• 157.00 KB
  • 2021-05-26 发布

2019-2020学年高中物理能力导练二十动能和动能定理含解析 人教版必修2

  • 10页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
能力导练二十 动能和动能定理 基础巩固 ‎1.(多选)关于运动物体所受的合外力与物体的动能的变化,下列说法正确的是(  )‎ A.若运动物体所受的合外力不为零,则物体的动能一定变化 B.若运动物体所受的合外力为零,则物体的动能肯定不变 C.若运动物体的动能保持不变,则该物体所受合外力一定为零 D.若运动物体所受合外力不为零,则该物体一定做变速运动,其动能可能不变 解析:若物体所受合外力为零,则合外力一定不做功,物体的动能一定不发生变化,B正确;物体所受合外力不为零,物体必做变速运动,但合外力不一定做功,如匀速圆周运动中物体所受的合外力只改变速度方向,不改变速度大小,合外力不做功,物体动能不变,A、C错误,D正确.‎ 答案:BD ‎2.一个人站在阳台上,以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率(  )‎ A.上抛球最大 B.下抛球最大 C.平抛球最大 D.一样大 解析:三个小球重力做功相等,初速度大小相等,根据动能定理可知,落地时的速率一样大,D选项正确.‎ 答案:D 10‎ 图1‎ ‎3.如图1所示,质量为m的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力的k倍,物块与转轴OO′相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速缓慢增加到一定值时,物块即将在转台上滑动,在物块由静止到相对滑动前瞬间的过程中,转台的摩擦力对物块做的功为(  )‎ A.0 B.2πkmgR C.2kmgR D.0.5kmgR 解析:物块随转台做圆周运动,摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律可知,kmg=m,根据动能定理可知,摩擦力做功增加物块的动能,W=mv2=0.5kmgR,D选项正确.‎ 答案:D ‎4.质量m=2 kg的物体以50 J的初动能在粗糙的水平面上滑行,其动能变化与位移关系如图2所示,则物体在水平面上的滑行时间t为(  )‎ 图2‎ A.5 s B.4 s C.2 s D.2 s 解析:由动能定理和图数据得mv02=F阻l,‎ 即50 J=F阻×10 m,F阻=5 N,‎ 10‎ v0= = m/s= m/s,‎ a== m/s2=2.5 m/s2,‎ 故t== s=2 s.‎ 答案:C 图3‎ ‎5.(2019年江苏省南通市如皋市二模)如图3所示,D、E、F、G为地面上距离相等的四点,三个质量相同的小球A、B、C分别在E、F、G的正上方不同高度处,以相同的水平初速度向左抛出,最后均落到D点.若不计空气阻力,则可判断A、B、C三个小球(  )‎ A.在空中运动时间之比为1∶3∶5‎ B.初始离地面的高度之比为1∶3∶5‎ C.在空中运动过程中重力的平均功率之比为1∶2∶3‎ D.从抛出到落地过程中,动能的变化量之比为1∶2∶3‎ 解析:小球抛出后做平抛运动,设小球的水平速度为v;A.由题意知,小球在水平方向的位移之比xA∶xB∶xC=1∶2∶3,小球在水平方向做匀速直线运动,x=v t,则小球的运动时间之比tA∶tB∶tC=1∶2∶3,故A错误;B.小球在竖直方向上做自由落体运动,h=gt2,则抛出点的高度之比hA∶hB∶hC=tA2∶tB2∶tC2=1∶4∶9,故B错误;C.重力的平均功率P=,重力平均功率之比PA∶PB∶PC=∶∶=1∶2∶3,故C正确;D.由动能定理得,动能的变化量ΔEk=mgh,从抛出到落地过程中,动能的变化量之比为ΔEkA∶ΔEkB∶ΔEkC=hA∶hB∶hC=1∶4∶9,故D错误;故选C.‎ 答案:C 10‎ ‎6.(多选)一人用力把质量为1 kg的物体由静止提高1 m,使物体获得2 m/s的速度,则(g取10 m/s2)(  )‎ A.人对物体做的功为12 J B.合外力对物体做的功为2 J C.合外力对物体做的功为12 J D.物体克服重力做的功为10 J 解析:克服重力做功WG克=mgh=10 J,D正确;合外力做功,W合=ΔEk=mv2-0,W合=2 J;B正确;W合=W人-WG克得W人=12 J,A正确.‎ 答案:ABD ‎7.如图4所示,DO是水平面,AB是斜面,初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到A点时速度刚好为零.如果将斜面改为AC,让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点时的速度也刚好为零,则物体具有的初速度(已知物体与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同且不为零)(  )‎ 图4‎ A.大于v0 B.等于v0‎ C.小于v0 D.取决于斜面的倾角 解析:斜面AB、AC与水平面间的夹角分别为α、β,物体沿DBA滑动时,合力做的功为W1=-mgh-μmgsDB-(μmgcosα)sBA=-mgh-μmgsDO,同理可得当物体沿DCA滑动时,合力做的功为W2=-mgh-μmgSDO,即两次合力做的功相等.根据动能定理W合=ΔEk可得,两次物体动能变化也相等,因此当物体沿DCA滑到A点速度为零时,物体具有的初速度也等于v0,故正确选项为B.‎ 10‎ 答案:B ‎8.速度为v的子弹,恰可穿透一块固定的木板,子弹穿透木板时所受阻力视为不变,如果子弹速度为2v,则可穿透多少块同样的固定木板(  )‎ A.2块 B.3块 C.4块 D.8块 解析:设每块木板厚为d,‎ 由动能定理得:-fd=0-mv2‎ ‎-fd′=0-m(2v)2‎ d′=4d,C正确.‎ 答案:C 综合应用 ‎9.(多选)一个物体从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端,已知物体的初动能为E,它返回到斜面底端的速度为v,克服摩擦力做功为,若物体以2E的初动能冲上斜面,则有(  )‎ A.返回斜面底端时的速度大小为v B.返回斜面底端时的动能为E C.返回斜面底端时的动能为 D.物体两次往返克服摩擦力做功相同 解析:由题意可知,第二次初动能是第一次的2倍,两次上滑加速度相同,据推导公式可得s2=2s1,则Wf2=2Wf1=E,回到底端时动能也为E,从而推知返回底端时的速度大小为v.‎ 10‎ 答案:AB ‎10.一起重机由静止开始以加速度a匀加速提起质量为m的重物(忽略钢绳的重力),当重物的速度为v1时,起重机允许输出的功率达到最大值P,此后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度v2匀速上升为止.设重物上升高度为h,则下列说法中正确的是(  )‎ A.钢绳的最大拉力为 B.钢绳的最大拉力为 C.重物的动能增量为mah D.起重机对重物做功为mv22‎ 解析:匀加速提升重物时钢绳拉力最大,且等于匀加速结束时的拉力,由P=Fv得Fm=,所以A错误,B正确;由题意知重物先做匀加速运动后做加速度减小的加速运动,而ma是匀加速过程的合外力,所以动能的增量不等于mah,故C错误;整个过程起重机对重物做功为W,根据动能定理W-mgh=mv22,所以D错误.‎ 答案:B ‎11.(多选)如图5甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图5乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等,则(  )‎ 图5‎ A.0~t1时间内F的功率逐渐增大 10‎ B.t2时刻物块A的加速度最大 C.t2时刻后物块A做反向运动 D.t3时刻物块A的动能最大 解析:由题图可分析出,在0-t1时间内,F小于fm,物体一直处于静止状态,A选项错误;t2时的动力F最大,故加速度最大,B选项正确;t2-t3时间之间,加速度减小,但仍然沿F方向做加速直线运动,故C错误.t3时刻时,加速度减小到零,速度有最大值,D选项正确.‎ 答案:BD ‎12.如图6所示,轻弹簧左端固定在竖直墙上,右端点在O位置.质量为m的物块A(可视为质点)以初速度v0从距O点右方x0的P点处向左运动,与弹簧接触后压缩弹簧,将弹簧右端压到O′点位置后,A又被弹簧弹回,A离开弹簧后,恰好回到P点,物块A与水平面间的动摩擦因数为μ.求:‎ 图6‎ ‎(1)物块A从P点出发又回到P点的过程,克服摩擦力所做的功;‎ ‎(2)O点和O′点间的距离x1.‎ 解析:(1)A从P点出发又回到P点的过程中,根据动能定理,克服摩擦力所做的功为Wf=mv02.‎ ‎(2)A从P点出发又回到P点的过程中,根据动能定理:‎ ‎-2μmg(x1+x0)=0-mv02,得:x1=-x0.‎ 答案:(1)mv02 (2)-x0‎ 10‎ ‎13.(2019年台州市质量评估)如图7所示,斜面与水平面在B点衔接,水平面与竖直面内的半圆形导轨在C点衔接,半圆形导轨的半径为r=0.4 m.质量m=0.50 kg的小物块,从A点沿斜面由静止开始下滑,测得它经过C点进入半圆形导轨瞬间对导轨的压力为35 N,之后向上运动恰能完成半圆周运动到达D点.已知A到B的水平距离为l1=3.2 m,B到C的水平距离为l2=1.6 m,物块与斜面及水平面之间的动摩擦因数均为μ=0.25,不计物块通过衔接点时的能量损失,g取10 m/s2.求:‎ 图7‎ ‎(1)物块从C至D克服阻力做了多少功?‎ ‎(2)A点离水平面的高度h为多大?‎ ‎(3)为使物块恰好不能越过C而进入半圆形导轨内,物块在斜面上下滑的起始高度应调节为多大?‎ 解析:(1)圆周运动在C点有FN-mg=m ①‎ 圆周运动在D点有,mg=m ②‎ 从C至D由动能定理有 ‎-2mgr-Wf=mvD2-mvC2 ③‎ 联立①②③式并代入数据可解得,从C至D物块克服阻力做的功Wf=1 J ④‎ ‎(2)从A到B,物块克服阻力做的功 ‎ W1=μmgcosθ·=μmgl1 ⑤‎ 从A到C,由动能定理有 10‎ mgh-W1-μmgl2=mvC2-0 ⑥‎ 联立①⑤⑥式并代入数据可解得h=2.4 m ⑦‎ ‎(3)从起始到C点由动能定理有 mgh′-μmgcosθ·-μmgl2=0 ⑧‎ 又== ⑨‎ 联立⑧⑨式并代入数据可解得,h′=0.6 m.‎ 答案:(1)1 J (2)2.4 m (3)0.6 m 探究拓展 ‎14.如图8,ABCD为一竖直平面的轨道,其中BC水平,A点比BC高出10 m,BC长3.5 m,AB和CD轨道光滑.一质量为1 kg的物体,从A点由静止释放,经过BC后滑到高出C点9.3 m的D点速度为零.(g=10 m/s2)求:‎ 图8‎ ‎(1)物体与BC轨道的动摩擦因数μ;‎ ‎(2)物体第5次经过B点时的速度vB大小;‎ ‎(3)物体最后停止的位置与B点之间的距离.‎ 解析:(1)分析从A到D过程,由动能定理,‎ mg(H-h)-μmgsBC=0-0‎ 解得,μ=0.2.‎ 10‎ ‎(2)物体第5次经过B点时,物体在BC上滑动了4次,由动能定理,得mgH-μmg4sBC=mvB2-0‎ 解得vB=12 m/s.‎ ‎(3)分析整个过程,由动能定理,‎ mgH-μmgs=0-0‎ 代入数据解得s=50 m.‎ 故=14,所以物体在轨道上来回了14次后,还有1 m,故离B的距离为1 m.‎ 答案:(1)0.2 (2)12 m/s (3)1 m 10‎