高中物理 同步测控（3.3动能定理的应用）（带解析）沪科版必修2

1 高中物理高中物理 同步测控 同步测控 3 33 3 动能定理的应用 动能定理的应用 带解析 沪科版必修 带解析 沪科版必修 2 2 同步测控同步测控 我夯基我夯基 我达标我达标 1 下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是 A 如果物体所受合外力为零 则合外力对物体做的功为零 B 如果合外力对物体做的功为零 则每个力对物体做的功一定为零 C 物体在合外力作用下做变速运动 动能一定发生变化 D 物体的动能不变 所受合外力一定为零 解析解析 物体所受合外力为零 则合外力做功为零 但合外力做功为零 并不一定各力做功都 为零 有可能各力做功但代数和为零 所以选项 A 正确 B 错误 物体做变速运动 合外力 不为零 速度变化 但动能不一定变化 如匀变速圆周运动 所以选项 C D 错误 答案答案 A 2 一辆汽车以 v1 6 m s 的速度沿水平路面行驶时 急刹车后能滑行 s1 3 6 m 如果改以 v2 8 m s 的速度行驶时 同样情况下急刹车后滑行的距离 s2为 A 6 4 m B 5 6 m C 7 2 m D 10 8 m 解析解析 急刹车后 车只受摩擦力的作用 且两种情况下摩擦力大小是相同的 汽车的末速度 皆为零 设摩擦力为 F 根据动能定理得 Fs1 0 mv12 Fs2 0 mv22 两式相除得 2 1 2 1 故得汽车滑行距离 s2 3 6 m 6 4 m 2 1 2 2 1 2 v v s s 2 1 2 1 2 2 6 8 s v v 答案 答案 A 3 速度为 v 的子弹 恰好可以穿透一块固定着的木板 如果子弹速度为 2v 子弹穿透木板 时阻力视为不变 则可穿透同样的木板 A 2 块 B 3 块 C 4 块 D 1 块 解析解析 设阻力为 f 根据动能定理 初速度为 v 时 则 fs 0 mv2 初速度为 2v 时 则 2 1 fns 0 m 2v 2 解得 n 4 2 1 答案答案 C 4 两个质量不等的小铅球 A 和 B 分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶端由静 止滑向底部 如图 3 3 7 所示 下列说法正确的是 图 3 3 7 A 下滑过程中重力所做的功相等 B 它们到达底部时动能相等 C 它们到达底部时速率相等 D 它们到达底部时速度相等 解析解析 根据动能定理得 铅球到达底部的动能等于重力做的功 由于质量不等 但高度相等 所以选项 A B 错误 到达底部的速率都为 v 2gh 但速度的方向不同 所以选项 C 正确 D 错误 答案答案 C 2 5 一人用力把质量为 1 kg 的物体由静止向上提高 1 m 使物体获得 2 m s 的速度 则 A 人对物体做的功为 12 J B 合外力对物体做的功为 2 J C 合外力对物体做的功为 12 J D 物体克服重力做功为 10 J 解析解析 由动能定理得 W人 mgh mv2 0 人对物体做的功为 W人 mgh mv2 12 J 故 2 1 2 1 A 对 合外力做的功 W合 mv2 2 J 故 B 对 C 错 物体克服重力做功为 mgh 10 J 故 2 1 D 对 答案答案 ABD 6 用铁锤把小铁钉敲入木板 假设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比 已知第 一次将铁钉敲入木板 1 cm 如果铁锤第二次敲铁钉的速度变化与第一次完全相同 则第二 次铁钉进入木板的深度是 A 1 cm B 1 cm C cm D cm32 2 3 2 2 解析解析 设锤子每次敲击铁钉 铁钉获得的速度为 v 以铁钉为研究对象 则 d d mv2 x x mv2 解以上两式得 x 1 cm 故选f 2 kd 2 1 f 2 xdkkd 2 1 2 B 答案答案 B 7 被竖直上抛的物体初速度与回到抛出点的速度之比为 K 而空气阻力在运动过程中保持 大小不变 则重力与阻力的大小之比为 A K B K 1 K 1 C K2 1 K2 1 D 1 K 解析解析 设竖直上抛物体上升的最大高度为 H 对物体运动的全程和下落过程应用动能定理 f 2H mv2 mv02 mgH fH mv2 K 代入以上两式解得 2 1 2 1 2 1 v v0 1 1 2 2 K K f mg 答案答案 C 8 经典回放 在离地面高为 h 处竖直上抛一质量为 m 的物块 抛出时的速度为 v0 当它 落到地面时速度为 v 用 g 表示重力加速度 则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等 于 A mgh mv2 mv02 B mgh mv2 mv02 2 1 2 1 2 1 2 1 C mgh mv2 mv02 D mgh mv2 mv02 2 1 2 1 2 1 2 1 解析解析 本题中阻力做功为变力做功 应用动能定理来求解 整个过程中只有重力做功和空气 阻力做功 则 WG Wf mv2 mv02 2 1 2 1 解得 Wf mgh mv2 mv02 2 1 2 1 答案答案 C 9 跳水运动员从 H 高的跳台上以速率 v1跳起 入水时的速率为 v2 若运动员看成是质量集 中在重心的一个质点 质量为 m 则运动员起跳时所做的功是 运动员在跳水 3 过程中克服空气阻力做功是 解析解析 根据动能定理得 运动员起跳时所做的功就是运动员的动能变化mv12 研究运动员 2 1 从起跳后到入水的全过程 根据动能定理得 mgH Wf mv22 mv12 解得 Wf mgH 2 1 2 1 mv12 mv22 2 1 2 1 答案答案 mv12 mgH mv12 mv22 2 1 2 1 2 1 10 一架喷气式飞机 质量 m 5 0 103 kg 起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 s 5 3 102 m 达到起飞速度 v 60 m s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的 0 02 倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力 F 解析解析 根据动能定理 W合 mv2 mv02 2 1 2 1 即 F f s mv2 2 1 解得 F kmg 1 8 104 N s mv 2 2 答案答案 1 8 104 N 11 如图 3 3 8 所示 AB 为 1 4 圆弧轨道 半径为 0 8 m BC 是水平轨道 长 L 3 m BC 处的动摩擦因数为 1 15 今有质量 m 1 kg 的物体 自 A 点从静止开始下滑到 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 图 3 3 8 解析解析 在整个过程中有重力做功 AB 段摩擦力做功和 BC 段摩擦力做功 由于物体在 A C 两点的速度为零 所以用动能定理求解比较方便 对全过程用动能定理 mgR Wf mgL 0 0 所以 Wf mgR mgL 1 10 0 8 J 1 10 3 J 6 J 15 1 答案答案 6 J 12 如图 3 3 9 所示 在水平恒力 F 作用下 物体沿光滑曲面从高为 h1的 A 处运动到高为 h2的 B 处 若在 A 处的速度为 vA B 处速度为 vB 则 AB 的水平距离为多大 图 3 3 9 解析 解析 A 到 B 过程中 物体受水平恒力 F 支持力 N 和重力 mg 的作用 三个力做功分别为 Fs 0 和 mg h2 h1 由动能定理得 Fs mg h2 h1 m vB2 vA2 2 1 4 解得 s g h2 h1 vB2 vA2 F m 2 1 答案答案 g h2 h1 vB2 vA2 F m 2 1 我综合我综合 我发展我发展 13 质量为 1 kg 的物体在水平面上滑行 其动能随位移变化的情况如图 3 3 10 所示 取 g 10 m s2 则物体滑行持续的时间为 图 3 3 10 A 2 s B 3 s C 4 s D 5 s 解析解析 根据动能定理 W Ek2 Ek1 由题图可知 动能在减小 说明阻力对物体做负功 所以 有 Fs 0 Ek F N 2 N 25 50 s EK 加速度 a m s2 2 m s2 m F 1 2 由运动学公式 s at2得 t s 5 s 2 1 2 2522 a s 答案答案 D 14 经典回放 如图 3 3 11 所示 质量为 m 的小球被系在轻绳一端 在竖直平面内做半 径为 R 的圆周运动 运动过程中小球受到空气阻力的作用 设某一时刻小球通过轨道的最低 点 此时绳子的张力为 7mg 此后小球继续做圆周运动 经过半个圆周恰好通过最高点 则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为 图 3 3 11 A mgR B mgR C mgR D mgR 4 1 3 1 2 1 解析解析 如图 3 3 11 所示 小球在最低点 A 处 由牛顿第二定律 7mg mg m R vA2 所以 mvA2 6mgR 小球在最高点 B 处 5 由牛顿第二定律 mg m R vB 2 所以 mvB2 mgR 小球从 A 经半个圆周到 B 的过程中 由动能定理得 W mg 2R mvB2 mvA2 2 1 2 1 所以 W mgR 故正确选项为 C 2 1 答案答案 C 15 如图 3 3 12 所示 质量为 m 的雪橇 从冰面上滑下 当雪橇滑到 A 点时 速度大小为 v0 它最后停在水平冰面的 B 点 A 点距水平地面高度为 h 如果将雪橇从 B 点拉到 A 点拉 力方向始终与冰面平行 且它通过 A 点时速度大小为 v0 则由 B 到 A 的过程中拉力做功 等于 图 3 3 12 解析解析 将物体上滑和下滑两个过程分别应用动能定理 则 mgh WF 0 mv02 2 1 WF mgh WF mv02 由以上两式可得 WF 2mgh mv02 2 1 答案答案 WF 2mgh mv02 16 一条水平传送带始终匀速运动 将一个质量为 m 20 kg 的货物无初速地放在传送带上 货物从放上到跟传送带一起匀速运动 经过的时间为 0 8 s 滑行距离为 1 2 m g 取 10 m s2 求 1 货物与传送带间动摩擦因数的值 2 这个过程中 动力对传送带做的功是多少 解析解析 1 货物在传送带上滑行是依靠滑动摩擦 力为动力 即 mg ma 货物做匀加速运动 s1 at2 2 1 解得 0 375 2 上述过程中 因传送带始终匀速运动 设它的速度为 v 对传送带来说它们受的动力 F 和 摩擦力 f 是平衡的 即 F动 f mg 0 375 20 10 N 75 N 此过程中传送带的位移为 s2 则 v at gt 0 375 10 0 8 m s 3 m s s2 vt 3 0 8 m 2 4 m 则动力对传送带做的功是 W f s2 75 2 4 J 180 J 答案答案 1 0 375 2 180 J 17 如图 3 3 13 所示为汽车刹车痕迹长度 x 即刹车距离 与车速 v 的关系图像 例如 当 刹车长度痕迹为 40 m 时 刹车前车速为 80 km h 处理一次交通事故时 交警根据汽车损坏程度估算出碰撞时的车速为 40 km h 并且 已测出刹车痕迹长度是 20 m 请你根据图像帮助交警确定出汽车刹车前的车速 由图像知 汽车刹车前的车速为 km h 6 图 3 3 13 解析解析 由于撞击时车速为 40 km h 则可判断出对应的刹车痕长度为 10 m 若不相撞刹车痕 长度应为 10 m 20 m 30 m 由图像可以判断其车速为 75 km h 答案答案 75 km h 同步测控同步测控 我夯基我夯基 我达标我达标 1 下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是 A 如果物体所受合外力为零 则合外力对物体做的功为零 B 如果合外力对物体做的功为零 则每个力对物体做的功一定为零 C 物体在合外力作用下做变速运动 动能一定发生变化 D 物体的动能不变 所受合外力一定为零 解析解析 物体所受合外力为零 则合外力做功为零 但合外力做功为零 并不一定各力做功都 为零 有可能各力做功但代数和为零 所以选项 A 正确 B 错误 物体做变速运动 合外力 不为零 速度变化 但动能不一定变化 如匀变速圆周运动 所以选项 C D 错误 答案答案 A 2 一辆汽车以 v1 6 m s 的速度沿水平路面行驶时 急刹车后能滑行 s1 3 6 m 如果改以 v2 8 m s 的速度行驶时 同样情况下急刹车后滑行的距离 s2为 A 6 4 m B 5 6 m C 7 2 m D 10 8 m 解析解析 急刹车后 车只受摩擦力的作用 且两种情况下摩擦力大小是相同的 汽车的末速度 皆为零 设摩擦力为 F 根据动能定理得 Fs1 0 mv12 Fs2 0 mv22 两式相除得 2 1 2 1 故得汽车滑行距离 s2 3 6 m 6 4 m 2 1 2 2 1 2 v v s s 2 1 2 1 2 2 6 8 s v v 答案 答案 A 3 速度为 v 的子弹 恰好可以穿透一块固定着的木板 如果子弹速度为 2v 子弹穿透木板 时阻力视为不变 则可穿透同样的木板 A 2 块 B 3 块 C 4 块 D 1 块 解析解析 设阻力为 f 根据动能定理 初速度为 v 时 则 fs 0 mv2 初速度为 2v 时 则 2 1 fns 0 m 2v 2 解得 n 4 2 1 答案答案 C 4 两个质量不等的小铅球 A 和 B 分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶端由静 止滑向底部 如图 3 3 7 所示 下列说法正确的是 7 图 3 3 7 A 下滑过程中重力所做的功相等 B 它们到达底部时动能相等 C 它们到达底部时速率相等 D 它们到达底部时速度相等 解析解析 根据动能定理得 铅球到达底部的动能等于重力做的功 由于质量不等 但高度相等 所以选项 A B 错误 到达底部的速率都为 v 2gh 但速度的方向不同 所以选项 C 正确 D 错误 答案答案 C 5 一人用力把质量为 1 kg 的物体由静止向上提高 1 m 使物体获得 2 m s 的速度 则 A 人对物体做的功为 12 J B 合外力对物体做的功为 2 J C 合外力对物体做的功为 12 J D 物体克服重力做功为 10 J 解析解析 由动能定理得 W人 mgh mv2 0 人对物体做的功为 W人 mgh mv2 12 J 故 2 1 2 1 A 对 合外力做的功 W合 mv2 2 J 故 B 对 C 错 物体克服重力做功为 mgh 10 J 故 2 1 D 对 答案答案 ABD 6 用铁锤把小铁钉敲入木板 假设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比 已知第 一次将铁钉敲入木板 1 cm 如果铁锤第二次敲铁钉的速度变化与第一次完全相同 则第二 次铁钉进入木板的深度是 A 1 cm B 1 cm C cm D cm32 2 3 2 2 解析解析 设锤子每次敲击铁钉 铁钉获得的速度为 v 以铁钉为研究对象 则 d d mv2 x x mv2 解以上两式得 x 1 cm 故选f 2 kd 2 1 f 2 xdkkd 2 1 2 B 答案答案 B 7 被竖直上抛的物体初速度与回到抛出点的速度之比为 K 而空气阻力在运动过程中保持 大小不变 则重力与阻力的大小之比为 A K B K 1 K 1 C K2 1 K2 1 D 1 K 解析解析 设竖直上抛物体上升的最大高度为 H 对物体运动的全程和下落过程应用动能定理 f 2H mv2 mv02 mgH fH mv2 K 代入以上两式解得 答案答案 2 1 2 1 2 1 v v0 1 1 2 2 K K f mg C 8 经典回放 在离地面高为 h 处竖直上抛一质量为 m 的物块 抛出时的速度为 v0 当它 落到地面时速度为 v 用 g 表示重力加速度 则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等 于 8 A mgh mv2 mv02 B mgh mv2 mv02 2 1 2 1 2 1 2 1 C mgh mv2 mv02 D mgh mv2 mv02 2 1 2 1 2 1 2 1 解析解析 本题中阻力做功为变力做功 应用动能定理来求解 整个过程中只有重力做功和空气 阻力做功 则 WG Wf mv2 mv02 2 1 2 1 解得 Wf mgh mv2 mv02 2 1 2 1 答案答案 C 9 跳水运动员从 H 高的跳台上以速率 v1跳起 入水时的速率为 v2 若运动员看成是质量集 中在重心的一个质点 质量为 m 则运动员起跳时所做的功是 运动员在跳水 过程中克服空气阻力做功是 解析解析 根据动能定理得 运动员起跳时所做的功就是运动员的动能变 化mv12 研究运动员 2 1 从起跳后到入水的全过程 根据动能定理得 mgH Wf mv22 mv12 解得 Wf mgH 2 1 2 1 mv12 mv22 2 1 2 1 答案答案 mv12 mgH mv12 mv22 2 1 2 1 2 1 10 一架喷气式飞机 质量 m 5 0 103 kg 起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 s 5 3 102 m 达到起飞速度 v 60 m s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的 0 02 倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力 F 解析解析 根据动能定理 W合 mv2 mv02 2 1 2 1 即 F f s mv2 2 1 解得 F kmg 1 8 104 N s mv 2 2 答案答案 1 8 104 N 11 如图 3 3 8 所示 AB 为 1 4 圆弧轨道 半径为 0 8 m BC 是水平轨道 长 L 3 m BC 处的动摩擦因数为 1 15 今有质量 m 1 kg 的物体 自 A 点从静止开始下滑到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 图 3 3 8 解析解析 在整个过程中有重力做功 AB 段摩擦力做功和 BC 段摩擦力做功 由于物体在 A C 两点的速度为零 所以用动能定理求解比较方便 对全过程用动能定理 mgR Wf mgL 0 0 所以 Wf mgR mgL 1 10 0 8 J 1 10 3 J 6 J 15 1 9 答案答案 6 J 12 如图 3 3 9 所示 在水平恒力 F 作用下 物体沿光滑曲面从高为 h1的 A 处运动到高为 h2的 B 处 若在 A 处的速度为 vA B 处速度为 vB 则 AB 的水平距离为多大 图 3 3 9 解析 解析 A 到 B 过程中 物体受水平恒力 F 支持力 N 和重力 mg 的作用 三个力做功分别为 Fs 0 和 mg h2 h1 由动能定理得 Fs mg h2 h1 m vB2 vA2 2 1 解得 s g h2 h1 vB2 vA2 F m 2 1 答案答案 g h2 h1 vB2 vA2 F m 2 1 我综合我综合 我发展我发展 13 质量为 1 kg 的物体在水平面上滑行 其动能随位移变化的情况如图 3 3 10 所示 取 g 10 m s2 则物体滑行持续的时间为 图 3 3 10 A 2 s B 3 s C 4 s D 5 s 解析解析 根据动能定理 W Ek2 Ek1 由题图可知 动能在减小 说明阻力对物体做负功 所以 有 Fs 0 Ek F N 2 N 25 50 s EK 加速度 a m s2 2 m s2 m F 1 2 由运动学公式 s at2得 t s 5 s 2 1 2 2522 a s 答案答案 D 14 经典回放 如图 3 3 11 所示 质量为 m 的小球被系在轻绳一端 在竖直平面内做半 径为 R 的圆周运动 运动过程中小球受到空气阻力的作用 设某一时刻小球通过轨道的最低 点 此时绳子的张力为 7mg 此后小球继续做圆周运动 经过半个圆周恰好通过最高点 则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为 10 图 3 3 11 A mgR B mgR C mgR D mgR 4 1 3 1 2 1 解析解析 如图 3 3 11 所示 小球在最低点 A 处 由牛顿第二定律 7mg mg m R vA2 所以 mvA2 6mgR 小球在最高点 B 处 由牛顿第二定律 mg m R vB 2 所以 mvB2 mgR 小球从 A 经半个圆周到 B 的过程中 由动能定理得 W mg 2R mvB2 mvA2 2 1 2 1 所以 W mgR 故正确选项为 C 2 1 答案答案 C 15 如图 3 3 12 所示 质量为 m 的雪橇