高考物理一輪復習 第5章 機械能 練案15 動能定理及其應用 新人教版.doc

練案15動能定理及其應用一、選擇題(本題共8小題，15題為單選，68題為多選)1(2018四川成都期中)如圖所示，游樂園里，質(zhì)量為m的小女孩從滑梯上離地面h高處由靜止滑下，到地面時的速度為v。不計空氣阻力，已知重力加速度g，則小女孩下滑過程中克服摩擦力做的功是( c )afhbmghcmghmv2dmv2mgh解析設摩擦力做的功為w，對小女孩由動能定理得wmghmv20，所以有wmv2mgh，因摩擦力做負功，故小女孩滑下過程中克服摩擦力做的功為mghmv2，選項c正確。2.(2018山東濟南期中)2017年4月29日，朝鮮在平安南道北昌一帶向北疑似試射了一枚彈道導彈，但發(fā)射升空數(shù)秒內(nèi)發(fā)生爆炸，產(chǎn)生大量殘片。如圖所示，某一質(zhì)量為m的殘片(下落過程中認為質(zhì)量不變)從離地面h高處由靜止落至地面并陷入泥土一定深度h而停止，設殘片受到的空氣阻力為f，則下列說法正確的是( c )a殘片落地時動能等于mghb殘片陷入地下的過程中克服泥土阻力所做的功小于剛落地面時的功能c整個過程中殘片克服阻力做的功等于mg(hh)d殘片在泥土中受到的平均阻力為mg(1h/h)解析殘片下落高度為h的過程中需要克服空氣阻力做功，故其落地時的動能為(mgf)h，選項a錯誤；設殘片剛落地時的動能為ek，殘片在泥土中運動的過程中克服阻力做功為w1，由動能定理得mghw10ek，解得w1mghek，選項b錯誤；設全過程中殘片克服阻力做功為w2，則mg(hh)w20，解得w2mg(hh)，選項c正確；設殘片在泥土中運動時，受到的平均阻力為f阻，則全程由動能定理得mg(hh)fhf阻h0，解得f阻，選項d錯誤。3(2018河南商丘月考)如圖所示，若物體與接觸面之間的動摩擦因數(shù)處處相同，do是水平面，ab是斜面。初速度為10m/s的物體從d點出發(fā)沿路面dba恰好可以達到頂點a，如果斜面改為ac，再讓該物體從d點出發(fā)沿dca恰好也能達到a點，則物體第二次運動具有的初速度( c )a可能大于12m/sb可能等于8m/sc一定等于10m/sd可能等于10m/s，具體數(shù)值與斜面的傾角有關解析物體從d點滑動到頂點a過程中，由動能定理，可得mgxoamgxdbmgcosxab0mv2，由幾何關系cosxabxob，因而上式可以簡化為mgxoamgxod0mv2；同理得沿dca有mgxoamgxod0mv，解得v2v，c選項正確。4如圖所示，豎直面內(nèi)光滑的3/4圓形導軌固定在一水平地面上，半徑為r。一個質(zhì)量為m的小球從距水平地面正上方h高處的p點由靜止開始自由下落，恰好從n點沿切線方向進入圓軌道。不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是( c )a適當調(diào)整高度h，可使小球從軌道最高點m飛出后，恰好落在軌道右端口n處b若h2r，則小球在軌道最低點對軌道的壓力為4mgc只有h2.5r時，小球才能到達圓軌道的最高點md若hr，則小球能上升到圓軌道左側離地高度為r的位置，該過程重力做功為mgr解析若小球從m到n做平拋運動，故有：rvmt，rgt2，所以，vm；若小球能到達m點，對小球在m點應用牛頓第二定律可得：mgm，所以vm，故小球不可能從軌道最高點m飛出后，恰好落在軌道右端口n處，故a錯誤；設小球在最低點速度為v，對小球從靜止到軌道最低點應用動能定理可得：mghmv2；對小球在最低點應用牛頓第二定律可得：fnmg，再由牛頓第三定律，小球在軌道最低點對軌道的壓力fnfnmgmmg(1)5mg，故b錯誤；對小球從靜止到m點應用動能定理可得：mg(h2r)mvmgr，所以，h2.5r，故c正確；若hr，由動能定理可得：小球能上升到圓軌道左側離地高度為r的位置，該過程始末位置高度差為零，故重力做功為零，故d錯誤；故選c。5(2018河北邯鄲月考)如圖，一半徑為r、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑poq水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點自p點上方高度r處由靜止開始下落，恰好從p點進入軌道。質(zhì)點滑到軌道最低點n時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用w表示質(zhì)點從p點運動到n點的過程中克服摩擦力所做的功。則( c )awmgr，質(zhì)點恰好可以到達q點bwmgr，質(zhì)點不能到達q點cwmgr，質(zhì)點到達q點后，繼續(xù)上升一段距離dwmgr，質(zhì)點到達q點后，繼續(xù)上升一段距離解析根據(jù)動能定理可得p點動能ekpmgr，經(jīng)過n點時，半徑方向的合力提供向心力，可得4mgmgm，所以n點動能為ekn，從p點到n點根據(jù)動能定理可得mgrwmgr，即摩擦力做功w。質(zhì)點運動過程，半徑方向的合力提供向心力即fnmgsinmam，根據(jù)左右對稱，在同一高度，由于摩擦力做功導致右半邊的速度小，軌道彈力變小，滑動摩擦力ffn變小，所以摩擦力做功變小，那么從n到q，根據(jù)動能定理，q點動能ekqmgrw，由于w，所以q點速度仍然沒有減小到0，仍會繼續(xù)向上運動一段距離，對照選項c對。6(2018河北省唐山市豐南區(qū)高三上學期期中試題)一物體在水平面上受恒定的水平拉力和摩擦力作用由靜止開始做直線運動，在第1秒末撤去水平拉力，其ekx圖象如圖所示，g10m/s2，則( ad )a物體的質(zhì)量為10kgb物體與水平面的動摩擦因數(shù)為0.2c第1秒內(nèi)合力對物體做的功為30jd前4秒內(nèi)拉力對物體做的功為60j解析由圖知：當位移為x11.5m時，撤去外力，所以x11.5m所對應的時間為1s物體在第1s內(nèi)的位移為x1at2，得a3m/s2則由動能定理可得合外力做功wf合x145j得f合30n，又由牛頓第二定律知f合ma解得m10kg，故a正確；當撤掉外力f后，物體做減速運動，由圖可知物體發(fā)生的位移為x24.5m，物體在摩擦力作用下減速，此時合外力做功為wf合x245j，得到f合fmg10n解得0.1，故b錯誤；從圖象可以知道在第1s內(nèi)合外力做的功就等于動能的變化量，所以合外力做功為45j，故c錯誤；第1s內(nèi)由動能定理可得合外力做功wf合x145j得f合fmg30n，即f40n，物體在第1s內(nèi)受拉力作用，所以前4秒內(nèi)拉力做的功即等于第1s內(nèi)拉力做的功，wffx1401.560j，故d正確。7(2018河南省漯河市高級中學高三期中試題)如圖所示，在粗糙水平面上a處平滑連接一半徑r0.1m、豎直放置的光滑半圓軌道，半圓軌道的直徑ab垂直于水平面，一質(zhì)量為m的小滑塊從與a點相距為x(x0)處以初速度v0向左運動，并沖上半圓軌道，小滑塊從b點飛出后落在水平地面上，落點到a點的距離為y。保持初速度v0不變，多次改變x的大小，測出對應的y的大小，通過數(shù)據(jù)分析得出了y與x的函數(shù)關系式為y20.16x0.48，其中x和y的單位均為m，取g10m/s2。則有( ac )a小滑塊的初速度v04m/sb小滑塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)0.5c小滑塊在水平地面上的落點與a點的最小距離ymin0.2md如果讓小滑塊進入半圓軌道后不脫離半圓軌道(a、b兩端除外)，x應滿足0x2.75m解析滑塊從出發(fā)點運動到b的過程，由動能定理得：mgxmg2rmvmv，滑塊從b離開后做平拋運動，則有：2rgt2，yvbt，聯(lián)立得：y28rxv16r2，代入數(shù)據(jù)解得：y20.8x0.04v0.16與y20.16x0.48比較系數(shù)可得：0.2，v04m/s，故a正確，b錯誤；當滑塊通過b點時，在水平地面上的落點與a點的最小距離，則在b點有：mgm，滑塊從b離開后做平拋運動，則有：2rgt2，yvbt，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得最小距離為：ymin0.2m，故c正確；滑塊通過b點的臨界條件是重力等于向心力，則在b點有：mgm，滑塊從出發(fā)點運動到b的過程，由動能定理得：mgxmg2rmvmv，聯(lián)立解得 x2.5m，所以x的取值范圍是 0x2.5m，故d錯誤。所以a、c正確，b、d錯誤。8(2018安徽省合肥期中)如圖所示，bod是半圓的水平直徑，oc為豎直半徑，半圓半徑為r?，F(xiàn)有質(zhì)量相同的a、b兩個小球分別從a、b兩點以一定的初速度水平拋出，分別擊中半圓軌道上的d點和c點，已知b球擊中c點時動能為ek，a點在b點正上方且a、b間距為r，不計空氣阻力，則( ad )aa球擊中d點時動能為1.6ekba球擊中d點時動能為1.25ekca、b兩球初速度之比為11da、b小球與軌道碰撞瞬間，重力的瞬時功率之比為11解析由平拋運動規(guī)律有：水平位移xv0t，豎直位移ygt2r，知運動時間t相同，而xa2r2xb，則va2vb；豎直方向速度滿足v2gr，解得vy；a、b小球與軌道碰撞瞬間，重力的瞬時功率為pmgvy相等，比值為11，則選項c錯誤，d正確；b小球擊中c點時的動能ekmvmvmvmgrmgr，a小球擊中d點時的動能ekamvmvmvmgr2mgr1.6ek，則選項a正確，b錯誤。二、非選擇題9(2018河北省唐山市灤縣二中高三上學期期中試題)如圖1所示為單板滑雪u型池的比賽場地，比賽時運動員在u形滑道內(nèi)邊滑行邊利用滑道做各種旋轉和跳躍動作，裁判員根據(jù)運動員的騰空高度、完成的動作難度和效果評分。圖2為該u型池場地的橫截面圖，ab、cd為半徑r4m的四分之一光滑圓弧雪道，bc為水平雪道且與圓弧雪道相切，bc長為4.5m，質(zhì)量為60kg的運動員(含滑板)以5m/s的速度從a點滑下，經(jīng)u型雪道從d點豎直向上飛出，在d點上方完成動作的時間為t0.8s，然后又從d點返回u型雪道，忽略空氣阻力，運動員可視為質(zhì)點，g10m/s2，求：(1)運動員與bc雪道間的動摩擦因數(shù)；(2)運動員首次運動到c點時對雪道的壓力；(3)運動員最后距離b點多遠處停下。答案：(1)0.1(2)2040n(3)b點右側1.5m處解析(1)設運動員從d點向上飛出的速度為vd，則vdg4m/s運動員從a點到d點的過程，由動能定理得，mgxbcmvmv解得0.1。(2)運動員從c點運動到d點的過程中，由動能定理得mgrmvmv設運動員首次運動到c點時對雪道的壓力為n，由牛頓第二定律知nmgm聯(lián)立得n2040n，方向豎直向上(3)設運動員運動的全過程在水平雪道上通過的路程為x，由動能定理得mgrmgx0mv解得x52.5m所以運動員在水平雪道上運動了5.5個來回后到達c點左側3m處，故最后在b點右側1.5m處停下。10(2018江西省臨川二中高三上學期第五次理綜物理)如圖所示，從a點以某一水平速度v0拋出質(zhì)量m1kg的小物塊(可視為質(zhì)點)，當物塊運動至b點時，恰好沿切線方向進入圓心角boc37的光滑圓弧軌道bc，經(jīng)圓弧軌道后滑上與c點等高、靜止在粗糙水平面上的長木板，圓弧軌道c端的切線水平。已知長木板的質(zhì)量m4kg，a、b兩點距c點的高度分別為h0.6m、h0.15m，圓弧軌道半徑r0.75m，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)10.7，長木板與地面間的動摩擦因數(shù)20.2，g10m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(1)小物塊在b點時的速度大小；(2)小物塊滑至c點時，對圓弧軌道的壓力大??；(3)長木板至少為多長，才能保證小物塊不滑出長木板(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)。答案：(1)5m/s(2)n(