高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)17 動能 動能定理（含解析）-人教版高三物理試題

課時作業(yè)(十七)動能動能定理1．(多選)如圖所示，某人通過光滑滑輪將質(zhì)量為m的物體，沿光滑斜面由靜止開始勻加速地由底端拉上斜面，物體上升的高度為h，到達(dá)斜面頂端的速度為v，則在此過程中()A．物體所受的合力做功為mgh＋eq\f(1,2)mv2B．物體所受的合力做功為eq\f(1,2)mv2C．人對物體做的功為mghD．人對物體做的功大于mghBD[對物體應(yīng)用動能定理可得W合＝W人－mgh＝eq\f(1,2)mv2，故W人＝mgh＋eq\f(1,2)mv2，B、D選項(xiàng)正確．]2．如圖所示，B是水平地面上AC的中點(diǎn)，可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊以某一初速度從A點(diǎn)滑動到C點(diǎn)停止．小物塊經(jīng)過B點(diǎn)時的速度等于它在A點(diǎn)時速度的一半．則小物塊與AB段間的動摩擦因數(shù)μ1和其與BC段間的動摩擦因數(shù)μ2的比值為()A．1 B．2C．3 D．4C[－μ1mgl＝eq\f(1,2)m(eq\f(v0,2))2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，－μ2mgl＝0－eq\f(1,2)m(eq\f(v0,2))2；解得eq\f(μ1,μ2)＝3.]3．(2017·海南卷·6)將一小球豎直向上拋出，小球在運(yùn)動過程中所受到的空氣阻力不可忽略．a(chǎn)為小球運(yùn)動軌跡上的一點(diǎn)，小球上升和下降經(jīng)過a點(diǎn)時的動能分別為Ek1和Ek2.從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點(diǎn)時重力所做的功為W1，從拋出開始到小球第二次經(jīng)過a點(diǎn)時重力所做的功為W2.下列選項(xiàng)正確的是()A．Ek1＝Ek2，W1＝W2 B．Ek1>Ek2，W1＝W2C．Ek1<Ek2，W1<W2 D．Ek1>Ek2，W1<W2B[從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點(diǎn)和第二次經(jīng)過a點(diǎn)，小球上升的高度相同，故W1＝W2，小球在運(yùn)動過程中所受到的空氣阻力不可忽略，小球從第一次經(jīng)過a點(diǎn)到第二次經(jīng)過a點(diǎn)的過程中，由動能定理得，Wf＝Ek2－Ek1<0，故Ek1>Ek2，B正確，A、C、D錯誤．]4．(2019·山西運(yùn)城模擬)如圖所示，將一光滑圓軌道固定豎直放置，其中A點(diǎn)為圓軌道的最低點(diǎn)，B點(diǎn)為圓的水平直徑與圓軌道的交點(diǎn)．一個質(zhì)量為m的物體靜置于A點(diǎn)，現(xiàn)用始終沿軌道切線方向、大小不變的外力F作用于物體上，使其沿圓軌道到達(dá)B點(diǎn)，隨即撤去外力F，要使物體能在豎直圓軌道內(nèi)維持圓周運(yùn)動，外力F至少為()A．eq\f(2mg,π) B．eq\f(3mg,π)C．eq\f(4mg,π) D．eq\f(5mg,π)D[設(shè)軌道半徑為R，物體恰能在豎直圓軌道內(nèi)維持圓周運(yùn)動的條件是物體在最高點(diǎn)時所受的重力提供向心力，由牛頓第二定律得mg＝meq\f(v2,R)，物體從A點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中，由動能定理得F·eq\f(πR,2)－mg·2R＝eq\f(1,2)mv2，由以上兩式解得F＝eq\f(5mg,π)，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯誤．]5．質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動，如圖所示，運(yùn)動過程中小球受到空氣阻力的作用．設(shè)某一時刻小球通過軌道的最低點(diǎn)，此時繩子的張力為7mg，在此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動，經(jīng)過半個圓周恰好能通過最高點(diǎn)，則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功是()A．eq\f(1,4)mgR B．eq\f(1,3)mgRC．eq\f(1,2)mgR D．mgRC[小球通過最低點(diǎn)時，繩的張力為F＝7mg，由牛頓第二定律得F－mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)，小球恰好過最高點(diǎn)，繩子拉力為零，由牛頓第二定律得mg＝eq\f(mv\o\al(2,2),R)，小球由最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中，由動能定理得－2mgR＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，由以上各式可得Wf＝－eq\f(1,2)mgR，所以小球克服空氣阻力所做的功為eq\f(1,2)mgR，故C正確，A、B、D錯誤．]6．如圖所示，ABCD是一個盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，BC是水平的，其寬度d＝0.50m．盆邊緣的高度為h＝0.30m．在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止開始下滑．已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，則停的地點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為()A．0.50m B．0.25mC．0.10m D．0D[設(shè)小物塊在BC段通過的總路程為s，由于只有水平面上存在摩擦力，則小物塊從A點(diǎn)開始運(yùn)動到最終靜止的整個過程中，摩擦力做功為－μmgs，而重力做功與路徑無關(guān)，由動能定理得mgh－μmgs＝0－0，代入數(shù)據(jù)可解得s＝3m．由于d＝0.50m，所以，小物塊在BC段經(jīng)過3次往復(fù)運(yùn)動后，又回到B點(diǎn)．]7．如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長的光滑斜面AB的A處連接一粗糙水平面OA，OA長為4m．有一質(zhì)量為m的滑塊，從O處由靜止開始受一水平向右的力F作用．F只在水平面上按圖乙所示的規(guī)律變化．滑塊與OA間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，取g＝10m/s2，試求：甲乙(1)滑塊運(yùn)動到A處的速度大?。?2)不計(jì)滑塊在A處的速率變化，滑塊沖上斜面AB的長度是多少？解析(1)由題圖乙知，在前2m內(nèi)，F(xiàn)1＝2mg做正功，在第3m內(nèi)，F(xiàn)2＝－0.5mg，做負(fù)功，在第4m內(nèi)，F(xiàn)3＝0，滑動摩擦力Ff＝－μmg＝－0.25mg，始終做負(fù)功，對于滑塊在OA上運(yùn)動的全過程，由動能定理得：F1x1＋F2x2＋Ffx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－0即2mg×2m－0.5mg×1m－0.25mg×4m＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－0解得vA＝5eq\r(2)m/s.(2)對于滑塊沖上斜面的過程，由動能定理得－mgLsin30°＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)解得L＝5m所以滑塊沖上斜面AB的長度L＝5m.答案(1)5eq\r(2)m/s(2)5m[能力提升練]8．(2018·江蘇卷·4)從地面豎直向上拋出一只小球，小球運(yùn)動一段時間后落回地面．忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖象是()A[小球做豎直上拋運(yùn)動，設(shè)初速度為v0，則：v＝v0－gt，小球的動能Ek＝eq\f(1,2)mv2，把速度v代入得：Ek＝eq\f(1,2)mg2t2－mgv0t＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；Ek與t為二次函數(shù)關(guān)系．]9．如圖甲所示，一半徑R＝1m、圓心角等于143°的豎直圓弧形光滑軌道，與斜面相切于B點(diǎn)，圓弧形軌道的最高點(diǎn)為M，斜面傾角θ＝37°，t＝0時刻有一物塊沿斜面上滑，其在斜面上運(yùn)動的速度變化規(guī)律如圖乙所示，若物塊恰能到達(dá)M點(diǎn)，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)物塊經(jīng)過M點(diǎn)的速度大??；(2)物塊經(jīng)過B點(diǎn)的速度大??；(3)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)．解析(1)物塊恰能到達(dá)M點(diǎn)，則有mg＝meq\f(v\o\al(2,M),R)解得vM＝eq\r(gR)＝eq\r(10)m/s.(2)物塊從B點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)的過程中，由動能定理得－mgR(1＋cos37°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,M)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得vB＝eq\r(46)m/s.(3)由題圖乙可知，物塊在斜面上運(yùn)動時，加速度大小為a＝eq\f(Δv,Δt)＝10m/s2，方向沿斜面向下，由牛頓第二定律得mgsin37°＋μmgcos37°＝ma解得μ＝0.5.答案(1)eq\r(10)m/s(2)eq\r(46)m/s(3)0.510．如圖所示，用一塊長L1＝1.0m的木板在墻和桌面間架設(shè)斜面，桌子高H＝0.8m、長L2＝1.5m．斜面與水平桌面的傾角θ可在0～60°間調(diào)節(jié)后固定．將質(zhì)量m＝0.2kg的小物塊從斜面頂端由靜止釋放，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.05，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2，忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失．(重力加速度g取10m/s2；最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(1)求θ角增大到多少時，物塊能從斜面開始下滑；(用正切值表示)(2)當(dāng)θ角增大到37°時，物塊恰能停在桌面邊緣，求物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ2；(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(3)繼續(xù)增大θ角，發(fā)現(xiàn)θ＝53°時物塊落地點(diǎn)與墻面的距離最大，求此最大距離xm.解析(1)為使小物塊下滑，應(yīng)有mgsinθ≥μ1mgcosθ，θ滿足的條件：tanθ≥0.05.(2)物塊運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功為Wf＝μ1mgL1cosθ＋μ2mg(L2－L1cosθ)，由動能定理得mgL1sinθ－Wf＝0，代入數(shù)據(jù)得μ2＝0.8.(3)設(shè)當(dāng)θ＝53°時，物塊運(yùn)動至桌面邊緣時速度為v.由