1)gL2　(2)7gL2　(3)114mgL 1.(10分)如圖所示,半徑為R的光滑半球固定在水平面上,現(xiàn)用一個(gè)方向與球面始終相切的拉力F把質(zhì)量為m的小物體(可看作質(zhì)點(diǎn))沿球面從A點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到最高點(diǎn)B,在此過(guò)程中,拉力做的功為 (　　) A.πFR　　B.πmgR　　C.π2mgR　　D.mgR 【解析】選D。小物體在緩慢(勻速)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力和拉力F做功,根據(jù)動(dòng)能定理:W拉-mgR=ΔEk=0,則拉力做功W拉=mgR,D正確。 2.(10分)(多選)(2018全國(guó)卷Ⅲ) 地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過(guò)豎井運(yùn)送到地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過(guò)程,它們變速階段加速度的大小都相同:兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對(duì)于第①次和第②次提升過(guò)程 (　　) 導(dǎo)學(xué)號(hào)38026176 A.礦車上升所用的時(shí)間之比為4∶5 B.電機(jī)的最大牽引力之比為2∶1 C.電機(jī)輸出的最大功率之比為2∶1 D.電機(jī)所做的功之比為4∶5 【解析】選A、C。由圖象可知圖線①過(guò)程所用時(shí)間為2t0,由于兩次提升的高度相同,圖線①②與x軸圍成的面積相等可知圖線②過(guò)程所用時(shí)間為2.5t0,因此礦車上升所用時(shí)間之比為4∶5,A對(duì);由于它們的變速階段加速度大小相同,電機(jī)的最大牽引力相等,B錯(cuò);由Pm=Fv可知,F最大,v最大時(shí),P最大,F相等,vm之比為2∶1,所以最大功率之比為2∶1,C對(duì);電機(jī)做功W提供礦石的重力勢(shì)能和動(dòng)能,據(jù)動(dòng)能定理W-mgh=ΔEk,由于提升高度相同,ΔEk=0,所以做功相等,D錯(cuò),故選A、C。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　(多選)(2018武漢高一檢測(cè))質(zhì)量為1 kg的物體靜止在水平粗糙的地面上,在一水平外力F的作用下運(yùn)動(dòng),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(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 B.物體運(yùn)動(dòng)的位移為13 m C.物體在前3 m運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度為3 m/s2 D.x=9 m時(shí),物體的速度為32 m/s 【解析】選A、C、D。由Wf=Ffx對(duì)應(yīng)圖乙可知,物體與地面之間的滑動(dòng)摩擦力Ff= 2 N,由Ff=μmg可得μ=0.2,A正確;由WF=Fx對(duì)應(yīng)圖乙可知,前3 m內(nèi),拉力F1= 5 N,3～9 m內(nèi)拉力F2=2 N,物體在前3 m內(nèi)的加速度a1=F1-Ffm=3 m/s2,C正確;由動(dòng)能定理得:WF-Ffx=12mv2可得:x=9 m時(shí),物體的速度為v=32 m/s,D正確;物體的最大位移x m=WFFf=13.5 m,B錯(cuò)誤。 3.(20分)如圖所示,AB是固定于豎直平面內(nèi)的14光滑圓弧軌道,末端B處的切線方向水平。一物體P(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓弧最高點(diǎn)A處由靜止釋放,滑到B端飛出,落到地面上的C點(diǎn)。測(cè)得C點(diǎn)和B點(diǎn)的水平距離OC=L,B點(diǎn)距地面的高度OB=h?，F(xiàn)在軌道下方緊貼B端安裝一個(gè)水平傳送帶,傳送帶的右端與B點(diǎn)的距離為L(zhǎng)2。當(dāng)傳送帶靜止時(shí),讓物體P從A處由靜止釋放,物體P沿軌道滑過(guò)B點(diǎn)后又在傳送帶上滑行并從傳送帶右端水平飛出,仍落在地面上的C點(diǎn)。 導(dǎo)學(xué)號(hào)38026177 (1)求物體P與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 (2)若傳送帶驅(qū)動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)傳送帶以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。再把物體P從A處由靜止釋放,物體P落在地面上。設(shè)著地點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為x,求出x可能的范圍。 【解析】(1)無(wú)傳送帶時(shí),物體由B運(yùn)動(dòng)到C,做平拋運(yùn) 動(dòng),設(shè)物體在B點(diǎn)的速度為vB,則 L=vBt h=12gt2 解得:vB=Lg2h 有傳送帶時(shí),設(shè)物體離開(kāi)傳送帶時(shí)的速度為v2,則有: L2=v2t -μmgL2=12mv22-12mvB2 解得:μ=3L8h。 (2)物體在傳送帶上全程減速時(shí),離開(kāi)傳送帶的末速度vⅠ=L2g2h,則x min=L 物體在傳送帶上全程加速時(shí),離開(kāi)傳送帶的末速度為 vⅡ,由動(dòng)能定理有 μmgL2=12mvⅡ2-12mvB2, 得:vⅡ=vB2+μgL=L27g2h。 則xmax=L2+vⅡ2hg=1+72L 故L≤x≤1+72L。 答案:(1)3L8h　(2)L≤x≤1+72L