（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第2講 動(dòng)能 動(dòng)能定理夯基提能作業(yè)本.docx

第2講動(dòng)能動(dòng)能定理A組基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 1.(多選)如圖所示,某人通過(guò)輕繩繞過(guò)光滑滑輪將質(zhì)量為m的物體沿粗糙斜面由靜止開(kāi)始勻加速地由斜面底端拉上斜面頂端,物體上升的高度為h,到達(dá)斜面頂端時(shí)的速度為v,則在此過(guò)程中()A.物體所受的合力做的功為mgh+12mv2B.物體所受的合力做的功為12mv2C.人對(duì)物體做的功為mghD.人對(duì)物體做的功大于mgh答案BD根據(jù)動(dòng)能定理可知,物體所受的合力做的功等于物體動(dòng)能的變化,為12mv2,故A錯(cuò)誤,B正確。對(duì)物體受力分析可知,物體受重力、拉力、支持力和摩擦力,支持力不做功,由動(dòng)能定理可得W合=WF-mgh-Wf=12mv2-0,其中人對(duì)物體做的功W人=WF,故W人=mgh+Wf+12mv2,故C錯(cuò)誤,D正確。2.(2019湖北襄陽(yáng)期末)用豎直向上、大小為30 N的力F,將2 kg 的物體從沙坑表面由靜止提升1 m后撤去力F,經(jīng)一段時(shí)間后,物體落入沙坑,測(cè)得物體落入沙坑的深度為20 cm。若忽略空氣阻力,g取10 m/s2,則物體克服沙坑的阻力所做的功為()A.20 JB.24 JC.34 JD.54 J答案C對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理,得Fh1+mgh2-Wf=0-0,解得Wf=34 J,C項(xiàng)正確。3.如圖所示,質(zhì)量為m的物體靜置在水平光滑平臺(tái)上,系在物體上的繩子跨過(guò)光滑的定滑輪,由地面上的人以速度v0向右勻速拉動(dòng),設(shè)人從地面上平臺(tái)的邊緣開(kāi)始向右行至繩與水平方向夾角為45處,在此過(guò)程中人所做的功為()A.mv022B.2mv022C.mv024D.mv02答案C由題意知,繩與水平方向夾角為45時(shí),沿繩方向的速度v=v0 cos 45=2v02,故質(zhì)量為m的物體速度等于2v02,對(duì)物體應(yīng)用動(dòng)能定理可知,在此過(guò)程中人所做的功為W=12mv2-0=mv024,C正確。4.(多選)(2018寧夏銀川模擬)如圖所示,豎直平面內(nèi)固定著一個(gè)螺旋形光滑軌道,一個(gè)小球從足夠高處落下,剛好從A點(diǎn)進(jìn)入軌道,則關(guān)于小球經(jīng)過(guò)軌道上的B點(diǎn)和C點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.軌道對(duì)小球不做功B.小球在B點(diǎn)時(shí)的速度小于在C點(diǎn)時(shí)的速度C.小球在B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力小于在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力D.改變小球下落的高度,小球在B、C兩點(diǎn)對(duì)軌道的壓力差保持不變答案ABC由于軌道對(duì)小球的作用力始終與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直,故軌道對(duì)小球不做功,A項(xiàng)正確;由于B點(diǎn)的高度高于C點(diǎn)的高度,則小球由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中,由動(dòng)能定理可得,mghBC=12mvC2-12mvB2,故小球在B點(diǎn)的速度小于在C點(diǎn)的速度,故B項(xiàng)正確;小球在B、C兩點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可得mg+FNB=mvB2rB,mg+FNC=mvC2rC,由于小球在B點(diǎn)的速度小于在C點(diǎn)的速度,在B點(diǎn)的軌道半徑大于在C點(diǎn)的軌道半徑,則FNB<FNC,由牛頓第三定律可知,小球在B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力小于在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力,故C項(xiàng)正確;由動(dòng)能定理可知,小球在B、C兩點(diǎn)的速度平方的差值恒定,但由于軌道半徑不同,改變小球下落高度后,小球在B、C兩點(diǎn)對(duì)軌道的壓力差不同,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.如圖所示,一塊長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物體A,現(xiàn)以恒定的外力拉B,由于A(yíng)、B間摩擦力的作用,A將在B上滑動(dòng),以地面為參考系,A、B都向前移動(dòng)一段距離。在此過(guò)程中()A.外力F做的功等于A(yíng)和B動(dòng)能的增量B.B對(duì)A的摩擦力所做的功,等于A(yíng)的動(dòng)能增量C.A對(duì)B的摩擦力所做的功,等于B對(duì)A的摩擦力所做的功D.外力F對(duì)B做的功等于B的動(dòng)能的增量答案BA物體所受的合外力等于B對(duì)A的摩擦力,對(duì)A物體運(yùn)用動(dòng)能定理,則有B對(duì)A的摩擦力所做的功等于A(yíng)的動(dòng)能的增量,即B對(duì);A對(duì)B的摩擦力與B對(duì)A的摩擦力是一對(duì)作用力與反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A(yíng)在B上滑動(dòng),A、B對(duì)地的位移不等,故二者做功不相等,C錯(cuò);對(duì)B應(yīng)用動(dòng)能定理,WF-Wf=EkB,即WF=EkB+Wf,就是外力F對(duì)B做的功,等于B的動(dòng)能增量與B克服摩擦力所做的功之和,D錯(cuò);由上述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動(dòng)能增量(等于B對(duì)A的摩擦力所做的功)不等,故A錯(cuò)。6.(多選)(2019河北衡水中學(xué)月考)如圖所示,質(zhì)量為0.1 kg的小物塊在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飛離桌面,最終落在水平地面上,已知物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,桌面高0.45 m,若不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.小物塊的初速度是5 m/sB.小物塊的水平射程為1.2 mC.小物塊在桌面上克服摩擦力做8 J的功D.小物塊落地時(shí)的動(dòng)能為0.9 J答案ABC小物塊在水平桌面上克服摩擦力做的功Wf=mgL=2 J,C項(xiàng)錯(cuò);小物塊在水平桌面上滑行,由動(dòng)能定理得-Wf=12mv2-12mv02,解得v0=7 m/s,A項(xiàng)錯(cuò);小物塊飛離桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vt、h=12gt2,聯(lián)立解得x=0.9 m,B項(xiàng)錯(cuò);設(shè)小物塊落地時(shí)的動(dòng)能為Ek,由動(dòng)能定理得mgh=Ek-12mv2,解得Ek=0.9 J,D項(xiàng)對(duì)。7.如圖所示,一小物塊被夾子夾緊,夾子通過(guò)輕繩懸掛在小環(huán)上,小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上。物塊質(zhì)量為M,到小環(huán)的距離為L(zhǎng),其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F。小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止,物塊向上擺動(dòng)。整個(gè)過(guò)程中,物塊在夾子中沒(méi)有滑動(dòng)。小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計(jì),重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.物塊向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),繩中的張力等于2FB.小環(huán)碰到釘子P時(shí),繩中的張力大于2FC.物塊上升的最大高度為2v2gD.速度v不能超過(guò)(2F-Mg)LM答案D物塊向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)物塊與夾子間的靜摩擦力為f,fF,則繩中的張力T=2f2F,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;小環(huán)碰到釘子后,物塊向上擺動(dòng)的過(guò)程中,物塊在夾子中沒(méi)有滑動(dòng),可知夾子的兩側(cè)面與物塊間的摩擦力fF,所以繩中的張力T=2f2F,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;物塊向上擺動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得-Mgh=0-12Mv2,解得h=v22g,即物塊上升的最大高度為v22g,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;假設(shè)物塊在開(kāi)始擺動(dòng)時(shí),兩側(cè)面與夾子間的靜摩擦力剛好達(dá)到最大,有2F-Mg=Mv2L,解得v=(2F-Mg)LM,所以速度v不能超過(guò)(2F-Mg)LM,故D項(xiàng)正確。8.如圖,豎直平面內(nèi)的軌道和都由兩段細(xì)直桿連接而成,兩軌道長(zhǎng)度相等。用相同的水平恒力將穿在軌道最低點(diǎn)B的靜止小球,分別沿和推至最高點(diǎn)A,所需時(shí)間分別為t1、t2,動(dòng)能增量分別為Ek1、Ek2。假定球在經(jīng)過(guò)軌道轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后速度的大小不變,且球與、軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,則()A.Ek1>Ek2;t1>t2B.Ek1=Ek2;t1>t2C.Ek1>Ek2;t1<t2D.Ek1=Ek2;t1<t2答案B兩軌道長(zhǎng)度相等,球與、軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,設(shè)軌道傾角為,則小球在軌道上滑動(dòng)時(shí),克服摩擦力做的功為Wf=(mg cos +F sin )s=mgx+Fh,用相同的水平恒力使小球沿軌道、到達(dá)最高點(diǎn),則水平恒力做功相等,摩擦力做功相等,重力做功也相等,根據(jù)動(dòng)能定理有WF+WG-Wf=Ek,知?jiǎng)幽艿脑隽肯嗟?即Ek1=Ek2。因?yàn)閮绍壍篱L(zhǎng)度相同,即小球運(yùn)動(dòng)的路程相等,所以小球在兩軌道上運(yùn)動(dòng)的v-t圖像與t軸所圍面積相等,作出小球在軌道、上運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示,則t1>t2。9.如圖所示,兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上,其上有一光滑圓柱C,三者半徑均為R。C的質(zhì)量為m,A、B的質(zhì)量都為m2,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為?，F(xiàn)用水平向右的力拉A,使A緩慢移動(dòng),直至C恰好降到地面。整個(gè)過(guò)程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。求:(1)未拉A時(shí),C受到B作用力的大小F;(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值min;(3)A移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,拉力做的功W。答案(1)33mg(2)32(3)(2-1)(3-1)mgR解析本題考查共點(diǎn)力作用下物體的平衡、力的分解、動(dòng)能定理。(1)C受力平衡2F cos 30=mg解得F=33mg(2)C恰好降到地面時(shí),B受C壓力的水平分力最大Fxmax=32mgB受地面的最大靜摩擦力f=mg根據(jù)題意fmin=Fxmax解得min=32(3)C下降的高度h=(3-1)RA的位移x=2(3-1)R摩擦力做功的大小Wf=fx=2(3-1)mgR根據(jù)動(dòng)能定理W-Wf+mgh=0-0解得W=(2-1)(3-1)mgR10.(2018遼寧沈陽(yáng)期中)如圖所示,傾角為37的粗糙斜面AB底端與半徑R=0.4 m的光滑半圓軌道BC平滑相連,O為軌道圓心,BC為圓軌道直徑且處于豎直方向,A、C兩點(diǎn)等高。質(zhì)量m=1 kg的滑塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,恰能滑到與O等高的D點(diǎn)(g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)。(1)求滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn),求滑塊從A點(diǎn)沿斜面滑下時(shí)的初速度v0的最小值;(3)若滑塊離開(kāi)C處的速度大小為4 m/s,求滑塊從C點(diǎn)飛出至落到斜面上的時(shí)間t。答案(1)0.375(2)23 m/s(3)0.2 s解析(1)滑塊由A到D過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有:mg(2R-R)-mg cos 372Rsin37=0-0得=12 tan 37=0.375(2)若滑塊能到達(dá)C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有mg+FN=mvC2R則得vCRg=2 m/sA到C的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有:-mg cos 372Rsin37=12mvC2-12mv02聯(lián)立解得v0=vC2+2gR23 m/s所以初速度v0的最小值為23 m/s(3)滑塊離開(kāi)C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),則有x=vCty=12gt2由幾何關(guān)系得:tan 37=2R-yx聯(lián)立得5t2+3t-0.8=0解得t=0.2 s(t=-0.8 s舍去)B組能力提升 11.(多選)2022年北京和張家口將攜手舉辦冬奧會(huì),因此在張家口建造了高標(biāo)準(zhǔn)的滑雪跑道,來(lái)迎接冬奧會(huì)的到來(lái)。如圖所示,一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員從左側(cè)斜坡距離坡底8 m處自由滑下,當(dāng)下滑到距離坡底s1處時(shí),動(dòng)能和勢(shì)能相等(以坡底為參考平面);到坡底后運(yùn)動(dòng)員又靠慣性沖上右側(cè)斜坡(不計(jì)經(jīng)過(guò)坡底時(shí)的機(jī)械能損失),當(dāng)上滑到距離坡底s2處時(shí),運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和勢(shì)能又相等,上滑的最大距離為4 m。關(guān)于這個(gè)過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是(忽略空氣阻力)()A.摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化B.重力和摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的總功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化C.s1<4 m,s2>2 mD.s1>4 m,s2<2 m答案BC運(yùn)動(dòng)員在斜坡上滑行的過(guò)程中只有重力和摩擦力做功,由動(dòng)能定理可知A項(xiàng)錯(cuò),B項(xiàng)對(duì)。從左側(cè)斜坡距離坡底s=8 m處滑至距離坡底s1處的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得mg(s-s1)sin -Wf=12mv2-0,因?yàn)橄禄骄嚯x坡底s1處時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能相等,所以有mgs1 sin =12mv2,由兩式聯(lián)立得mg(s-s1) sin -Wf=mgs1 sin ,可知s-s1>s1,即s1<s2=4 m。同理,運(yùn)動(dòng)員從右側(cè)斜坡距離坡底s2處滑至距離坡底s(s=4 m)處的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得-mg(s-s2) sin -Wf=0-12mv12,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在距離坡底s2處時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能相等,有mgs2 sin =12mv12,由兩式聯(lián)立得mg(s-s2) sin +Wf=mgs2 sin ,可知s-s2<s2,即s2>s2=2 m,C項(xiàng)對(duì)、D項(xiàng)錯(cuò)。12.(多選)(2018廣西南寧月考)在有大風(fēng)的情況下,一小球自A點(diǎn)豎直上拋,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示(小球的運(yùn)動(dòng)可看做豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)和水平方向的初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)),小球運(yùn)動(dòng)軌跡上的A、B兩點(diǎn)在同一水平直線(xiàn)上,M點(diǎn)為軌跡的最高點(diǎn)。若風(fēng)力的大小恒定,方向水平向右,小球在A(yíng)點(diǎn)拋出時(shí)的動(dòng)能為4 J,在M點(diǎn)時(shí)它的動(dòng)能為2 J,落回到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能記為EkB,小球上升時(shí)間記為t1,下落時(shí)間記為t2,不計(jì)其他阻力,則()A.x1x2=13B.t1<t2C.EkB=6 JD.EkB=12 J答案AD由小球上升與下落時(shí)間相等即t1=t2得,x1(x1+x2)=122=14,即x1x2=13,A正確,B錯(cuò)誤;AM應(yīng)用動(dòng)能定理得-mgh+W1=12mvM2-12mv2豎直方向有v2=2gh式聯(lián)立得W1=2 JAB風(fēng)力做功W2=4W1=8 J,AB由動(dòng)能定理得W2=EkB-EkA,可求得EkB=12 J,C錯(cuò)誤,D正確。13.(多選)(2018黑龍江雞西模擬)如圖所示,內(nèi)壁光滑半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上,一個(gè)質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點(diǎn)?，F(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球,擊打后迅速移開(kāi),使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球回到A點(diǎn)時(shí),再次用小錘沿運(yùn)動(dòng)方向擊打小球,通過(guò)兩次擊打,小球才能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)。已知小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終未脫離軌道,在第一次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功W1,第二次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功W2。設(shè)先后兩次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功全部用來(lái)增加小球的動(dòng)能,則W1W2的值可能是()A.12B.23C.34D.1答案AB第一次擊打后球最高到達(dá)與球心O等高位置,根據(jù)動(dòng)能定理,有:W1mgR兩次擊打后可以到達(dá)軌道最高點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理,有:W1+W2-2mgR=12mv2在最高點(diǎn),有:mg+N=mv2Rmg聯(lián)立解得:W1mgRW232mgR故W1W223故A、B正確,C、D錯(cuò)誤。14.(2019甘肅蘭州質(zhì)檢)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g=10 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215 m/sD.物體在運(yùn)動(dòng)中的加速度先變小后不變答案B當(dāng)推力小于摩擦力時(shí)物體開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;題圖乙中F-x圖線(xiàn)與x軸所圍面積表示推力對(duì)物體做的功,可得推力做的功W=124100 J=200 J,根據(jù)動(dòng)能定理有W-mgxm=0-0,得xm=10 m,選項(xiàng)B正確;當(dāng)推力與摩擦力平衡時(shí),物體的加速度為零,速度最大,由題圖乙得F=100 N-25 N/mx,當(dāng)F=mg=20 N時(shí)x=3.2 m,由動(dòng)能定理得12(100 N+20 N)x-mgx=12mvm2,解得物體運(yùn)動(dòng)的最大速度vm=8 m/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在推力由100 N減小到20 N的過(guò)程中,加速度逐漸減小,在推力由20 N減小到0的過(guò)程中,加速度又反向增大,此后加速度不變,選項(xiàng)D項(xiàng)錯(cuò)誤。