2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 第2講 動(dòng)能定理及其應(yīng)用練習(xí).doc

第2講 動(dòng)能定理及其應(yīng)用板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中 16為單選，710為多選)1若物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的合外力不為0，則()A物體的動(dòng)能不可能總是不變的B物體的加速度一定變化C物體的速度方向一定變化D物體所受的合外力做的功可能為0答案D解析當(dāng)合外力不為0時(shí)，若物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則動(dòng)能不變，合外力做的功為0，A錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)F恒定時(shí)，加速度就不變，B、C錯(cuò)誤。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v和碰撞過(guò)程中小球的動(dòng)能變化量Ek為()Av0 Bv12 m/sCEk1.8 J DEk10.8 J答案B解析速度是矢量，規(guī)定反彈后速度方向?yàn)檎?，則v6 m/s(6 m/s)12 m/s，故B正確，A錯(cuò)誤；動(dòng)能是標(biāo)量，速度大小不變，動(dòng)能不變，則Ek0，C、D錯(cuò)誤。3. 如圖所示，質(zhì)量為m的鋼制小球，用長(zhǎng)為l的細(xì)線懸掛在O點(diǎn)。將小球拉至與O點(diǎn)等高的C點(diǎn)后由靜止釋放。小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)細(xì)線的拉力為2mg，若在B點(diǎn)用小錘頭向左敲擊小球一下，瞬間給它補(bǔ)充機(jī)械能E，小球就能恰好擺到與C點(diǎn)等高的A點(diǎn)。設(shè)空氣阻力只與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)，且運(yùn)動(dòng)速度越大空氣阻力就越大。則以下關(guān)系正確的是()AE>mglBE<mglCEmglD.mgl<E<mgl答案A解析設(shè)小球由C點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服空氣阻力做功Wf1，由動(dòng)能定理知，mglWf1mv，在B點(diǎn)，由牛頓第二定律知：Tmgm，其中T2mg，由以上各式可得Wf1mgl。在B點(diǎn)給小球補(bǔ)充機(jī)械能即動(dòng)能后，小球恰好運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，由動(dòng)能定理知：mglWf20，由以上各式得Emgl(Wf2Wf1)，由題意知，上升過(guò)程中的速度大于下降過(guò)程中的速度，所以Wf2>Wf1，即E>mgl，A正確。4. 如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離地面高H處由靜止開(kāi)始釋放，落到地面后繼續(xù)陷入泥中h深度而停止，設(shè)小球受到空氣阻力為f，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A小球落地時(shí)動(dòng)能等于mgHB小球陷入泥中的過(guò)程中克服泥的阻力所做的功小于剛落到地面時(shí)的動(dòng)能C整個(gè)過(guò)程中小球克服阻力做的功等于mg(Hh)D小球在泥土中受到的平均阻力為mg答案C解析小球從靜止開(kāi)始釋放到落到地面的過(guò)程，由動(dòng)能定理得mgHfHmv，A錯(cuò)誤；設(shè)泥對(duì)小球的平均阻力為f0，小球陷入泥中的過(guò)程，由動(dòng)能定理得mghf0h0mv，解得f0hmghmv，f0mg，B、D錯(cuò)誤；全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理可知，整個(gè)過(guò)程中小球克服阻力做的功等于mg(Hh)，C正確。52017山西一模由兩種不同材料拼接成的直軌道ABC，B為兩種材料的分界線，長(zhǎng)度>。先將ABC按圖甲方式搭建成傾角為的斜面，讓一小物塊(可看作質(zhì)點(diǎn))從斜面頂端由靜止釋放，經(jīng)時(shí)間t小物塊滑過(guò)B點(diǎn)；然后將ABC按圖乙方式還搭建成傾角為的斜面，同樣將小物塊從斜面頂端由靜止釋放，小物塊經(jīng)相同時(shí)間t滑過(guò)B點(diǎn)。則小物塊()A與AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)比與BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)大B兩次滑到B點(diǎn)的速率相同C兩次從頂端滑到底端所用的時(shí)間相同D兩次從頂端滑到底端的過(guò)程中摩擦力做功相同答案D解析對(duì)小物塊在斜面上由牛頓第二定律mgsinmgcosma，agsingcosg(sincos)。對(duì)于題圖甲的情況，從A到B過(guò)程，a1t2g(sin1cos)t2，對(duì)于題圖乙的情況，從C到B的過(guò)程，a2t2g(sin2cos)t2，因?yàn)?gt;，所以1<2，即物塊與AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)比與BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)小，A錯(cuò)誤。由勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移公式xt，可知兩次運(yùn)動(dòng)過(guò)程位移大的平均速度大、末速度大，故題圖甲的情況到B的速率更大些，B錯(cuò)誤。兩次從頂端滑到底端的過(guò)程中摩擦力做功都為Wf1mgcos2mgcos，所以圖甲和圖乙兩種情況摩擦力做功相等，故D正確。由于摩擦力做功相等，重力做功相等，根據(jù)動(dòng)能定理可知，兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端速度相等，則題圖甲t1，題圖乙t2，因<，v1>v2，所以t1<t2，即題圖乙到達(dá)底端的時(shí)間較長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。62017甘肅模擬如圖甲所示，一質(zhì)量為4 kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示，已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，取g10 m/s2，則下列說(shuō)法正確的是()A物體先做加速運(yùn)動(dòng)，推力撤去時(shí)開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)B物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是10 mC物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為2 m/sD物體在運(yùn)動(dòng)中的加速度先變小后不變答案B解析當(dāng)推力小于摩擦力時(shí)物體就開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；由題圖乙中圖線與x軸所圍面積表示推力對(duì)物體做的功得，推力做的功為W4100 J200 J，根據(jù)動(dòng)能定理有Wmgxm0，得xm10 m，B正確；當(dāng)推力與摩擦力平衡時(shí)，加速度為零，速度最大，由題圖乙得F10025x(N)，當(dāng)Fmg20 N時(shí)x3.2 m，由動(dòng)能定理得：(10020)xmgxmv，解得物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm8 m/s，C錯(cuò)誤；物體運(yùn)動(dòng)中當(dāng)推力由100 N減小到20 N的過(guò)程中，加速度逐漸減小，當(dāng)推力由20 N減小到0的過(guò)程中，加速度又反向增大，推力為0時(shí)加速度達(dá)最大，此后加速度不變，故D錯(cuò)誤。7如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動(dòng)。已知當(dāng)子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)，木塊前進(jìn)距離為L(zhǎng)，子彈進(jìn)入木塊的深度為s，若木塊對(duì)子彈的阻力F視為恒定，則下列關(guān)系中正確的是()AFLMv2BFsmv2CFsmv(Mm)v2DF(Ls)mvmv2答案ACD解析根據(jù)動(dòng)能定理，對(duì)子彈：F(Ls)mv2mv知，D正確；對(duì)木塊：FLMv2，A正確；由以上二式相加后整理可得Fsmv(Mm)v2，C正確，B錯(cuò)誤。82017湖南省十三校聯(lián)考有一物體由某一固定的長(zhǎng)斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑，斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，其動(dòng)能Ek隨離開(kāi)斜面底端的距離x變化的圖線如圖所示，g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，則以下說(shuō)法正確的是()A斜面的傾角30B物體的質(zhì)量為m0.5 kgC斜面與物體間的摩擦力大小f2 ND物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t2 s答案BC解析由動(dòng)能定理F合x(chóng)Ek知Ekx圖象的斜率表示合外力，則上升階段斜率為mgsinmgcos5，下降階段斜率為mgsinmgcos1，聯(lián)立得tan，即37，m0.5 kg，故A錯(cuò)誤，B正確。物體與斜面間的摩擦力為fmgcos2 N，故C正確。上升階段由Ekx圖象的斜率知合力為F15 N，由F1ma1，則a110 m/s2，t1，Ek1mv25，聯(lián)立得t11 s，同理，下降階段合力為F21 N，由F2ma2，則a22 m/s2，t2，Ek2mv5，聯(lián)立得t2 s，則tt1t2(1) s，故D錯(cuò)誤。9. 2017湖北沙市模擬如圖所示，將質(zhì)量m01 kg的重物B懸掛在輕繩的一端，并放置在傾角為30、固定在水平地面的斜面上，輕繩平行于斜面，重物B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。輕繩跨過(guò)質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪，其另一端系一質(zhì)量m0.5 kg的小圓環(huán)A，圓環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，滑輪中心與直桿的距離為l4 m。現(xiàn)將圓環(huán)A從與定滑輪等高處由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，直桿和斜面足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2。下列判斷正確的是()A圓環(huán)下降的過(guò)程中，輕繩的張力大小始終等于10 NB圓環(huán)能下降的最大距離為hm mC圓環(huán)速度最大時(shí)，輕繩與直桿的夾角為30D若增加圓環(huán)質(zhì)量使m1 kg，再重復(fù)題述過(guò)程，則圓環(huán)在下降過(guò)程中，重力做功的功率一直在增大答案BD解析由題圖可知，一開(kāi)始豎直方向圓環(huán)A只受重力，所以圓環(huán)A先向下做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，重物B也是先加速后減速，而重物B受到的重力、支持力和摩擦力都保持不變，所以繩子對(duì)重物B的拉力必定是變化的，故A錯(cuò)誤；設(shè)圓環(huán)A下降的最大距離為hm，則重物B上升的距離為h1(l)sin30，對(duì)圓環(huán)A和重物B組成的系統(tǒng)，由動(dòng)能定理得mghmm0gh1m0gh1cos300，解得hm m，故B正確；當(dāng)圓環(huán)A在下滑過(guò)程中受力平衡時(shí)速度最大，則此時(shí)重物B的加速度也是0，繩子的拉力就等于重物B的重力向下的分力與摩擦力的和，即FTm0gsin30m0gcos3010 N，設(shè)此時(shí)拉圓環(huán)A的繩子與豎直方向的夾角是，則在豎直方向上有FTcosmg，代入數(shù)據(jù)解得60，故C錯(cuò)誤；若增加圓環(huán)A的質(zhì)量使m1 kg，再重復(fù)題述過(guò)程，則圓環(huán)A的重力大于重物B的重力沿斜面向下的分力與摩擦力的和，則圓環(huán)A將一直向下做加速運(yùn)動(dòng)，其重力做功的功率一直增大，故D正確。102016青島模擬如圖所示，一個(gè)小球(視為質(zhì)點(diǎn))從H12 m高處，由靜止開(kāi)始沿光滑彎曲軌道AB進(jìn)入半徑R4 m的豎直圓環(huán)內(nèi)側(cè)，且與圓環(huán)的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等，當(dāng)?shù)竭_(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時(shí)，剛好對(duì)軌道壓力為零；然后沿CB圓弧滑下，進(jìn)入光滑弧形軌道BD，到達(dá)高度為h的D點(diǎn)時(shí)速度為零，則h的值可能為()A10 m B9.5 m C8.5 m D8 m答案BC解析小球到達(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時(shí)，剛好小球?qū)壍缐毫榱?，在C點(diǎn)，由重力充當(dāng)向心力，則根據(jù)牛頓第二定律得：mgm，開(kāi)始小球從H12 m高處，由靜止開(kāi)始通過(guò)光滑弧形軌道AB，因此在小球上升到頂點(diǎn)C時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理得：mg(H2R)Wfmv2，得Wf2mg。列出從C到D的動(dòng)能定理：mg(2Rh)Wf0mv2，由于摩擦力做功，所以上升過(guò)程平均速度比下降過(guò)程平均速度大，對(duì)軌道的壓力大、摩擦力大，所以0<Wf<Wf，解得8 m<h<10 m，所以B、C正確。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)112017山東萊州模擬(15分)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內(nèi)，其彎曲部分是由兩個(gè)半徑均為R0.2 m的半圓平滑對(duì)接而成(圓的半徑遠(yuǎn)大于細(xì)管內(nèi)徑)，軌道底端D點(diǎn)與粗糙的水平地面相切。現(xiàn)有一輛質(zhì)量為m1 kg的玩具小車(chē)以恒定的功率從E點(diǎn)由靜止開(kāi)始出發(fā)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t4 s后，出現(xiàn)了故障，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，小車(chē)在水平地面繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入“S”形軌道，從軌道的最高點(diǎn)飛出后，恰好垂直撞在固定斜面B上的C點(diǎn)，C點(diǎn)與下半圓的圓心O等高。已知小車(chē)與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，ED之間的距離為x010 m，斜面的傾角為30。求：(g取10 m/s2)(1)小車(chē)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為多少？(2)在A點(diǎn)小車(chē)對(duì)軌道的壓力大小是多少，方向如何？(3)小車(chē)的恒定功率是多少？答案(1)4 m/s(2)10 N方向豎直向上(3)5 W解析(1)把小車(chē)在C點(diǎn)的速度分解為沿水平方向的分速度vA和沿豎直方向的分速度vy，有v2g3R，vC，解得vC4 m/s。(2)由(1)知小車(chē)在A點(diǎn)的速度大小vAvCsin302 m/s，因?yàn)関A>，小車(chē)對(duì)外軌有壓力，軌道對(duì)小車(chē)的作用力豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律有mgFNm，解得FN10 N，根據(jù)牛頓第三定律得，小車(chē)對(duì)軌道的壓力的大小FNFN10 N，方向豎直向上。(3)從E到A的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得Ptmgx0mg4Rmv，解得P5 W。12. 2017廣西南寧一模(15分)如圖所示，AB是傾角為30的粗糙直軌道，BCD是光滑的圓弧軌道，AB恰好在B點(diǎn)與圓弧相切，圓弧的半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放，結(jié)果它能在兩軌道上做往返運(yùn)動(dòng)。已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高，物體與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。(1)求物體對(duì)圓弧軌道最大壓力的大??；(2)求物體滑回軌道AB上距B點(diǎn)的最大距離；(3)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離L應(yīng)滿足什么條件，才能使物體順利通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn)D?答案(1)3mg(1)(2)R(3)LR解析(1)根據(jù)幾何關(guān)系可得PBR從P點(diǎn)到E點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理，有mgRmgcosPBmv0代入數(shù)據(jù)解得vE在E點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有FNmgm解得FN3mg(1)。(2)設(shè)物體滑回到軌道AB上距B點(diǎn)的最大距離為x，根據(jù)動(dòng)能定理，有mg(BPx)sinmgcos(BPx)0代入數(shù)據(jù)解得xR。(3)物體剛好到達(dá)最高點(diǎn)D時(shí)，有mgm解得v從釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)D的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有mg(LsinRRcos)mgcosLmv20代入數(shù)據(jù)解得LR所以只有LR，物體才能順利通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn)D。