【创新设计】（安徽专用）2014届高考物理一轮复习方案 第五章 第2讲 动能和动能定理及其应用活页限时训练（含解析） 新人教版必修2

1 第第 2 2 讲讲 动能和动能定理及其应用动能和动能定理及其应用 时间 60 分钟 1 质量不等 但有相同动能的两个物体 在动摩擦因数相同的水平地面上滑行 直至停 止 则 A 质量大的物体滑行的距离大 B 质量小的物体滑行的距离大 C 它们滑行的距离一样大 D 质量大的物体克服摩擦力做的功多 解析 由动能定理可得 Ffx 0 Ek 即 mgx Ek 由于动能相同动摩擦因数相同 故质量小的滑行距离大 它们克服摩擦力所做的功都等于Ek 答案 B 2 一个 25 kg 的小孩从高度为 3 0 m 的滑梯顶端由静止开始滑下 滑到底端时的速度为 2 0 m s 取g 10 m s2 关于力对小孩做的功 以下结果正确的是 A 合外力做功 50 J B 阻力做功 500 J C 重力做功 500 J D 支持力做功 50 J 解析 合外力做的功W合 Ek 0 即W合 mv2 25 22 J 50 J A 项正确 1 2 1 2 WG W阻 Ek 0 故W阻 mv2 mgh 50 J 750 J 700 J B 项错误 重力做功 1 2 WG mgh 25 10 3 J 750 J C 错 小孩所受支持力方向上的位移为零 故支持力 做的功为零 D 错 答案 A 3 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 关于该质点动能的 变化情况下列说法错误的是 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 2 解析 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 如图甲 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 v2x v2y 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 如图乙 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 答案 C 4 刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一 如图 5 2 13 所示的图线 1 2 分别为甲 乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离l与刹车前的车速v的关系曲线 已知紧急刹 车过程中车与地面间是滑动摩擦 据此可知 下列说法中正确的是 图 5 2 13 A 甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快 甲车的刹车性能好 B 乙车与地面间的动摩擦因数较大 乙车的刹车性能好 C 以相同的车速开始刹车 甲车先停下来 甲车的刹车性能好 D 甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快 甲车与地面间的动摩擦因数较大 解析 在刹车过程中 由动能定理可知 mgl mv2 得 1 2 l 可知 甲车与地面间动摩擦因数小 题图线 1 乙车与地面间动摩擦因数 v2 2 g v2 2a 大 题图线 2 刹车时的加速度a g 乙车刹车性能好 以相同的车速开始刹车 乙车先停下来 B 正确 答案 B 5 如图 5 2 14 所示 长为L的木板水平放置 在木板的A端放置一个质量为m的物体 现缓慢抬高A端 使木板以左端为轴在竖直面内转动 当木板转到与水平面成 角时 物体开始滑动 此时停止转动木板 物体滑到木板底端时的速度为v 则在整个过程中 3 图 5 2 14 A 支持力对物体做功为 0 B 摩擦力对物体做功为mgLsin C 摩擦力对物体做功为mv2 mgLsin 1 2 D 木板对物体做功为mv2 mgLsin 1 2 解析 木板由水平转到与水平面成 角的过程中 木板对物体的支持力做正功 重力 做负功 两者相等 即WG WN mgLsin 所以 A 错误 物体从开始下滑到底端的过 程中 支持力不做功 重力做正功 摩擦力做负功 由动能定理得WG Wf mv2 0 1 2 即Wf mv2 mgLsin 故 C 正确 B 错误 对全过程运用能量观点 重力做功为 1 2 0 无论支持力还是摩擦力 施力物体都是木板 所以木板做功为mv2 D 错误 1 2 答案 C 6 如图 5 2 15 所示 DO是水平面 AB是斜面 初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑 动到顶点A时速度刚好为零 如果斜面改为AC 让该物体从D点出发沿DCA滑动到A 点且速度也刚好为零 则物体具有的初速度 已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相 同且不为零 图 5 2 15 A 大于v0 B 等于v0 C 小于v0 D 取决于斜面的倾角 解析 如图所示 物体由D出发沿DBA路面运动 由动能定理可列出方程 Ff1lDB Ff2lBA mghA 0 mv 1 22 0 因为Ff1 mg Ff2 mgcos 代入 式 4 mglDB mgcos lAB mghA mv 1 22 0 又因为lABcos lOB 所以 mglDB mglBO mghA mv 1 22 0 同理 mg lCD lCO mghA mv2 1 2 即 mglDO mghA mv2 1 2 此式表明由D出发的初速度v0与斜面夹角 无关 因此沿DCA上滑到A点的初速度仍 为v0 选项 B 正确 答案 B 7 2013 郑州三模 如图 5 2 16 所示 竖直平面内有一个半径为R的半圆形轨道OQP 其中Q是半圆形轨道的中点 半圆形轨道与水平轨道OE在O点相切 质量为m的小球 沿水平轨道运动 通过O点进入半圆形轨道 恰好能够通过最高点P 然后落到水平轨 道上 不计一切摩擦阻力 下列说法不正确的是 图 5 2 16 A 小球落地时的动能为 2 5mgR B 小球落地点离O点的距离为 2R C 小球运动到半圆形轨道最高点P时 向心力恰好为零 D 小球到达Q点的速度大小为 3gR 解析 小球恰好通过P点 mg m得v0 根据动能定理mg 2R mv2 mv得 v2 0 RgR 1 2 1 22 0 mv2 2 5mgR A 正确 由平抛运动知识得t 落地点与O点距离 1 2 4R g x v0t 2R B 正确 P处小球重力提供向心力 C 错误 从Q到P由动能定理得 mgR m 2 mv 所以vQ D 正确 1 2gR 1 22Q3gR 答案 C 8 太阳能汽车是靠太阳能来驱动的汽车 当太阳光照射到汽车上方的光电板时 光电板中 产生的电流经电动机带动汽车前进 设汽车在平直的公路上由静止开始匀加速行驶 经 5 过时间t 速度为v时功率达到额定功率 并保持不变 之后汽车又继续前进了距离 s 达到最大速度vmax 设汽车质量为m 运动过程中所受阻力恒为f 则下列说法正确 的是 A 汽车的额定功率为fv B 汽车匀加速运动过程中 克服阻力做功为fvt C 汽车从静止开始到速度达到最大值的过程中 牵引力所做的功为mv mv2 1 22max 1 2 D 汽车从静止开始到速度达到最大值的过程中 合力所做的功为mv 1 22max 解析 当汽车达到最大速度时牵引力与阻力平衡 功率为额定功率 额定功率为P额 fvmax 则可知选项 A 错误 汽车匀加速运动过程中通过的位移x vt 克服阻力做 1 2 功为W fvt 选项 B 错误 根据动能定理可得WF Wf mv 0 Wf fvt fs 1 2 1 22max 1 2 可知选项 C 错误 D 正确 答案 D 9 2013 济南模拟 如图 5 2 17 所示 劲度系数为k的弹簧下端悬挂一个质量为m的重 物 处于静止状态 手托重物使之缓慢上移 直到弹簧恢复原长 手对重物做的功为 W1 然后放手使重物从静止开始下落 重物下落过程中的最大速度为v 不计空气阻 力 重物从静止开始下落到速度最大的过程中 弹簧对重物做的功为W2 则 图 5 2 17 A W1 B W1 m2g2 k m2g2 k C W2 mv2 D W2 mv2 1 2 m2g2 k 1 2 解析 设x为弹簧伸长的长度 由胡克定律得 mg kx 手托重物使之缓慢上移 直到 弹簧恢复原长 重物的重力势能增加了mgx 弹簧的弹力对重物做了功 所以手 m2g2 k 对重物做的功W1 选项 B 正确 由动能定理知 m2g2 k W2 mv2 则 C D 错误 m2g2 k 1 2 6 答案 B 10 2013 揭阳模拟 如图 5 21 8 所示为某娱乐场的滑道示意图 其中AB为曲面滑道 BC为水平滑道 水平滑道BC与半径为 1 6 m 的 圆弧滑道CD相切 DE为放在水平地面 1 4 上的海绵垫 某人从坡顶滑下 经过高度差为 20 m 的A点和B点时的速度分别为 2 m s 和 12 m s 在C点做平抛运动 最后落在海绵垫上E点 人的质量为 70 kg 在BC 段的动摩擦因数为 0 2 问 图 5 2 18 1 从A到B的过程中 人克服阻力做的功是多少 2 为保证在C点做平抛运动 BC的最大值是多少 3 若BC取最大值 则DE的长是多少 解析 1 由动能定理 WG Wf mv mv 得 Wf 9 100 J 1 22B 1 22A 2 BC段加速度为 a g 2 m s2 设在C点的最大速度为vm 由mg m vm 4 m s v2 m rgr BC的最大值为 sBC 32 m BC的长度范围是 0 32 m v2B v2 m 2a 3 平抛运动的时间 t 0 566 s 2r g0 32 BC取最大长度 对应平抛运动的初速度为vm 4 m s 平抛运动的水平位移 s平 vmt 2 26 m DE的长 sDE s平 r 2 26 m 1 6 m 0 66 m 答案 1 9 100 J 2 32 m 3 0 66 m 11 2012 无锡高三期末 如图 5 2 19 甲所示 长为 4 m 的水平轨道AB与倾角为 37 的 足够长斜面BC在B处连接 有一质量为 2 kg 的滑块 从A处由静止开始受水平向右的 力F作用 F按图乙所示规律变化 滑块与AB和BC间的动摩擦因数均为 0 25 重力加 速度g取 10 m s2 求 7 图 5 2 19 1 滑块第一次到达B处时的速度大小 2 不计滑块在B处的速率变化 滑块到达B点时撤去力F 滑块冲上斜面 滑块最终 静止的位置与B点的距离 sin 37 0 6 解析 1 由题图得 0 2 m 内 F1 20 N x1 2 m 2 3 m 内 F2 0 x2 1 m 3 4 m 内 F3 10 N x3 1 m A至B由动能定理得 F1 x1 F3 x3 mg x1 x2 x3 mv 即 1 22B 20 2 10 1 0 25 2 10 2 1 1 2 v 解得vB m s 1 22B10 2 因为mgsin 37 mgcos 37 滑块将滑回水平面 设滑块由B点上滑的最大距离为L 由动能定理 mgLcos 37 mgLsin 37 0 mv 1 22B 解得 L m 5 8 从最高点滑回水平面 设停止在与B点相距s处 mgLsin 37 mgLcos 37 mgs 0 解得 s L m 1 m sin 37 cos 37 0 6 0 25 0 8 0 25 5 8 答案 1 m s 2 1 m 10 12 2012 重庆卷 23 如图 5 2 20 所示为一种摆式摩擦因数测量仪 可测量轮胎与地面 间动摩擦因数 其主要部件有 底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆 摆锤的质量为m 细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动 摆锤重心到O点距离为L 测 量时 测量仪固定于水平地面 将摆锤从与O等高的位置处静止释放 摆锤到最低点附 近时 橡胶片紧压地面擦过一小段距离s s L 之后继续摆至与竖直方向成 角的 最高位置 若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力 重力加速度为g