（江苏专用版）2020版高考物理总复习第五章第2讲动能定理及其应用练习（含解析）.docx

第2讲动能定理及其应用一、单项选择题1.(2018南京、盐城二模)在体育课上,某同学练习投篮,他站在罚球线处用力将篮球从手中投出,如图所示,篮球约以1 m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6 kg,篮筐离地高度约为3 m,则该同学投篮时对篮球做的功约为()A.1 JB.10 JC.30 JD.50 J答案B对整个过程运用动能定理得,W-mgh=12mv2-0,代入数据解得W=mgh+12mv2=0.6101.5 J+120.61 J10 J。2.(2018泰州模拟)如图所示是一种清洗车辆用的手持喷水枪。设枪口截面积为0.6 cm2,喷出的水的速度为20 m/s(水的密度为1103 kg/m3)。当它工作时,喷水枪的功率最接近()A.250 WB.300 WC.350 WD.400 W答案A每秒钟喷出水的动能为Ek=12mv2=12Svtv2,代入数据得Ek=240 J,则P=Wt=Ekt=240 W,故选项A正确。3.(2018无锡模拟)如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶,经过时间t前进的距离为x,且速度达到最大值vm。设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为F,那么这段时间内()A.小车做匀加速运动B.小车受到的牵引力逐渐增大C.小车受到的合外力所做的功为PtD.小车受到的牵引力做的功为Fx+12mvm2答案D小车在运动方向上受向前的牵引力F1和向后的阻力F,因为v增大,P不变,由P=F1v,F1-F=ma,得出F1逐渐减小,a也逐渐减小,当v=vm时,a=0,故A、B项均错误;合外力做的功W外=Pt-Fx,由动能定理得W牵-Fx=12mvm2,故C项错误,D项正确。4.(2018江苏六市调研)如图所示,水平平台上放置一长为L、质量为m的均匀木板,板右端距离平台边缘为s,板与台面间动摩擦因数为,重力加速度为g。现对板施加水平推力,要使板脱离平台,推力做功的最小值为()A.mg(L+s)B.mgL2+sC.mg(L-s)D.mg3L4+s答案B要使板脱离平台,即让板的重心脱离平台,则板运动的距离为L2+s,需要克服摩擦力做功为Wf=mgL2+s,即推力做功的最小值为mgL2+s,故B项正确,A、C、D项错误。二、多项选择题5.(2018沛县中学检测)如图所示,质量为M的电梯底板上放置一质量为m的物体,钢索拉着电梯由静止开始向上做匀加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,则()A.物体所受合力做的功等于12mv2+mgHB.底板对物体的支持力做的功等于mgH+12mv2C.钢索的拉力做的功等于12Mv2+MgHD.钢索的拉力、电梯的重力及物体对底板的压力对电梯做的总功等于12Mv2答案BD对物体应用动能定理得:合力对物体做的功W=12mv2,A项错误;电梯由静止开始向上做匀加速运动,设加速度的大小为a,由速度和位移的关系式可得,v2=2aH,所以a=v22H,对电梯由牛顿第二定律可得,FN-mg=ma,所以FN=mg+ma=mg+mv22H,底板对物体的支持力做的功为W=FNH=(mg+ma)H=mgH+12mv2,B项正确;对于整体由牛顿第二定律可得,F-(M+m)g=(M+m)a,所以钢索的拉力为F=(M+m)g+(M+m)a,钢索的拉力做的功等于FH=(M+m)gH+12(M+m)v2,C项错误;根据动能定理可得,合力对电梯做的功等于电梯动能的变化即为12Mv2,则钢索的拉力、电梯的重力及物体对底板的压力对电梯做的总功等于12Mv2,D项正确。6.(2018无锡检测)对离地一定高度的物体施加一个竖直向上的拉力,物体在竖直方向上运动,其速率-时间关系大致图线如图所示,以地面为零势能面,忽略空气阻力,物体的机械能随运动距离的变化关系图线可能是选项图中的()答案CD以物体为研究对象,若物体向上运动,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,从速率-时间图像看,物体在做加速度变小的加速运动,所以F=mg+ma逐渐变小,而物体机械能的增量就是F做的功,即E=Fx=(mg+ma)x,E-x图像中的斜率为F,所以D项正确;若物体向下运动,根据牛顿运动定律有F=mg-ma,F变大,F做负功,机械能减小,所以C项正确。7.(2018泰州模拟)如图甲所示,质量相等的a、b两物体,分别从斜面上的同一位置A由静止下滑,经B点在水平面上滑行一段距离后停下。不计经过B点时的能量损失,用传感器采集到它们的速度-时间图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.a在斜面上滑行的加速度比b的大B.a在水平面上滑行的距离比b的短C.a与斜面间的动摩擦因数比b的小D.a克服摩擦力做的功比b的大答案AC由题图乙图像斜率可知,a做加速运动时的加速度比b做加速运动时的加速度大,故A项正确;物体在水平面上的运动是匀减速运动,a从t1时刻开始,b从t2时刻开始,由图线与坐标轴围成的面积表示位移可知,a在水平面上做匀减速运动的位移(滑行的距离)比b在水平面上做匀减速运动的位移大,故B项错误;物体在斜面上运动的加速度a=g sin -g cos ,因为a的加速度大于b的加速度,所以a与斜面间的动摩擦因数比b的小,故C项正确;对物体整个运动过程运用动能定理得mgh-Wf=0-0,所以Wf=mgh,a、b质量相等,所以在整个运动过程中克服摩擦力做的功一样多,故D项错误。8.(2018南通模拟)如图所示,半径为R的半圆形的圆弧槽固定在水平面上,质量为m的小球(可视为质点)从圆弧槽的端点A由静止开始滑下,滑到最低点B时对轨道的正压力为2mg,重力加速度为g,则()A.小球在最低点B时速度为2gRB.小球在B点时,重力的功率为mggRC.小球由A到B的过程中克服摩擦力做功为12mgRD.小球由A到B过程中速度先增大后减小答案CD滑到最低点B时对轨道的正压力为2mg,那么由牛顿第三定律可知:小球受到的支持力也为2mg,那么由牛顿第二定律可得2mg-mg=mv2R,所以,v=gR,故A项错误;小球在B点的速度v=gR,方向水平向右,重力方向竖直向下,重力与速度方向垂直,所以,重力的功率为0,故B项错误;对小球下滑过程应用动能定理可得:小球由A到B的过程中克服摩擦力做功为W=mgR-12mv2=mgR-12mgR=12mgR,故C项正确。小球在任一径向与竖直方向夹角为时,沿速度方向受到的合外力为F=mg sin -mgcos+mv2R,那么在该方向上的加速度为a=( tan -)g cos -v2R;那么当小球开始下滑较短时间时,速度v较小,夹角较大,a大于0,小球加速;当较小时,a小于0,小球减速,故小球由A到B过程中速度先增大后减小,故D项正确。三、非选择题9.(2018苏北四市调研)如图所示,水平光滑细杆上P点套一小环,小环通过长L=1 m的轻绳悬挂一夹子,夹子内夹有质量m=1 kg的物块,物块两竖直侧面与夹子间的最大静摩擦力均为fm=7 N。现对物块施加F=8 N的水平恒力作用,物块和小环一起沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,小环碰到细杆上的钉子Q时立即停止运动,物块恰好相对夹子滑动,此时夹子立即锁定物块,锁定后物块仍受恒力F的作用。小环和夹子的大小及质量均不计,物块可看成质点,重力加速度g=10 m/s2。求:(1)物块做匀加速运动的加速度大小a;(2)P、Q两点间的距离s;(3)物块向右摆动的最大高度h。答案(1)8 m/s2(2)0.25 m(3)1 m解析(1)由牛顿第二定律F=ma,解得a=8 m/s2(2)小环到达Q,物块与夹子刚达到最大静摩擦力由牛顿第二定律2fm-mg=mvm2L,解得vm=2 m/s根据动能定理Fs=12mvm2解得s=0.25 m(3)设物块上升的最大高度为h,水平距离为x,由动能定理得F(x+s)-mgh=0由几何关系得(L-h)2+x2=L2解得h=1 m10.(2018常州一模)以较大速度运动的物体,所受的空气阻力不可忽略,物体运动时受到的空气阻力与其速度成正比,关系式为f=kv,v是物体的速度,k是已知的阻力系数。在离地面H高度的高处将质量为m的球以速度v0水平抛出,球在着地前已经做匀速运动,重力加速度为g。求:(1)球刚抛出时的加速度大小;(2)球从抛出到落地过程中,克服空气阻力所做的功;(3)以不同初速度水平抛出的球其运动时间是否相等,请说明理由。答案(1)g2+kv0m2(2)mgH+12mv02-m3g22k2(3)见解析解析(1)竖直方向vy0=0,Fy=mgay=g,竖直向下水平方向vx0