22屆高中物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)練16　動(dòng)能定理及其應(yīng)用

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課時(shí)練16　動(dòng)能定理及其應(yīng)用　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(單物體動(dòng)能定理)如圖所示,“蹦極”運(yùn)動(dòng)中,長(zhǎng)彈性繩的一端固定,另一端綁在人身上,人從幾十米高處跳下。將蹦極過(guò)程簡(jiǎn)化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)。從繩恰好伸直到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)B.繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功,人的動(dòng)能一直減小C.繩恰好伸直時(shí),繩的彈性勢(shì)能為零,人的動(dòng)能最大D.人在最低點(diǎn)時(shí),繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力2.(多選)(圖像問(wèn)題)(2020河北滄州高三月考)在平直公路上,汽車由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度達(dá)到vmax后,立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至靜止,v-t圖像如圖所示,設(shè)汽車的牽引力為F,受到的摩擦力為Ff,全程中牽引力做功為W1,克服摩擦力做功為W2,則????????????? (　　)A.F∶Ff=1∶3 B.W1∶W2=1∶1 C.F∶Ff=4∶1 D.W1∶W2=1∶33.(單物體動(dòng)能定理)如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h。若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B,仍從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則小球B下降h時(shí)的速度為????????????? (　　)A. B. C. D.4.(圖像問(wèn)題)質(zhì)量m=10 kg的物體只在變力F作用下沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng),F隨坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖所示。若物體從坐標(biāo)原點(diǎn)處由靜止出發(fā),則物體運(yùn)動(dòng)到x=16 m處時(shí)的速度大小為(　　)A.3 m/s B.4 m/sC.2 m/s D. m/s5.(多過(guò)程單物體動(dòng)能定理)(2020黑龍江實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)如圖,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長(zhǎng)度為R,bc是半徑為R的四分之一的圓弧,與ab相切于b點(diǎn)。一質(zhì)量為m的小球受到與重力大小相等的水平外力F的作用,自a點(diǎn)從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)立即撤去外力F,重力加速度大小為g,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.水平外力F做的功為2mgRB.小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大小為3mgC.小球能從c點(diǎn)豎直向上飛出D.小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大小為mg6.(圖像問(wèn)題)(2020四川綿陽(yáng)高三模擬)靜止在粗糙水平地面上的物塊,在恒定水平拉力的作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移為2x0時(shí)撤去外力,此時(shí)動(dòng)能為Ek0,繼續(xù)滑行x0后停下來(lái),其動(dòng)能隨位移變化的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖像中已知信息,不能確定的物理量是(　　)A.恒定水平拉力的大小B.物塊與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)C.物塊加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比D.物塊加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比7.(多過(guò)程單物體動(dòng)能定理)如圖甲所示,長(zhǎng)為4 m的水平軌道AB與半徑為R=0.6 m的豎直半圓弧軌道BC在B處相連接。有一質(zhì)量為1 kg的滑塊(大小不計(jì))從A處由靜止開(kāi)始受水平向右的力F作用,F的大小隨位移變化的關(guān)系如圖乙所示?；瑝K與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)未知,g取10 m/s2。(1)求滑塊到達(dá)B處時(shí)的速度大小;(2)求滑塊在水平軌道AB上運(yùn)動(dòng)前2 m過(guò)程所用的時(shí)間;(3)若到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去力F,滑塊沿半圓弧軌道內(nèi)側(cè)上滑,并恰好到達(dá)最高點(diǎn)C,則滑塊在半圓弧軌道上克服摩擦力所做的功是多少?     素養(yǎng)綜合練8.(2020湖北武漢開(kāi)學(xué)考試)物塊在水平面上以初速度v0直線滑行,前進(jìn)x0后恰好停止運(yùn)動(dòng),已知物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ的大小與物塊滑行的距離x的關(guān)系為μ=kx(k為常數(shù)),重力加速度為g。則(　　)A.v0= B.v0= C.v0= D.v0=2 9.(多選)(2020江蘇鹽城高三月考)如圖所示,物體甲、乙質(zhì)量均為M,甲、乙之間的接觸面是光滑的,物體乙的斜面與水平面成θ角,甲、乙兩物體緊挨著放置于粗糙的水平面上,它們與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。開(kāi)始時(shí),物體甲、乙都靜止,現(xiàn)對(duì)物體甲施加一水平推力F,使物體甲、乙一起向左加速運(yùn)動(dòng),兩者不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。已知這段時(shí)間內(nèi)水平推力F做功為W,物體甲、乙系統(tǒng)克服摩擦力做功為W1。當(dāng)加速一段時(shí)間后,撤去水平推力。下列說(shuō)法正確的是(　　)A.乙物體獲得的最大動(dòng)能為B.加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,甲對(duì)乙的作用力的大小為C.撤去水平推力后,物體甲對(duì)物體乙的作用力為零D.撤去水平推力后,物體甲運(yùn)動(dòng)的位移為10.(多選)如圖所示,木板甲長(zhǎng)為L,放在水平桌面上,可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊乙疊放在甲左端。已知甲、乙質(zhì)量相等,甲與乙、甲與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同。對(duì)乙施加水平向右的瞬時(shí)速度v,乙恰好未從甲上滑落;此時(shí)對(duì)甲施加水平向右的瞬時(shí)速度v,最終甲、乙物體均靜止。下列作出的甲、乙物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像中,正確的是(　　)11.(2020吉林長(zhǎng)春高三下學(xué)期線上二模)如圖,固定在豎直平面內(nèi)的傾斜軌道AB,與水平光滑軌道BC相連,豎直墻壁CD高H=0.2 m,緊靠墻壁在地面固定一個(gè)和CD等高,底邊長(zhǎng)L=0.3 m的斜面,一個(gè)質(zhì)量m=0.1 kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))在軌道AB上從距離B點(diǎn)l=4 m處由靜止釋放,從C點(diǎn)水平拋出,已知小物塊在AB段與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,達(dá)到B點(diǎn)時(shí)無(wú)能量損失;AB段與水平面的夾角為37°。(重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)求小物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小;(2)求小物塊從C點(diǎn)拋出到擊中斜面的時(shí)間。              12.(2020湖北襄陽(yáng)五中高三下學(xué)期第四次周考)如圖所示,豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xOy中有一根表面粗糙、粗細(xì)均勻的細(xì)桿OMN,它的上端固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處且與x軸相切。OM和MN段分別為彎曲桿和直桿,它們相切于M點(diǎn),OM段所對(duì)應(yīng)的曲線方程為y=。一根套在直桿MN上的輕彈簧下端固定在N點(diǎn),其原長(zhǎng)比桿MN的長(zhǎng)度短?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的開(kāi)孔小球(孔的直徑略大于桿的直徑)套在細(xì)桿上。現(xiàn)將小球從O處以v0=3 m/s的初速度沿x軸的正方向拋出,過(guò)M點(diǎn)后沿桿MN運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧,再經(jīng)彈簧反彈后恰好到達(dá)M點(diǎn)。已知小球的質(zhì)量m=0.1 kg,M點(diǎn)的縱坐標(biāo)為0.8 m,小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,g取10 m/s2。求:(1)上述整個(gè)過(guò)程中摩擦力對(duì)小球所做的功Wf;(2)輕質(zhì)彈簧被壓縮至最短時(shí)的彈性勢(shì)能Epm。  參考答案課時(shí)練16　動(dòng)能定理及其應(yīng)用1.A　先向下做加速運(yùn)動(dòng),加速度向下,后向下做減速運(yùn)動(dòng),加速度向上,所以人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),故A正確;在該過(guò)程中,拉力與運(yùn)動(dòng)方向始終相反,繩子的力一直做負(fù)功;由于人在下降中速度先增大后減小,則人的動(dòng)能先增大后減小,故B錯(cuò)誤;繩子恰好伸直時(shí),繩子的形變量為零,彈性勢(shì)能為零;但此時(shí)彈力為0,速度不是最大,人的動(dòng)能不是最大,故C錯(cuò)誤;人在最低點(diǎn)時(shí),加速度的方向向上,此時(shí)繩子對(duì)人的拉力大于人受到的重力,故D錯(cuò)誤。2.BC　對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程,由動(dòng)能定理得W1-W2=ΔEk=0,所以W1=W2,由v-t圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示位移可知x1∶x2=1∶4,由動(dòng)能定理得Fx1-Ffx2=0,所以F∶Ff=4∶1,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。3.B　設(shè)小球下降h過(guò)程小球克服彈簧彈力做功為W1,小球A下降過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有mgh-W1=0;小球B下降過(guò)程,由動(dòng)能定理有3mgh-W1=·3mv2-0,解得:v=,故B正確。4.C　F-x圖線與x軸圍成的面積表示力F所做的功,則這段過(guò)程中,外力做功為W=×(4+8)×10 J-×4×10 J=40 J,根據(jù)動(dòng)能定理得W=mv2,解得v= m/s=2 m/s,故C正確。5.B　水平外力F做的功為W=FR=mgR,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從a到b由動(dòng)能定理:FR=;在b點(diǎn)由牛頓第二定律:Nb-mg=m,解得Nb=3mg,選項(xiàng)B正確;到達(dá)c點(diǎn)時(shí):=mgR+,解得vc=0,即到達(dá)c點(diǎn)時(shí)小球的速度為零,對(duì)圓弧軌道的壓力大小為零,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。6.B　從0~2x0過(guò)程,由動(dòng)能定理得F·2x0-f·2x0=Ek0,從2x0~3x0過(guò)程,由動(dòng)能定理得-fx0=0-Ek0,聯(lián)立可解得水平拉力F和摩擦力f,由于物體的質(zhì)量未知,則無(wú)法確定動(dòng)摩擦因數(shù),故A能確定,B不能確定;設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大速度為vmax,則有2x0=t1,x0=t2,則可求得物塊加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比,故C能確定;由F·2x0-f·2x0=Ek0,-fx0=0-Ek0,可解得F=f,物塊加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比,故D能確定。故選B。7.答案 (1)2 m/s　(2) s　(3)5 J解析 (1)對(duì)滑塊從A到B的過(guò)程,由動(dòng)能定理得F1x1+F3x3-μmgx=解得vB=2 m/s。(2)在前2 m內(nèi),有F1-μmg=ma,且x1=,解得t1= s。(3)當(dāng)滑塊恰好能到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),有mg=m對(duì)滑塊從B到C的過(guò)程,由動(dòng)能定理得W-mg×2R=聯(lián)立解得W=-5 J即滑塊克服摩擦力做的功為5 J。8.A　因動(dòng)摩擦因數(shù)μ=kx,則滑動(dòng)摩擦力為f=μmg=kmgx,即滑動(dòng)摩擦力隨位移均勻變化,故摩擦力做的功可用平均力乘以位移表示,由動(dòng)能定理-x=-·x0=0-,解得v0=,故A正確。9.ACD　設(shè)乙物體獲得的最大動(dòng)能為Ek,對(duì)整體,由動(dòng)能定理W-W1=2Ek,解得乙物體獲得的最大動(dòng)能為,故A正確;對(duì)整體,由牛頓第二定律有F-2μMg=2Ma,對(duì)乙,有Nsin θ-μFN=Ma,Mg+Ncos θ=FN,解得甲對(duì)乙的作用力的大小N=,故B錯(cuò)誤;撤去水平推力后,兩個(gè)物體將在摩擦力的作用下做加速度為a=μg的勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度始終相同,故二者之間沒(méi)有相互作用力,故C正確;撤去水平推力后,對(duì)物體甲,由動(dòng)能定理-μMgs=0-Ek,解得s=,故D正確。10.AC　對(duì)乙施加水平向右的瞬時(shí)速度v,對(duì)木板甲來(lái)說(shuō),因?yàn)橐覍?duì)甲的摩擦力μmg小于木板與地面之間的最大靜摩擦力2μmg,可知木板甲是不動(dòng)的,則對(duì)乙由動(dòng)能定理Ek乙=Ek乙0-μmgx;當(dāng)乙在甲上停止后,此時(shí)給甲一個(gè)初速度v,則乙在摩擦力作用下先做勻加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能Ek乙=μmgx;而甲做勻減速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能Ek甲=Ek甲0-(μmg+2μmg)x;當(dāng)甲、乙共速后一起做勻減速直至停止,此過(guò)程中乙的動(dòng)能Ek乙=Ek乙1-μmgx,逐漸減小;此過(guò)程中甲受地面的摩擦力仍為向后的2μmg,但是乙對(duì)甲的靜摩擦力變?yōu)橄蚯暗?/span>μmg,則此過(guò)程中甲的動(dòng)能Ek甲=Ek甲1-(2μmg-μmg)x,圖像的斜率變小;綜上所述,選項(xiàng)A、C正確,B、D錯(cuò)誤。11.答案 (1)4 m/s　(2) s解析 (1)對(duì)滑塊從初位置到B點(diǎn)的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有:mglsin 37°-μmglcos 37°=,解得:vB=4 m/s;(2)設(shè)物體落在斜面上時(shí)水平位移為x,豎直位移為y,畫(huà)出軌跡,如圖所示:對(duì)平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)分位移公式,有:x=vBt,y=gt2,結(jié)合幾何關(guān)系,有:,解得:t= s。12.答案 (1)-1.25 J　(2)5.625 J解析 (1)小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程,由能定理得:WG+Wf=0-,代入數(shù)據(jù)解得Wf=-1.25 J。(2)假設(shè)小球拋出后做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得:x=v0t,y=gt2,代入數(shù)據(jù)得:y=x2,與OM曲線方程一致,說(shuō)明小球在OM段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與細(xì)桿無(wú)摩擦,做平拋運(yùn)動(dòng);由動(dòng)能定理WG=,代入數(shù)據(jù)解得vM=5 m/s;由運(yùn)動(dòng)的合成和分解可得vM的方向與x軸正方向夾角的余弦值:cos θ=,則θ=53°;小球從M點(diǎn)開(kāi)始直至小球被彈回M點(diǎn)的過(guò)程中,由Wf=-2μmgxMcos θ得,小球下滑的最大距離為xM=6.25 m;在小球從M點(diǎn)開(kāi)始直至將彈簧壓縮到最短的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得:mgxMsin θ+Wf+W彈=0-,又根據(jù)功能關(guān)系得Epm=-W彈,代入數(shù)據(jù)得Epm=5.625 J。