物理2——动能定理_阶段练习.pdf

高中物理课后学习辅导hqy 1 V F 动能定理 阶段练习 1 一质量为 24kg 的滑块 以 4m s 的速度在光滑水平面上向左滑行 从某一时刻 起在滑块上作用一水平向右的力 经过一段时间 滑块的速度方向变为向右 大小 为 4m s 求这段时间里水平力做的功 2 如图所示 一质量为 m 的小球 用长为 L 的轻绳悬挂于 O 点 小球在水平拉力 作用下 从平衡位置 P 点很缓慢的移动到 Q 点 则力 F 所做的功为 A mgLcos B mgL 1 cos C FLsin D FL 3 如图所示 质量为 m 的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水平面上做匀速圆 周运动 当拉力为某个值 F 时 转动半径为 R 当拉力逐渐减小到 F 4 时 物体仍 做匀速圆周运动 半径为 2R 则外力对物体所做的功的大小为 A FR 4 B 3FR 4 C 5FR 8 D 零 4 某人从高为h的地方以初速度v0向某一方向迅速抛出一个质量为m的物体 该 物体着地时的速度大小也为v0求 人在抛出物体时所做的功是多少 物体在空中运动过程中 克服空气阻力所做的功是多少 5 质量为m的跳水运动员从高为h的跳台上以速率v1起跳 落水时的速率为v2 运动中遇有空气阻力 求运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功 高中物理课后学习辅导hqy 2 6 如图 一质量 m 2kg 的铅球从离地面 H 2m 高处自由下落 陷入沙坑h 2cm 深处 求沙子对铅球的平均阻力 g 取 10m s2 7 如图所示 AB为 1 4 圆弧轨道 半径为R 0 8m BC是水平轨道 长S 3m BC处的摩擦系数为 1 15 今有质量m 1kg 的物体 自A点从静止起下滑到C点 刚好停止 求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功 8 如图所示 半径R 1m 的 1 4 圆弧导轨与水平面相接 从圆弧导轨顶端A 静 止释放一个质量为m 20g 的小木块 测得其滑至底端B时速度 VB 3m s 以后 沿水平导轨滑行BC 3m 而停止 求 1 在圆弧轨道上克服摩擦力做的功 2 BC段轨道的动摩擦因数为多少 9 如图所示 物体在离底端 4m 处斜面上由静止滑下 物体在斜面上和平面上运 动时动摩擦因数均为 0 5 斜面倾角为 37 斜面与平面间由一个小段圆弧吻接 求物体能在水平面上滑行多远 g 取 10m s2 高中物理课后学习辅导hqy 3 10 如图所示 小滑块从斜面顶点A由静止滑至水平部分C点而停止 已知斜面 高为h 滑块运动的整个水平距离为 s 设转角B处无动能损失 斜面和水平部分 与小滑块的动摩擦因数相同 求此动摩擦因数 11 如图所示 斜面足够长 其倾角为 质量为 m 的滑块 距挡板P为s0 以初 速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于滑块沿 斜面方向的重力分力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失 求滑块在斜面上经 过的总路程为多少 12 质量为m的滑块与倾角为 的斜面间的动摩擦因数为 tan 斜面底端有 一个和斜面垂直放置的弹性挡板 滑块滑到底端与碰撞时没有机械能损失 若滑块 从斜面上高h处以初速度v0开始沿斜面下滑 设斜面足够长 问 1 滑块最终停在何处 2 滑块在斜面上滑行的总路程为多少 m h 13 输出功率保持 10kW 的起重机从静止开始起吊 500kg 的货物 当升高到 2m 时 速度达到最大 g 10m s2 求 最大速度是多少 这一过程所用时间多长 高中物理课后学习辅导hqy 4 14 电动机通过一绳子吊起质量为 8 kg 的物体 绳的拉力不能超过 120 N 电动机 的功率不能超过 1200 W 要将此物体由静止起用最快的方式吊高 90 m 已知此物 体在被吊高接近 90 m 时已开始以最大速度匀速上升 所需时间为多少 15 一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体 如图所示 绳 的P端拴在车后的挂钩上 Q端拴在物体上 设绳的总长不变 绳的质量 定滑轮 的质量和尺寸 滑轮上的摩擦都忽略不计 开始时 车在A点 左右两侧绳都已绷 紧并且是竖直的 左侧绳长为H 提升时 车加速向左运动 沿水平方向从A经过 B驶向C 设A到B的距离也为H 车过B点时的速度为vB 求在车由A移到B 的过程中 绳Q端的拉力对物体做的功 16 如图所示 在光滑的平台上有一质量为 6kg 的物体 开始处于静止状态 当人 拉紧绳子以v0 5m s 的速度匀速从 B 点运动到 A 点 已知 OB 3m AB 4m 求此 过程中人对物体所做的功 高中物理课后学习辅导hqy 5 30 B A O 17 如图示 用长为 L 的细绳悬挂一个质量为 m 的小球 悬点 O 点 把小球拉至 A 点 使悬线与水平方向成 30 角 然后松手 问 小球运动到悬点的正下方 B 点 时 悬线中张力多大 18 以初速度 v0竖直向上抛出一质量为 m 的小物体 假定物块所受的空气阻力 f 大小不变 已知重力加速度为 g 则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速 率分别为 A A 2 0 2 1 v f g mg 和 0 mgf v mgf B 2 0 2 1 v f g mg 和 0 mg v mgf C 2 0 2 2 1 v f g mg 和 0 mgf v mgf D 2 0 2 2 1 v f g mg 和 0 mg v mgf 19 如图所示 质量为 M 的木块放在光滑水平面上 现有一质量为 m 的子弹以速 度 0射入木块中 设子弹在木块中所受阻力不变 大小为 Ff 且子弹未射穿木块 若子弹射入木块的深度为 D 则木块向前移动距离是多少 系统损失的机械能是多 少 V 0 高中物理课后学习辅导hqy 6 参考答案 2 解析 小球很缓慢地移动 可以认为小球处于动态平衡状态 由图可知 F mgtan F 随 变化而变化 由于 F 是变力 所以不能用功的公式求解 只能用动 能定理求解 由 WF WG WT EK 其中 WG mgL 1 cos WT 0 EK 0 所以 WF mgL 1 cos 应选答案 B 点评 如果没有对本题进行认真分析 误认 为 F 是恒力 位移是 Lsin 选 C 是错的 3 错解 F 2 4 FF 5F 8 W F 2R R 5FR 8 错解分析 W Fscos 仅适应于求恒力做功 对变力做功不成立 由于该题中绳 的拉力显然是变力 并且此力不是随位移作线性变化的 故不能用力的平均值求功 但能应用动能定理求解 正解 设当绳的拉力为 F 时 小球做匀速圆周运动的线速度为 V1 则有 F mv12 R 当绳的拉力减为 F 4 时 小球做匀速圆周运动的线速度 v2 则有 F 4 mv22 2R 在绳的拉力由 F 减为 F 4 的过程中 绳的拉力所做的功为 W 2 1 mv22 2 1 mv12 FR 4 故 绳的拉力所做的功的大小为 FR 4 A 选项正确 6 方法一 分段法列式 设小球自由下落到沙面时的速度为v 则 mgH mv2 2 0 设铅球在沙坑中受到的 阻力为F 则 mgh Fh 0 mv2 2 代入数据 解得 F 2020N 方法二 整段法列式 全过程重力做功 mg H h 进入沙坑中阻力阻力做功 Fh 从全过程来看动能变 化为 0 得 mg H h Fh sssss0 代入数值得 F 2020N 7 解析 物体在从A滑到C的过程中 有重力 AB段的阻力 BC段的摩擦力 共三个力做功 WG mgR fBC mg 由于物体在AB段受的阻力是变力 做的功不 能直接求 根据动能定理可知 W外 0 所以mgR mgS WAB 0 即WAB mgR mgS 1 10 0 8 1 10 3 15 6 J 9 分析 物体在斜面上受重力 mg 支持力 FN1 摩擦力 f1的作用 沿斜面加速 下滑 因 0 5 tan 0 75 到水平面后 在摩擦力 f2作用下做减速运动 直至 停止 解 物体运动的全过程中 初 末状态速度均为零 对全过程应用动能定理 高中物理课后学习辅导hqy 7 037cos37sin 211 mgssmgsmg 得 11 2 37cos37sinss s 5 0 4 8 05 06 0 m 1 6m 10 解析 滑块从A点滑到C点 只有重力和摩擦力做功 设滑块质量为m 动 摩擦因数为 斜面倾角为 斜面底边长 s1 水平部分长 s2 由动能定理得 0 cos cos 2 1 mgs s mgmgh sss 21 由以上两式得 s h 11 解析 滑块在滑动过程中 要克服摩擦力做功 其机械能不断减少 又因为 滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力 所以最终会停在斜面底端 在整个过程中 受重力 摩擦力和斜面支持力作用 其中支持力不做功 设其 经过和总路程为 L 对全过程 由动能定理得 2 00 2 1 0cossinmvmgLmgS 得 cos sin 2 02 1 0 mg mvmgS L 14 解析 将物体吊高分为两个过程 第一个过程是以绳所能承受的最大拉力拉 物体 使物体匀加速上升 第一个过程结束时 电动机刚达最大功率 第二个过程 是电动机一直以最大功率拉物体 拉力逐渐减小 当拉力等于重力时 物体开始匀 速上升 在匀加速运动过程中加速度为a 8 108120 m mgFm m s2 5 m s2 末速度vt 120 1200 m m F P m s 10 m s 上升时间t1 5 10 a vt s 2 s 上升高度h 52 10 2 2 2 a vt m 10 m 在功率恒定的过程中 最后匀速运动的速度为 高中物理课后学习辅导hqy 8 vm 108 1200 mm mg P F P m s 15 m s 外力对物体做的总功W Pmt2 mgh2 动能变化量 Ek 2 1 mvm2 2 1 mvt2 由动能定理得Pm t2 mgh2 2 1 mvm2 2 1 mvt2 代入数据后解得t2 5 75 s t t1 t2 7 75 s 所需时间至少要 7 75 s 15 解析 设绳的P端到达B处时 左边绳与水平地面所成夹角为 物体从井 底上升的高度为h 速度为v 所求的功为W 则据动能定理可得 2 2 1 mvmghW 因绳总长不变 所以 H H h sin 根据绳联物体的速度关系得 v vBcos 由几何关系得 4 由以上四式求得 HmgmvW B 12 4 1 2 16 解析 确定研究对象为水平面上的物体 物体受到重力 平台的支持力 绳子的拉力 重力和平台的支持力都不对物体做功 绳子拉力对物体做正功 将人在 A 点的速度作如图所示的正交分解 得 V1 V0Cos 可知物体作变速运动 故物体所受绳子拉力为一变力 在 A 点时 由几何关系知 370 故V1 4m s V0 V1 V2 高中物理课后学习辅导hqy 9 A O C B 根据 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvW 总 列方程为 JmvEEW kk 48 5 4 5 6 2 1 0 2 1 2 2 1 12 人 答 此过程中人对物体所做的功为 48J 17 错解 从 A 到 B 全程使用动能定理有 mgL 1 sin30 2 1 mVB2 对 B 点由向心力公式 T mg m L VB 2 由 两式解得 T 4mg 错解分析 此题是一道多过程试题 物体从 A 到 C 然后再从 C 到 B 两个过程 而在这两个过程的转折点 C 处 有内能产生 说明 全过程并不是只有重力做功 正解 在 A 点松手后 绳子将为松弛状态 所以小球在重力作用下作自由落体 运动 当小球落到 A 点的正下方 C 点 OC L 时绳被拉紧 此时由于绳子的冲量 作用 使小球沿绳方向的速度分量 v2减为零 小球将以 L 为半径以 v1为初速度从 C 开始做圆周运动 如图 因此 从 A 到 B 过程有机械能损失 机械能不守恒 本题应先求出球至 C 点时切向速度 v1 再对 CB 段运动由动能定理求出 vB 最后 求绳中张力 T 小球从 A 到 C 自由下落高度 L 则 vC gL2 其切向分量 v1 vcos30 2 6gL 小球由 C 运动到 B 由动能定理 mgL 1 cos60 2 1 mv2B 2 1 mv21 v1代入解得 v2B 2 5 gL 对 B 点由向心力公式 T mg m L VB 2 即 T 2 7 mg 高中物理课后学习辅导hqy 10 18 解析 本题考查动能定理 上升的过程中 重力做负功 阻力f做负功 由动能 定理得 2 2 1 o mvfhmgh h 2 0 2 1 v f g mg 求返回抛出点的速度由全程 使用动能定理重力做功为零 只有阻力做功为有 2 2 2 1 2 1 2 o mvmvmgh 解得 v 0 mgf v mgf A 正确