高中物理人教版（2022新版）第二冊習題第八章專題三動能定理的綜合應用word版含解析

1．下列關于做功和物體動能變化的關系，不正確的是()A．只有動力對物體做功時，物體的動能增加B．只有阻力對物體做功時，它的動能減少C．外力對物體做功的代數和等于物體的末動能與初動能之差D．動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定變化答案D解析根據動能定理W總＝ΔEk，知合力做的功等于物體動能的變化。動力對物體做正功，所以，只有動力對物體做功時，物體的動能增加，A正確；阻力對物體做負功，只有阻力對物體做功時，它的動能減少，故B正確；外力對物體做功的代數和等于合力對物體做的功，根據動能定理可知：外力對物體做功的代數和等于物體的末動能與初動能之差，故C正確；動力和阻力都對物體做功，物體受各個力做功的代數和可能為零，即物體的動能可能不變，故D錯誤。2．一質量為1kg的滑塊，以6m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行。從某一時刻起在滑塊上施加一個向右的水平力，經過一段時間后，滑塊的速度方向變成向右，大小仍為6m/s。在這段時間里水平力對物體所做的功是()A．0 B．9JC．18J D．無法確定答案A解析動能的大小與速度的方向無關，在這段時間里滑塊的動能大小沒有發(fā)生變化。根據動能定理，W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝0，故選A。3．(多選)在水平面上有一質量為M的物體，受到水平力F的作用從靜止開始運動，通過距離s撤去力F，這以后又通過距離s停止運動，則在這個過程中()A．它所受的摩擦力大小為FB．它所受的摩擦力大小為eq\f(F,2)C．力F對物體做的功為FsD．力F對物體做的功為零答案BC解析根據功的定義，力F做的功WF＝Fs，C正確，D錯誤；根據動能定理Fs－Ff·2s＝0，Ff＝eq\f(1,2)F，A錯誤，B正確。4.一物體在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用由靜止開始沿直線運動，已知在第1s內合力對物體做的功為45J，在第1s末撤去拉力，物體的v-t圖像如圖所示，g取10m/s2，則()A．物體的質量為1kgB．物體與水平面間的動摩擦因數為C．第1s內拉力對物體做的功為60JD．第1s內摩擦力對物體做的功為60J答案C解析由題圖知，第1s內物體的位移為x1＝eq\f(1×3,2)m＝m，由動能定理得合力做功為W＝F合x1＝eq\f(1,2)mv2＝45J，得F合＝30N，由圖知v＝3m/s，解得m＝10kg，故A錯誤；1～4s內，由動能定理得摩擦力做功為Wf＝0－eq\f(1,2)mv2＝－45J，位移為x2＝eq\f(3×3,2)m＝m，又由Wf＝－μmgx2得μ＝－eq\f(Wf,mgx2)＝eq\f(45,10×10×＝，故B錯誤；第1s內摩擦力做功為Wf′＝－μmgx1＝－×10×10×J＝－15J，由動能定理可知WF＋Wf′＝eq\f(1,2)mv2＝45J，解得拉力對物體做的功為WF＝60J，故C正確，D錯誤。5．如圖所示，長為2L的輕桿上端及其正中央固定兩個質量均為m的小球，桿的下端有光滑鉸鏈與水平面相連接，桿原來豎直靜止，現讓其自由倒下，則A著地時的速度為()\f(1,5)eq\r(15gL) \f(2,5)eq\r(15gL)\f(1,5)eq\r(30gL) \f(2,5)eq\r(30gL)答案D解析設A著地時的速度為v，則B著地時的速度為eq\f(v,2)，桿倒下過程只有球的重力做功，由動能定理得mg·2L＋mgL＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,2)))2－0，解得v＝eq\f(2,5)eq\r(30gL)，D正確。6．如圖所示，半圓形軌道MON豎直放置且固定在地面上，直徑MN是水平的。一小物塊從M點正上方高度為H處自由下落，正好在M點滑入半圓軌道，測得其第一次離開N點后上升的最大高度為eq\f(H,2)。小物塊接著下落從N點滑入半圓軌道，在向M點滑行的過程中(整個過程不計空氣阻力)()A．小物塊正好能到達M點B．小物塊一定到不了M點C．小物塊一定能沖出M點D．不能確定小物塊能否沖出M點答案C解析小物塊從開始到到達N點上方eq\f(H,2)處過程根據動能定理得mgH－mgeq\f(H,2)＋Wf＝0，假設能到達M點且到M點時速度為v，根據動能定理有mgeq\f(H,2)＋Wf′＝eq\f(1,2)mv2，因小物塊第二次經過半圓軌道過程中在同一處速度均小于第一次，則軌道支持力也變小，物塊所受摩擦力變小，故摩擦力做功減少，則速度v>0，因此小物塊能沖出M點，C正確。7．如圖所示，ABCD是一個固定在水平地面上的盆式容器，盆的內側與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧。BC水平，其長度為d＝m，盆邊緣的高度為h＝m，在A處放一個質量為m的小物塊并讓其自由下滑，已知盆內側壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數μ＝，小物塊在盆內來回滑動，最后停下來，則停的地點到B的距離為()A．mB．mC．mD．0答案D解析對小物塊從A點出發(fā)到最后停下來的整個過程應用動能定理有mgh－μmgl＝0，l＝eq\f(h,μ)＝eq\f,m＝3m，而d＝m，剛好在B、C間往返運動了3次，所以最終停在B點，故選D。8．如圖所示，斜面傾角為θ，滑塊質量為m，滑塊與斜面的動摩擦因數為μ，從距擋板P為s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行。設重力沿斜面的分力大于滑動摩擦力，且每次與P碰撞前后的速度大小保持不變，擋板與斜面垂直，斜面足夠長。已知重力加速度為g，求滑塊從開始運動到最后停止滑行的總路程s。答案eq\f(s0tanθ,μ)＋eq\f(v\o\al(2,0),2μgcosθ)解析滑塊在斜面上運動時受到的摩擦力大小Ff＝μFN＝μmgcosθ整個過程滑塊下落的總高度h＝s0sinθ根據動能定理mgh－Ff·s＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)聯立以上各式得s＝eq\f(s0tanθ,μ)＋eq\f(v\o\al(2,0),2μgcosθ)。9．如圖所示，質量m＝1kg的木塊靜止在高h＝m的平臺上，木塊與平臺間的動摩擦因數μ＝，用水平推力F＝20N推木塊，使木塊產生位移l1＝3m時撤去推力，木塊又滑行l(wèi)2＝1m后飛出平臺，求木塊落地時速度的大小(g取10m/s2)。答案8eq\r(2)m/s解析木塊運動分為三個階段，先是勻加速直線運動，然后是勻減速直線運動，最后是平拋運動。設木塊落地時的速度為v。整個過程中各力做功情況分別為：推力做功WF＝Fl1摩擦力做功Wf＝－μmg(l1＋l2)重力做功WG＝mgh故合力做的功：W＝Fl1－μmg(l1＋l2)＋mgh由動能定理W＝ΔEk得Fl1－μmg(l1＋l2)＋mgh＝eq\f(1,2)mv2－0，代入數據解得v＝8eq\r(2)m/s。10．如圖所示，質量m＝kg的金屬小球從距水平面高h＝m的光滑斜面上由靜止開始釋放，運動到A點時無能量損耗，水平面AB是長m的粗糙平面，與半徑為R＝m的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點，其中半圓形軌道在豎直平面內，D為軌道的最高點，小球恰能通過最高點D，求：(g＝10m/s2)(1)小球運動到A點時的速度大小；(2)小球從A運動到B的過程中摩擦阻力所做的功；(3)小球從D點飛出后落點E與A的距離。答案(1)2eq\r(10)m/s(2)－1J(3)m解析(1)根據題意可得，小球下落到A點的過程中由動能定理得：W＝mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)解得vA＝2eq\r(10)m/s。(2)小球運動到D點時：mg＝eq\f(mv\o\al(2,D),R)解得vD＝eq\r(gR)＝2m/s從釋放到運動到D點全過程應用動能定理mg(h－2R)＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－0，得Wf＝－1J。(3)小球從D點飛出后做平拋運動，假設落點在A、B之間，則有2R＝eq\f(1,2)gt2解得t＝eq\r(\f(4R,g))＝s則水平位移xBE＝vDt＝m<2m，故假設成立，所以xAE＝xAB－xBE＝m。11．如圖所示，MNP為豎直面內一固定軌道，其圓弧段MN與水平段NP相切于N，P端固定一豎直擋板。M相對于N的高度為h，NP長度為s。一物塊自M端從靜止開始沿軌道下滑，與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞(物塊碰撞前后的速度大小相等，方向相反)后停止在水平軌道上某處。若在MN段的摩擦可忽略不計，物塊與NP段軌道間的動摩擦因數為μ，求物塊停止的地方與N點的距離的可能值。答案2s－eq\f(h,μ)或eq\f(h,μ)－2s解析物塊從開始下滑到停止在水平軌道上的過程中，由動能定理得：mgh＋Wf＝0設物塊的質量為m，在水平軌道上滑行的總路程為s′，則：Wf＝－μmgs′