2018届高考物理大一轮复习题组层级快练22第五单元机械能2动能定理.docx

题组层级快练(二十二)动能定理一、选择题1A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，先后撤去F1、F2后，两物体最终停下，它们的vt图像如图所示已知两物体与水平面间的滑动摩擦力大小相等则下列说法正确的是()AF1、F2大小之比为12BF1、F2对A、B做功之比为12CA、B质量之比为21D全过程中A、B克服摩擦力做功之比为21答案C解析由速度与时间图像可知，两个匀减速运动的加速度之比为12，由牛顿第二定律可知：A、B受摩擦力大小相等，所以A、B的质量关系是21，由速度与时间图像可知，A、B两物体加速与减速的位移相等，且匀加速运动位移之比12，匀减速运动的位移之比21，由动能定理可得：A物体的拉力与摩擦力的关系，F1xf13x00；B物体的拉力与摩擦力的关系，F22xf23x00，因此可得：F13f1，F2f2，f1f2，所以F12F2.全过程中摩擦力对A、B做功相等，F1、F2对A、B做功大小相等故A、B、D项错误，C项正确2(2017淮安模拟)如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为Ek1和Ek2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W1和W2，则()AEk1Ek2，W1Ek2，W1W2CEk1Ek2，W1W2DEk1Ek2；又W1mgcosmgL，可见克服摩擦力所做的功大小相等，即W1W2，故正确选项为B.3.光滑斜面上有一个小球自高为h的A处由静止开始滚下，抵达光滑水平面上的B点时速度大小为v0.光滑水平面上每隔相等的距离设置了一个与小球运动方向垂直的活动阻挡条，如图所示，小球越过n条活动阻挡条后停下来若让小球从h高处以初速度v0滚下，则小球能越过的活动阻挡条的条数是(设小球每次越过活动阻挡条时损失的动能相等)()An B2nC3n D4n答案B解析设每条阻挡条对小球做的功为W，当小球在水平面上滚动时，由动能定理得nW0mv02，对第二次有NW0mv220(mv02mgh)，又因为mv02mgh，联立解得N2n，选项B正确4.(2015课标全国)如图所示，一半径为R，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平一质量为m的质点自P点上方高度为R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道质点刚到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小用W表示质点P运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功则()AWmgR，质点恰好可以到达Q点BWmgR，质点不能到达Q点CWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离DWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离答案C解析质点在N时，沿半径方向的合力提供向心力，可得4mgmgm，所以动能为EkmgR，从最高点到N点的过程中，由动能定理，得mg2RWmgR，即克服摩擦力做功为WmgR，质点在运动过程中，沿半径方向的合力提供向心力，即FNmgsinm，根据左右对称，在同一高度，由于摩擦力做功导致右半圆的速度小，轨道弹力小，滑动摩擦力fFN变小，所以摩擦力做功变小，那么从N到Q，由动能定理得Q点动能为EkQmgRmgRW，由于W，所以Q点速度仍然没有减小到0，仍会继续向上运动一段距离，所以选项C对5.如图所示，一个粗糙的水平转台以角速度匀速转动，转台上有一个质量为m的物体，物体与转台间用长L的绳连接着，此时物体与转台处于相对静止，设物体与转台间的动摩擦因数为，现突然制动转台，则()A由于惯性和摩擦力，物体将以O为圆心、L为半径做变速圆周运动，直到停止B若物体在转台上运动一周，物体克服摩擦力做的功为mg2LC若物体在转台上运动一周，摩擦力对物体不做功D物体在转台上运动圈后，停止运动答案ABD解析制动转台后，物体在绳子约束作用下做圆周运动，速率在减小，运动一周滑动摩擦力做功为Wfmg2L，绳子的拉力对物体不做功，由动能定理可知Nmg2L0mv2，又vL，联立得物体在转台上转动的圈数为N，A、B、D项正确6.质量为2 kg的物块放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，物块动能Ek与其发生位移x之间的关系如图所示已知物块与水平面间的动摩擦因数0.2，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是()Ax1 m时速度大小为2 m/sBx3 m时物块的加速度大小为2.5 m/s2C在前4 m位移过程中拉力对物块做的功为9 JD在前4 m位移过程中物块所经历的时间为2.8 s答案D解析对物块由动能定理，得F合xEk，则F合，即图线的斜率等于合外力在02 m内，F合2 N，设x1 m时速度大小为v，由动能定理，得F合xmv20，v m/s，A项错误；由图线知24 m内加速度恒定，a m/s2 m/s2，B项错误；在前4 m位移过程中由动能定理，得Wmgx9 J，W9 J0.22104 J25 J，C项错误；在x2 m时，mv124 J，v12 m/s，在x4 m时，mv229 J，v23 m/s，在前2 m内，2 mt1，t12 s，在后2 m内，2 mt2，t20.8 s，故t1t22.8 s，D项正确7.如图所示，质量为m的滑块距挡板P的距离为l0，滑块以初速度v0沿倾角为的斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，滑块经过的总路程是()A.(l0tan)B.(l0tan)C.(l0tan) D.(l0cot)答案A解析滑块最终停在斜面底部，设滑块经过的总路程为l，对滑块运动的全过程应用功能关系，全程所产生的热量为Qmv02mgl0sin，又由全程所产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Qmglcos，解以上两式，可得l(l0tan)，A项正确8.如图所示，内壁光滑半径大小为R的圆轨道竖直固定在桌面上，一个质量为m的小球静止在轨道底部A点现用小锤沿水平方向快速击打小球，击打后迅速移开，使小球沿轨道在竖直面内运动当小球回到A点时，再次用小锤沿运动方向击打小球，通过两次击打，小球才能运动到圆轨道的最高点已知小球在运动过程中始终未脱离轨道，在第一次击打过程中小锤对小球做功W1，第二次击打过程中小锤对小球做功W2.设先后两次击打过程中小锤对小球做功全部用来增加小球的动能，则的值可能是()A1/2 B2/3C3/4 D1答案AB解析第一次击打后球最多到达与球心O等高位置，根据功能关系，有W1mgR两次击打后可以到轨道最高点，根据功能关系，有W1W22mgRmv2在最高点，有mgNmmg联立式，解得W1mgR，W2mgR故，故A、B项正确，C、D项错误9一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端已知其初动能为E，它返回到斜面底端的动能为，上滑到最大路程的中点时速度为v；若小物块以2E的初动能冲上斜面，则有()A返回斜面底端时的动能为EB返回斜面底端时的动能为C上滑到最大路程的中点时速度为vD上滑到最大路程的中点时速度为2v答案AC解析设小物块沿斜面上滑的最大高度为h，沿斜面上升的最大距离为x，由动能定理得mghFfx0E，而hxsin，式中为斜面倾角，可得x.由此可见，小物块沿斜面上升的距离x与初动能E成正比，而摩擦力做功Ffx与位移成正比，故当小物块以2E的初动能上滑时，上滑的最大距离变为原来的2倍，损失的动能(即克服摩擦力做的功)也为原来的2倍，故A项正确，B项错误；选取小物块从路程中点至最高点的过程，由v22ax得，x12x，故有v1v，C项正确，D项错误10.如图所示，质量分布均匀的长方体木板放置在水平面上，M、N分别是木板的左、右两个端点，水平面的A、C之间粗糙，与木板的动摩擦因数处处相等，水平面其余部分光滑，A、C间的距离等于木板的长度，B为AC的中点某时刻开始处于光滑水平面的木板具有水平向右的初速度v0，当M端运动到C点时速度刚好为零，则()A木板N端运动到B点时速度为B木板N端运动到C点时速度为C木板N端从A到B摩擦力做的功等于木板N端从B到C摩擦力做的功D木板N端从A到C摩擦力做的功等于木板M端从A到C摩擦力做的功答案D解析将木板分为n等份(n足够大)，每个部分的质量为；从开始到M端运动到C点过程，每个部分克服摩擦力做功均为gL，根据动能定理，有：n(gL)0mv02从开始到木板N端运动到B点过程，有：(g)mv12mv02，联立解得v1v0，故A项错误；从开始到木板N端运动到C点过程，有：n(gL)mv22mv02联立解得v2v0，故B项错误；木板N端从A到B过程摩擦力做功：W1(g)mgL，木板N端从B到C过程摩擦力做功：W2n(gL)(mgL)mgL；两过程中摩擦力做功不相等，故C项错误；木板N端从A到C摩擦力做的功：W3n(gL)mgL，木板M端从A到C摩擦力做的功：W4n(gL)mgL；二力做功相等，故D项正确二、非选择题11(2016天津)我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一如图所示，质量m60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB24 m/s，A与B的竖直高度差H48 m为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W1 530 J，g取10 m/s2.(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大？答案(1)144 N(2)12.5m解析(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动，设AB的长度为x，则有vB22ax由牛顿第二定律有mgFfma联立式，代入数据解得Ff144 N(2)设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理有mghWmvC2mvB2设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律有FNmg由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，联立式，代入数据解得R12.5 m12(2017郑州市毕业班一模)如图所示，固定在水平地面上的工件，由AB和BD两部分组成其中AB部分为光滑的圆弧，AOB37，圆弧的半径R0.5 m，圆心O点在B点正上方，BD部分水平，长度为l0.2 m，C为BD的中点现有一质量m1 kg的物块(可视为质点)，从A端由静止释放，恰好能运动到D点为使物块运动到C点时速度为零，可先将BD部分以B为轴向上转动一锐角，求：(1)该锐角应为多大？(假设物块经过B点时没有能量损失)；(2)物块在BD板上运动的总路程(g10 m/s2，sin370.6，cos370.8)解析(1)设BD段长度为l，动摩擦因数为，当BD水平时，研究物块的运动，从A到D的过程中，根据动能定理：mgR(1cos37)mgl0代入数据联立解得0.5当BD抬起一个锐角时，从A到C的过程中，根据动能定理mgR(1cos37)mgsinFN0其中FNmgcos联立解得37(2)物块在C处速度减为零后，由于mgsinmgcos物块将会下滑，而AB段光滑，故物块将做往复运动，直到停止在B点根据能量守恒定律mgR(1cos37)Q而摩擦产生的热量Qfs，fmgcos代入数据解得，物块在BD板上的总路程s0.25 m.13如图甲所示，倾角37的粗糙斜面固定在水平面上，斜面足够长一根轻弹簧一端固定在斜面的底端，另一端与质量m1.0 kg的小滑块(可视为质点)接触，滑块与弹簧不相连，弹簧处于压缩状态当t0时释放滑块在00.24 s时间内，滑块的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示已知弹簧的劲度系数k2.0102 N/m，当t0.14 s时，滑块的速度v12.0 m/s.g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8.弹簧弹性势能的表达式为Epkx2(式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)求：(1)斜面对滑块摩擦力的大小Ff；(2)t0.14 s时滑块与出发点间的距离d；(3)在00.44 s时间内，摩擦力做的功W.答案(1)4.0 N(2)0.20 m(3)1.64 J解析(1)当t10.14 s时，滑块与弹簧开始分离，此后滑块受重力、斜面的支持力和摩擦力，滑块开始做匀减速直线运动由题中的图乙可知，在这段过程中滑块加速度的大小为：a110 m/s2.根据牛顿第二定律有：mgsinFfma1代入数据解得：Ff4.0 N.(2)当t10.14 s时弹簧恰好恢复原长，所以此时滑块与出发点间的距离d等于t00时弹簧的形变量x，所以在00.14 s时间内弹簧弹力做的功为：W弹Ep初Ep末kd2在这段过程中，根据动能定