高考物理一轮复习 第5章 机械能 练案15 动能定理及其应用 新人教版.doc

练案15动能定理及其应用一、选择题(本题共8小题，15题为单选，68题为多选)1(2018四川成都期中)如图所示，游乐园里，质量为m的小女孩从滑梯上离地面h高处由静止滑下，到地面时的速度为v。不计空气阻力，已知重力加速度g，则小女孩下滑过程中克服摩擦力做的功是( c )afhbmghcmghmv2dmv2mgh解析设摩擦力做的功为w，对小女孩由动能定理得wmghmv20，所以有wmv2mgh，因摩擦力做负功，故小女孩滑下过程中克服摩擦力做的功为mghmv2，选项c正确。2.(2018山东济南期中)2017年4月29日，朝鲜在平安南道北昌一带向北疑似试射了一枚弹道导弹，但发射升空数秒内发生爆炸，产生大量残片。如图所示，某一质量为m的残片(下落过程中认为质量不变)从离地面h高处由静止落至地面并陷入泥土一定深度h而停止，设残片受到的空气阻力为f，则下列说法正确的是( c )a残片落地时动能等于mghb残片陷入地下的过程中克服泥土阻力所做的功小于刚落地面时的功能c整个过程中残片克服阻力做的功等于mg(hh)d残片在泥土中受到的平均阻力为mg(1h/h)解析残片下落高度为h的过程中需要克服空气阻力做功，故其落地时的动能为(mgf)h，选项a错误；设残片刚落地时的动能为ek，残片在泥土中运动的过程中克服阻力做功为w1，由动能定理得mghw10ek，解得w1mghek，选项b错误；设全过程中残片克服阻力做功为w2，则mg(hh)w20，解得w2mg(hh)，选项c正确；设残片在泥土中运动时，受到的平均阻力为f阻，则全程由动能定理得mg(hh)fhf阻h0，解得f阻，选项d错误。3(2018河南商丘月考)如图所示，若物体与接触面之间的动摩擦因数处处相同，do是水平面，ab是斜面。初速度为10m/s的物体从d点出发沿路面dba恰好可以达到顶点a，如果斜面改为ac，再让该物体从d点出发沿dca恰好也能达到a点，则物体第二次运动具有的初速度( c )a可能大于12m/sb可能等于8m/sc一定等于10m/sd可能等于10m/s，具体数值与斜面的倾角有关解析物体从d点滑动到顶点a过程中，由动能定理，可得mgxoamgxdbmgcosxab0mv2，由几何关系cosxabxob，因而上式可以简化为mgxoamgxod0mv2；同理得沿dca有mgxoamgxod0mv，解得v2v，c选项正确。4如图所示，竖直面内光滑的3/4圆形导轨固定在一水平地面上，半径为r。一个质量为m的小球从距水平地面正上方h高处的p点由静止开始自由下落，恰好从n点沿切线方向进入圆轨道。不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( c )a适当调整高度h，可使小球从轨道最高点m飞出后，恰好落在轨道右端口n处b若h2r，则小球在轨道最低点对轨道的压力为4mgc只有h2.5r时，小球才能到达圆轨道的最高点md若hr，则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为r的位置，该过程重力做功为mgr解析若小球从m到n做平抛运动，故有：rvmt，rgt2，所以，vm；若小球能到达m点，对小球在m点应用牛顿第二定律可得：mgm，所以vm，故小球不可能从轨道最高点m飞出后，恰好落在轨道右端口n处，故a错误；设小球在最低点速度为v，对小球从静止到轨道最低点应用动能定理可得：mghmv2；对小球在最低点应用牛顿第二定律可得：fnmg，再由牛顿第三定律，小球在轨道最低点对轨道的压力fnfnmgmmg(1)5mg，故b错误；对小球从静止到m点应用动能定理可得：mg(h2r)mvmgr，所以，h2.5r，故c正确；若hr，由动能定理可得：小球能上升到圆轨道左侧离地高度为r的位置，该过程始末位置高度差为零，故重力做功为零，故d错误；故选c。5(2018河北邯郸月考)如图，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r处由静止开始下落，恰好从p点进入轨道。质点滑到轨道最低点n时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用w表示质点从p点运动到n点的过程中克服摩擦力所做的功。则( c )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，继续上升一段距离解析根据动能定理可得p点动能ekpmgr，经过n点时，半径方向的合力提供向心力，可得4mgmgm，所以n点动能为ekn，从p点到n点根据动能定理可得mgrwmgr，即摩擦力做功w。质点运动过程，半径方向的合力提供向心力即fnmgsinmam，根据左右对称，在同一高度，由于摩擦力做功导致右半边的速度小，轨道弹力变小，滑动摩擦力ffn变小，所以摩擦力做功变小，那么从n到q，根据动能定理，q点动能ekqmgrw，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，对照选项c对。6(2018河北省唐山市丰南区高三上学期期中试题)一物体在水平面上受恒定的水平拉力和摩擦力作用由静止开始做直线运动，在第1秒末撤去水平拉力，其ekx图象如图所示，g10m/s2，则( ad )a物体的质量为10kgb物体与水平面的动摩擦因数为0.2c第1秒内合力对物体做的功为30jd前4秒内拉力对物体做的功为60j解析由图知：当位移为x11.5m时，撤去外力，所以x11.5m所对应的时间为1s物体在第1s内的位移为x1at2，得a3m/s2则由动能定理可得合外力做功wf合x145j得f合30n，又由牛顿第二定律知f合ma解得m10kg，故a正确；当撤掉外力f后，物体做减速运动，由图可知物体发生的位移为x24.5m，物体在摩擦力作用下减速，此时合外力做功为wf合x245j，得到f合fmg10n解得0.1，故b错误；从图象可以知道在第1s内合外力做的功就等于动能的变化量，所以合外力做功为45j，故c错误；第1s内由动能定理可得合外力做功wf合x145j得f合fmg30n，即f40n，物体在第1s内受拉力作用，所以前4秒内拉力做的功即等于第1s内拉力做的功，wffx1401.560j，故d正确。7(2018河南省漯河市高级中学高三期中试题)如图所示，在粗糙水平面上a处平滑连接一半径r0.1m、竖直放置的光滑半圆轨道，半圆轨道的直径ab垂直于水平面，一质量为m的小滑块从与a点相距为x(x0)处以初速度v0向左运动，并冲上半圆轨道，小滑块从b点飞出后落在水平地面上，落点到a点的距离为y。保持初速度v0不变，多次改变x的大小，测出对应的y的大小，通过数据分析得出了y与x的函数关系式为y20.16x0.48，其中x和y的单位均为m，取g10m/s2。则有( ac )a小滑块的初速度v04m/sb小滑块与水平地面间的动摩擦因数0.5c小滑块在水平地面上的落点与a点的最小距离ymin0.2md如果让小滑块进入半圆轨道后不脱离半圆轨道(a、b两端除外)，x应满足0x2.75m解析滑块从出发点运动到b的过程，由动能定理得：mgxmg2rmvmv，滑块从b离开后做平抛运动，则有：2rgt2，yvbt，联立得：y28rxv16r2，代入数据解得：y20.8x0.04v0.16与y20.16x0.48比较系数可得：0.2，v04m/s，故a正确，b错误；当滑块通过b点时，在水平地面上的落点与a点的最小距离，则在b点有：mgm，滑块从b离开后做平抛运动，则有：2rgt2，yvbt，联立并代入数据解得最小距离为：ymin0.2m，故c正确；滑块通过b点的临界条件是重力等于向心力，则在b点有：mgm，滑块从出发点运动到b的过程，由动能定理得：mgxmg2rmvmv，联立解得 x2.5m，所以x的取值范围是 0x2.5m，故d错误。所以a、c正确，b、d错误。8(2018安徽省合肥期中)如图所示，bod是半圆的水平直径，oc为竖直半径，半圆半径为r。现有质量相同的a、b两个小球分别从a、b两点以一定的初速度水平抛出，分别击中半圆轨道上的d点和c点，已知b球击中c点时动能为ek，a点在b点正上方且a、b间距为r，不计空气阻力，则( ad )aa球击中d点时动能为1.6ekba球击中d点时动能为1.25ekca、b两球初速度之比为11da、b小球与轨道碰撞瞬间，重力的瞬时功率之比为11解析由平抛运动规律有：水平位移xv0t，竖直位移ygt2r，知运动时间t相同，而xa2r2xb，则va2vb；竖直方向速度满足v2gr，解得vy；a、b小球与轨道碰撞瞬间，重力的瞬时功率为pmgvy相等，比值为11，则选项c错误，d正确；b小球击中c点时的动能ekmvmvmvmgrmgr，a小球击中d点时的动能ekamvmvmvmgr2mgr1.6ek，则选项a正确，b错误。二、非选择题9(2018河北省唐山市滦县二中高三上学期期中试题)如图1所示为单板滑雪u型池的比赛场地，比赛时运动员在u形滑道内边滑行边利用滑道做各种旋转和跳跃动作，裁判员根据运动员的腾空高度、完成的动作难度和效果评分。图2为该u型池场地的横截面图，ab、cd为半径r4m的四分之一光滑圆弧雪道，bc为水平雪道且与圆弧雪道相切，bc长为4.5m，质量为60kg的运动员(含滑板)以5m/s的速度从a点滑下，经u型雪道从d点竖直向上飞出，在d点上方完成动作的时间为t0.8s，然后又从d点返回u型雪道，忽略空气阻力，运动员可视为质点，g10m/s2，求：(1)运动员与bc雪道间的动摩擦因数；(2)运动员首次运动到c点时对雪道的压力；(3)运动员最后距离b点多远处停下。答案：(1)0.1(2)2040n(3)b点右侧1.5m处解析(1)设运动员从d点向上飞出的速度为vd，则vdg4m/s运动员从a点到d点的过程，由动能定理得，mgxbcmvmv解得0.1。(2)运动员从c点运动到d点的过程中，由动能定理得mgrmvmv设运动员首次运动到c点时对雪道的压力为n，由牛顿第二定律知nmgm联立得n2040n，方向竖直向上(3)设运动员运动的全过程在水平雪道上通过的路程为x，由动能定理得mgrmgx0mv解得x52.5m所以运动员在水平雪道上运动了5.5个来回后到达c点左侧3m处，故最后在b点右侧1.5m处停下。10(2018江西省临川二中高三上学期第五次理综物理)如图所示，从a点以某一水平速度v0抛出质量m1kg的小物块(可视为质点)，当物块运动至b点时，恰好沿切线方向进入圆心角boc37的光滑圆弧轨道bc，经圆弧轨道后滑上与c点等高、静止在粗糙水平面上的长木板，圆弧轨道c端的切线水平。已知长木板的质量m4kg，a、b两点距c点的高度分别为h0.6m、h0.15m，圆弧轨道半径r0.75m，物块与长木板间的动摩擦因数10.7，长木板与地面间的动摩擦因数20.2，g10m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(1)小物块在b点时的速度大小；(2)小物块滑至c点时，对圆弧轨道的压力大小；(3)长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。答案：(1)5m/s(2)n(