高考物理一轮复习知能演练 5.2 动能 动能定理 沪科版.doc

2013届高考物理一轮复习知能演练 5.2 动能 动能定理 沪科版1. (2011高考新课标全国卷)一质点开始时做匀速直线运动, 从某时刻起受到一恒力作用. 此后, 该质点的动能可能()a. 一直增大b. 先逐渐减小至零, 再逐渐增大c. 先逐渐增大至某一最大值, 再逐渐减小d. 先逐渐减小至某一非零的最小值, 再逐渐增大解析: 选abd.当恒力方向与质点原来速度方向相同时, 质点的动能一直增大, 故a正确. 当恒力方向与质点原来速度方向相反时, 速度先逐渐减小到零再逐渐增大, 质点的动能也先逐渐减小至零再逐渐增大, 故b正确. 当恒力方向与原来质点的速度方向夹角大于90时, 将原来速度v0分解为平行恒力方向的vy、垂直恒力方向的vx, 如图(1), vy先逐渐减小到零再逐渐增大, vx始终不变. v, 质点速度v先逐渐减小至vx再逐渐增大, 质点的动能先减小至某一非零的最小值, 再逐渐增大, 故d正确. 当恒力方向与v0方向夹角小于90时, 如图(2), vy一直增大, vx始终不变, 质点速度v逐渐增大. 动能一直增大, 没有其他情况, 故c错误. 图5252. 如图525所示, 质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍, 物块与转轴oo相距r, 物块随转台由静止开始转动, 当转速增加到一定值时, 物块即将在转台上滑动, 在物块由静止到滑动前的这一过程中, 转台的摩擦力对物块做的功为()a. 0b. 2kmgrc. 2kmgr d.kmgr解析: 选d.在转速增加的过程中, 转台对物块的摩擦力是不断变化的, 当转速增加到一定值时, 物块在转台上即将滑动, 说明此时最大静摩擦力提供向心力, 即kmg在这一过程中对物块用动能定理有wmv2由知, 转台的摩擦力对物块所做的功wkmgr, d对. 3.图526如图526所示, abcd是一个盆式容器, 盆内侧壁与盆底bc的连接处都是一段与bc相切的圆弧, bc是水平的, 其长度d0.50 m. 盆边缘的高度为h0.30 m. 在a处放一个质量为m的小物块并让其从静止下滑. 已知盆内侧壁是光滑的, 而盆底bc面与小物块间的动摩擦因数为0.10.小物块在盆内来回滑动, 最后停下来, 则停的地点到b的距离为()a. 0.50 m b. 0.25 mc. 0.10 m d. 0解析: 选d.设小物块在bc面上运动的路程为x.由动能定理知: mgxmgh, 则x m3 m因为d0.5 m, 则6故小物块停在b点. 4. (2010高考新课标全国卷)图527如图527所示, 在外力作用下某质点运动的vt图像为正弦曲线. 从图中可以判断()a. 在0t1时间内, 外力做正功b. 在0t1时间内, 外力的功率逐渐增大c. 在t2时刻, 外力的功率最大d. 在t1t3时间内, 外力做的总功为零解析: 选ad.本题考查速度图像、动能定理与功率的计算, 意在考查考生对速度图像的理解, 以及结合速度图像综合分析功与功率的方法. 由速度图像可知, 在0t1时间内, 由于物体速度增大, 根据动能定理可知, 外力对物体做正功, a正确, 在0t时间内, 由图可知t1时刻外力为零, 故功率为零, 因此外力的功率不是逐渐增大, b错误; 在t2时刻, 由于物体的速度为零, 故此时外力的功率最小, 且为零, c错误; 在t1t3时间内, 因为物体的初末动能不变, 故外力做的总功为零, d正确. 5. (2012上海浦东高三模拟)过山车是游乐场中常见的设施. 如图528所示是一种过山车的简易模型, 它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成, b、c、d分别是三个圆形轨道的最低点, b、c间距与c、d间距相等, 半径r12.0 m、r21.4 m. 一个质量为m1.0 kg的小球(视为质点), 从轨道的左侧a点以v012.0 m/s的初速度沿轨道向右运动, a、b间距l16.0 m. 小球与水平轨道间的动摩擦因数0.2, 圆形轨道是光滑的. 假设水平轨道足够长, 圆形轨道间不相互重叠. 重力加速度取g10 m/s2, 计算结果保留小数点后一位数字. 试求: 图528(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时, 轨道对小球作用力的大小. (2)如果小球恰能通过第二个圆形轨道, b、c间距l应是多少？(3)在满足(2)的条件下, 如果要使小球恰能通过第三个圆形轨道, 则其半径r3应是多大？解析: (1)设小球经过第一个圆形轨道的最高点时的速度为v1, 从a点到最高点, 根据动能定理有mgl12mgr1mvmv小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力f, 根据牛顿第二定律fmgm由式得f10.0 n. (2)设小球通过第二个圆形轨道的最高点时的速度为v2, 由重力提供向心力有mgm从a点到第二个圆形轨道的最高点, 根据动能定理有mg(l1l)2mgr2mvmv由式得l12.5 m. (3)小球恰能通过第三个圆轨道, 设在最高点的速度为v3应满足mgm从a点到第三个圆轨道的最高点, 根据动能定理有mg(l12l)2mgr3mvmv由式得r30.4 m.答案: (1)10.0 n(2)12.5 m(3)0.4 m一、选择题1. 关于物体所受合外力及其动能, 下列说法正确的是()a. 合外力为零, 则动能一定不变b. 动能保持不变, 则合外力一定为零c. 合外力不为零, 则合外力必做功, 动能一定变化d. 合外力不为零, 则物体一定做变速运动, 其动能一定变化解析: 选a.合外力为零, 则物体保持静止或匀速运动状态, 其动能一定不变, 选项a正确; 动能不变, 其速度的方向可能变化, 有加速度, 合外力可能不为零, 如匀速圆周运动, 选项b错误; 合外力不为零, 位移可能为零或合外力与位移垂直, 则功为零, 动能不变, 选项c错误; 合外力不为零, 则一定有加速度, 物体一定做变速运动, 但动能可能不变, 选项d错误. 2. 一人骑自行车下坡, 坡长l500 m, 坡高h8 m, 人和车的总质量为100 kg, 下坡时初速度为4 m/s, 人不踏车的情况下, 到达坡底时的车速为10 m/s, g取10 m/s2, 则下坡过程中阻力所做的功为()a. 4000 jb. 3800 jc. 5000 j d. 4200 j解析: 选b.由动能定理可得mghwfmvmv, 解得wfmghmvmv3800 j, 故选项b正确. 3.图529如图529所示, 质量为m的物块, 在恒力f的作用下, 沿光滑水平面运动, 物块通过a点和b点的速度分别是va和vb, 物块由a运动到b点的过程中, 力f对物块做的功w为()a. wmvmvb. wmvmvc. wmvmvd. 由于f的方向未知, w无法求出解析: 选b.对物块由动能定理得: wmvmv, 故选项b正确. 4. (2012上海浦东高三模拟)一个质量为0.3 kg的弹性小球, 在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上, 碰撞后小球沿相反方向运动, 反弹后的速度大小与碰撞前相同, 则碰撞前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中墙对小球做功的大小w为()a. v0 b. v12 m/sc. w1.8 j d. w10.8 j解析: 选b.取末速度的方向为正方向, 则v26 m/s, v16 m/s, 速度变化vv2v112 m/s, a错误, b正确; 小球与墙碰撞过程中, 只有墙对小球的作用力做功, 由动能定理得wm(vv)0, 故c、d均错误. 5.图5210如图5210所示, 一块长木板b放在光滑的水平面上, 在b上放一物体a, 现以恒定的外力拉b, 由于a、b间摩擦力的作用, a将在b上滑动, 以地面为参照物, a、b都向前移动一段距离, 在此过程中()a. 外力f做的功等于a和b动能的增量b. b对a的摩擦力所做的功等于a的动能的增量c. a对b的摩擦力所做的功等于b对a的摩擦力所做的功d. 外力f对b做的功等于b的动能的增量与b克服摩擦力所做的功之和解析: 选bd.物体a所受的合外力等于b对a的摩擦力, 所以b对a的摩擦力所做的功等于a的动能的增量, 所以b对. a对b的摩擦力与b对a的摩擦力是一对作用力与反作用力, 大小相等, 方向相反, 但由于a在b上滑动, a、b对地的位移不等, 所以二者做功不等, 故c错. 对b应用动能定理, wfwfekb, 即wfekbwf, 即外力f对b做的功等于b的动能增量与b克服摩擦力所做功之和, 所以d对, a错, 故选bd.6.图5211(2012福州模拟)如图5211所示, 光滑斜面的顶端固定一弹簧, 一物体向右滑行, 并冲上固定在地面上的斜面. 设物体在斜面最低点a的速度为v, 压缩弹簧到c点时弹簧最短, c点距地面高度为h, 则从a到c的过程中弹簧弹力做功是()a. mghmv2 b.mv2mghc. mgh d. (mghmv2)解析: 选a.由a到c的过程运用动能定理可得: mghw0mv2, 所以wmghmv2, 故a正确. 7.图5212如图5212所示, 质量为m的木块放在光滑的水平面上, 质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块并最终停留在木块中与木块一起以速度v运动. 当子弹进入木块的深度为x时两者相对静止, 这时木块前进的距离为l, 若木块对子弹的摩擦阻力为f视为恒力, 下列关系不正确的是()a. flb. flc. fxd. f(lx)解析: 选b.f对木块做正功, 使木块从静止开始加速到v时发生的位移为l, 则对木块运用动能定理可得fl.子弹受到阻力f作用做减速运动(重力和地面的支持力不做功), 到相对静止时发生的位移为(lx), 如题图所示, 由动能定理得f(lx)解以上两式得fx故b选项错误. 8.图5213(2012宿州模拟)如图5213所示, 固定斜面倾角为, 整个斜面分为ab、bc两段, ab2bc.小物块p(可视为质点)与ab、bc两段斜面间的动摩擦因数分别为1、2.已知p由静止开始从a点释放, 恰好能滑动到c点而停下, 那么、1、2间应满足的关系是()a. tan b. tanc. tan212 d. tan221解析: 选b.由动能定理得mgsacsin1mgcossab2mgcossbc0, 则有tan, b项正确. 9.图5214如图5214所示, 电梯质量为m, 地板上放置一质量为m的物体. 钢索拉电梯由静止开始向上加速运动, 当上升高度为h时, 速度达到v, 则()a. 地板对物体的支持力做的功等于mv2b. 地板对物体的支持力做的功等于mghc. 钢索的拉力做的功等于mv2mghd. 合力对电梯m做的功等于mv2解析: 选d.对物体m应用动能定理: wfmghmv2, 故wfmghmv2, a、b均错; 以电梯和物体整体为研究对象, 应用动能定理, 钢索拉力做的功, wt(mm)gh(mm)v2, 故c错; 由动能定理知, 合力对电梯m做的功应等于电梯动能的变化mv2, 故d正确. 10.图5212(2012湖南桃源模拟)如图5215所示, 一个质量为m的圆环套在一根固定的水平直杆上, 环与杆的动摩擦因数为, 现给环一个向右的初速度v0, 如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力f的作用, 已知力f的大小为fkv(k为常数, v为环的运动速度), 则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功(假设杆足够长)可能为()a.mv20b. 0c.mv20 d.mv20解析: 选abd.由于fkv, 当fkv0mg时, n0, f0, 圆环做匀速直线运动, 摩擦力做功为0, b正确; 当v0时, 圆环一直做减速运动, 由动能定理wfmv20, a对; 当v0时, 由(kvmg)ma知, 环做加速度减小的减速直线运动, 最终做v的匀速直线运动, 由动能定理知wfmv20mv2mv20, d对, c错. 二、非选择题11.图5216(2012石家庄模拟)质量m1 kg的物体, 在水平拉力t(拉力方向与物体初速度方向相同)的作用下, 沿粗糙水平面运动, 经过位移4 m时, 拉力t停止作用, 运动到位移是8 m时物体停止, 运动过程中eks图线如图5216所示. (g取10 m/s2)求: (1)物体的初速度多大？(2)物体和水平面间的动摩擦因数为多大？(3)拉力t的大小. 解析: (1)从图线可知初动能为2 j, ek0mv22 j, 得v2 m/s.(2)在位移为4 m处物体的动能为ek10 j, 在位移为8 m处物体的动能为零, 这段过程中物体克服摩擦力做功. 设摩擦力为f, 则fs20ek010 j10 jf n2.5 n因fmg故0.25.(3)物体从开始到移到4 m这段过程中, 水平方向上受拉力t和摩擦力f的作用, 合力为tf, 根据动能定理有(tf)s1ekek0故得tf n4.5 n.答案: (1)2 m/s(2)0.25(3)4.5 n12.图5217(2012湖北百校高三联考)如图5217所示, 水平平台的右端安装有滑轮, 质量为m的物块放在与滑轮相距l 的平台上, 物块与平台间的动摩擦因数为。现有一轻绳跨过定滑轮, 左端与物块连接, 右端挂质量为m的小球, 绳拉直时用手托住小球使其在距地面h高处静止, 重力加速度为g.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10 m/s2). (1)放开小球, 系统运动, 求小球做匀加