（全國I卷）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能 基礎(chǔ)課時(shí)13 動(dòng)能定理及應(yīng)用.doc

基礎(chǔ)課時(shí)13動(dòng)能定理及應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1.(2016湖北襄陽一模)用豎直向上大小為30 n的力f，將2 kg的物體由沙坑表面靜止抬升1 m時(shí)撤去力f，經(jīng)一段時(shí)間后，物體落入沙坑，測(cè)得落入沙坑的深度為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 j b.24 j c.34 j d.54 j答案c2.質(zhì)量m2 kg的物體，在光滑水平面上以v16 m/s的速度勻速向西運(yùn)動(dòng)，若有一個(gè)f8 n方向向北的恒力作用于物體，在t2 s內(nèi)物體的動(dòng)能增加了()a.28 j b.64 j c.32 j d.36 j解析由于力f與速度v1垂直，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，其兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)為向西的勻速運(yùn)動(dòng)和向北的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)勻加速運(yùn)動(dòng)：a4 m/s2，v2at8 m/s，2 s末物體的速度v10 m/s，2 s內(nèi)物體的動(dòng)能增加了ekmv2mv64 j，故選項(xiàng)b正確。答案b3.如圖1所示，將一質(zhì)量為m的小球以一定的初速度自o點(diǎn)水平向右拋出，小球在運(yùn)動(dòng)過程中恰好通過a點(diǎn)，oa與豎直方向夾角為53，已知sin 370.6，cos 370.8，則小球拋出時(shí)的動(dòng)能與到達(dá)a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的比值為()圖1a. b. c. d.解析小球做平拋運(yùn)動(dòng)，則v0tgt2tan 53，vygt，vvv，可得，選項(xiàng)d正確。答案d4.如圖2所示，一質(zhì)量為m1 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從高h(yuǎn)12 m處的a點(diǎn)由靜止沿光滑的圓弧軌道ab滑下，進(jìn)入半徑為r4 m的豎直圓環(huán)軌道，圓環(huán)軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，當(dāng)?shù)竭_(dá)圓環(huán)軌道的頂點(diǎn)c時(shí)，小球?qū)A環(huán)軌道的壓力恰好為零，小球繼續(xù)沿cfb滑下，進(jìn)入光滑軌道bd，且到達(dá)高度為h的d點(diǎn)時(shí)速度為零，則h的值可能為(g取10 m/s2)()圖2a.8 m b.9 m c.10 m d.11 m解析小球在圓環(huán)軌道的最高點(diǎn)時(shí)速度vc2 m/s，設(shè)小球在bec段克服摩擦力做的功為w1，則w1mg(h2r)mv20 j，設(shè)小球在cfb段克服摩擦力做的功為w2，則0w2w1，從c點(diǎn)到d點(diǎn)有mg(h2r)w2mv，代入數(shù)據(jù)得8 mh10 m，b正確。答案b5.(2016山東濟(jì)南模擬)光滑斜面上有一個(gè)小球自高為h的a處由靜止開始滾下，到達(dá)光滑的水平面上的b點(diǎn)時(shí)速率為v0。光滑水平面上每隔相等的距離設(shè)置了一個(gè)與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直的阻擋條，如圖3所示，小球越過n條阻擋條后停下來。若讓小球從2h高處以初速度v0滾下，則小球能越過阻擋條的條數(shù)為(設(shè)小球每次越過阻擋條時(shí)損失的動(dòng)能相等)()圖3a.n b.2n c.3n d.4n解析設(shè)每條阻擋條對(duì)小球做的功為w，小球自高為h的a處由靜止開始滾下到b，由動(dòng)能定理有mghmv，當(dāng)小球在水平面上滾動(dòng)時(shí)，由動(dòng)能定理有nw0mv；讓小球從2h高處以初速度v0滾下到停止，由動(dòng)能定理有mg2hnw0mv，三式聯(lián)立解得n3n，所以選項(xiàng)c正確。答案c二、多項(xiàng)選擇題6.北京時(shí)間2015年8月6日，在喀山游泳世錦賽的男子100米自由泳決賽中，寧澤濤以47秒84的成績(jī)奪冠，奪取了亞洲在該項(xiàng)目上的首枚金牌。假設(shè)寧澤濤在發(fā)令槍響后，兩腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時(shí)身體重心下降。如圖4所示，假設(shè)寧澤濤質(zhì)量為m，在起跳前進(jìn)的距離s內(nèi)，重心下降的高度為h，獲得的速度大小為v，水的阻力做功為w阻，則在此過程中()圖4a.寧澤濤的機(jī)械能增加了mv2b.寧澤濤的機(jī)械能增加了mv2mghc.寧澤濤的重力做的功為w重mghd.寧澤濤自身做功w人mv2mghw阻解析寧澤濤的重心下降的高度為h，獲得的速度為v，則其機(jī)械能增加量為mv2mgh，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；寧澤濤自身做功和水的阻力做功之和等于機(jī)械能的增加量，w人w阻mv2mgh，故寧澤濤自身做功w人mv2mghw阻，選項(xiàng)d正確；寧澤濤的重心下降的高度為h，重力做正功，w重mgh，選項(xiàng)c正確。答案cd7.如圖5所示，斜面ab和水平面bc是由同一板材上截下的兩段，在b處用小圓弧連接。將小鐵塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從a處由靜止釋放后，它沿斜面向下滑行，進(jìn)入平面，最終靜止于p處。若從該板材上再截下一段，擱置在a、p之間，構(gòu)成一個(gè)新的斜面，再將鐵塊放回a處，并輕推一下使之沿新斜面向下滑動(dòng)。關(guān)于此情況下鐵塊的運(yùn)動(dòng)情況，下列描述正確的是()圖5a.鐵塊一定能夠到達(dá)p點(diǎn)b.鐵塊的初速度必須足夠大才能到達(dá)p點(diǎn)c.鐵塊能否到達(dá)p點(diǎn)與鐵塊質(zhì)量有關(guān)d.鐵塊能否到達(dá)p點(diǎn)與鐵塊質(zhì)量無關(guān)解析設(shè)a距離地面的高度為h，動(dòng)摩擦因數(shù)為，對(duì)全過程運(yùn)用動(dòng)能定理有mghmgcos xabmgxbp0，得mghmg(xabcos xbp)0，而xabcos xbp，即h 0。鐵塊在新斜面上有mgsin mgcos ma，由sin cos 0，可知鐵塊在新斜面上做勻速運(yùn)動(dòng)，與鐵塊的質(zhì)量m無關(guān)，鐵塊一定能夠到達(dá)p點(diǎn)，選項(xiàng)a、d正確，b、c錯(cuò)誤。答案ad三、非選擇題8.在賽車場(chǎng)上，為了安全起見，車道外圍都固定上廢舊輪胎作為圍欄，當(dāng)車碰撞圍欄時(shí)起緩沖器作用。在一次模擬實(shí)驗(yàn)中用彈簧來代替廢舊輪胎，實(shí)驗(yàn)情景如圖6所示，水平放置的輕彈簧左側(cè)固定于墻上，處于自然狀態(tài)，開始賽車在a處且處于靜止?fàn)顟B(tài)，距彈簧自由端的距離為l11 m。當(dāng)賽車啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生水平向左的恒為f24 n的牽引力使賽車向左勻加速前進(jìn)，當(dāng)賽車接觸彈簧的瞬間立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，賽車?yán)^續(xù)壓縮彈簧，最后被彈回到b處停下。已知賽車的質(zhì)量為m2 kg，a、b之間的距離為l23 m，賽車被彈回的過程中離開彈簧時(shí)的速度大小為v4 m/s，水平向右。g取10 m/s2。求：圖6(1)賽車和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)彈簧被壓縮的最大距離。解析(1)從賽車離開彈簧到b點(diǎn)靜止，由動(dòng)能定理得mg(l1l2)0mv2解得0.2。(2)設(shè)彈簧被壓縮的最大距離為l，從賽車加速到離開彈簧，由動(dòng)能定理得fl1mg(l12l)mv20解得l0.5 m。答案(1)0.2(2)0.5 m9.如圖7所示，qb段是半徑為r1 m的光滑圓弧軌道，aq段是長(zhǎng)度為l1 m的粗糙水平軌道，兩軌道相切于q點(diǎn)，q在圓心o的正下方，整個(gè)軌道位于同一豎直平面內(nèi)。物塊p的質(zhì)量m1 kg(可視為質(zhì)點(diǎn))，p與aq間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，若物塊p以速度v0從a點(diǎn)滑上水平軌道，到c點(diǎn)又返回a點(diǎn)時(shí)恰好靜止。(取g10 m/s2)求：圖7(1)v0的大??；(2)物塊p第一次剛通過q點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力。解析(1)物塊p從a到c又返回a的過程中，由動(dòng)能定理有：mg2l0mv解得v02 m/s(2)設(shè)物塊p第一次剛通過q點(diǎn)時(shí)的速度為v，在q點(diǎn)軌道對(duì)p的支持力為fn，由動(dòng)能定理和牛頓第二定律有：mglmv2mvfnmgm解得：fn12 n由牛頓第三定律可知，物塊p第一次剛通過q點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大小為12 n，方向豎直向下。答案(1)2 m/s(2)12 n，方向豎直向下10.(2015山東理綜，23)如圖8甲所示，物塊與質(zhì)量為m的小球通過不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩跨過兩等高定滑輪連接。物塊置于左側(cè)滑輪正下方的表面水平的壓力傳感裝置上，小球與右側(cè)滑輪的距離為l。開始時(shí)物塊和小球均靜止，將此時(shí)傳感裝置的示數(shù)記為初始值?，F(xiàn)給小球施加一始終垂直于l段細(xì)繩的力，將小球緩慢拉起至細(xì)繩與豎直方向成60角，如圖乙所示，此時(shí)傳感裝置的示數(shù)為初始值的1.25倍；再將小球由靜止釋放，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至最低位置時(shí)，傳感裝置的示數(shù)為初始值的0.6倍。不計(jì)滑輪的大小和摩擦，重力加速度的大小為g。求：圖8(1)物塊的質(zhì)量；(2)從釋放到運(yùn)動(dòng)至最低位置的過程中，小球克服空氣阻力所做的功。解析(1)設(shè)開始時(shí)細(xì)繩的拉力大小為t1，傳感裝置的初始值為f1，物塊質(zhì)量為m，由平衡條件得對(duì)小球，t1mg對(duì)物塊，f1t1mg當(dāng)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60時(shí)，設(shè)細(xì)繩的拉力大小為t2，傳感裝置的示數(shù)為f2，據(jù)題意可知，f21.25f1，由平衡條件得對(duì)小球，t2mgcos 60對(duì)物塊，f2t2mg聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得m3m(2)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)至最低位置時(shí)