赢在高考(人教版)物理5.2.doc

第二节 动能定理随堂演练巩固1.关于动能的理解,下列说法正确的是( ) A.动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能 B.动能总为正值 C.一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化 D.动能不变的物体,一定处于平衡状态 【解析】 机械能包括动能和势能,而动能是物体由于运动具有的能,且故A正确,B错误;一定质量的物体的动能变化时,速度的大小一定变化,但速度变化时,动能不一定变化,如匀速圆周运动,动能不变,但速度变化,故C正确,D错误. 【答案】 AC 2.在2011年8月深圳大运会田径比赛上,设某运动员臂长为L,将质量为m的铅球推出,铅球出手的速度大小为方向与水平方向成30角,则该运动员对铅球所做的功是 ( ) A.B. C.D. 【解析】 设运动员对铅球做功为W, 由动能定理W-mgLsin30 所以. 【答案】 A 3.在2011年8月深圳大运会上,跳水运动员从10米高处的跳台跳下,如图所示,设水的平均阻力均为运动员体重的3倍,在粗略估算中,把运动员当作质点处理,为了保证运动员的人身安全,池水深度至少为 ( ) A.5 mB.3 m C.7 mD.1 m 【解析】 对运动员跳水的全过程研究 据动能定理有:mg(H+h)-fh=0, 其中m为运动员质量,h为运动员入水的深度, 又H=10 m,f=3mg, 所以 m. 为保证人身安全,池水深度H即H m. 所以水深至少5 m,A选项正确. 【答案】 A 4.质量为2 kg的物体,放在动摩擦因数.1的水平面上,在水平拉力的作用下由静止开始运动,水平拉力做的功W和物体发生的位移l之间的关系如图所示,重力加速度g取10 m/s则此物体( ) A.在位移为l=9 m时的速度是 m/s B.在位移为l=9 m时的速度是3 m/s C.在OA段运动的加速度是2.5 m/s D.在OA段运动的加速度是1.5 m/s 【解析】 W-l图线斜率表示水平拉力的大小, 由图可得: N N, 因 由可得.5 m/sD正确,C错误; 由可得在位移l=9 m时的速度为v=3 m/s,B正确,A错误. 【答案】 BD 5.右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5 m,如图所示.将一个质量为m=0.5 kg的木块在F=1.5 N的水平拉力作用下,从桌面上的A端由静止开始向右运动,木块到达B端时撤去拉力F,木块与水平桌面间的动摩擦因数.2,取g=10 m/s.求: (1)木块沿弧形槽上升的最大高度; (2)木块沿弧形槽滑回B端后,在水平桌面上滑动的最大距离. 【解析】 (1)由动能定理得: 其中. N=1.0 N 所以.15 m. (2)由动能定理得: 所以m=0.75 m. 【答案】 (1)0.15 m (2)0.75 m 6.质量为m的物体从高为h的斜面顶端自静止起下滑,最后停在平面上的B点,如图所示,若该物体从斜面顶端以初速度沿斜面滑下,则停在平面上的C点,已知AB=BC,AB段与AC段的是完全一样的平面,则物体在斜面上克服摩擦力所做的功为多少? 【解析】 物体从斜面顶端滑下至停在B点:从斜面顶端滑下至停在C点:,由两式解得. 【答案】 7.在”极限”运动会中,有一个在钢索桥上的比赛项目.如图所示,总长为L的均匀粗钢丝绳固定在等高的A、B两处,钢丝绳最低点与固定点A、B的高度差为H,动滑轮起点在A处,并可沿钢丝绳滑动,钢丝绳最低点距离水面也为H.若质量为m的人抓住滑轮下方的挂钩由A点静止滑下,最远能到达右侧C点,C、B间钢丝绳相距为高度差为.若参赛者在运动过程中始终处于竖直状态,抓住滑轮的手与脚底之间的距离也为h,滑轮与钢丝绳间的摩擦力大小视为不变,且摩擦力所做的功与滑过的路程成正比,不计参赛者在运动过程中受到的阻力、滑轮(含挂钩)的质量和大小,不考虑钢索桥的摆动和形变. (1)滑轮与钢丝绳间的摩擦力是多大? (2)若参赛者不依靠外界帮助要到达B点,则人在A点处抓住挂钩时至少应该具有多大的初动能? (3)比赛规定参赛须在钢丝绳最低点脱钩并到达与钢丝绳最低点水平相距为4a、宽度为a,厚度不计的海绵垫上.若参赛者由A点静止滑下,会落在海绵垫左侧的水中.为了能落到海绵垫上,参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围是多少? 【解析】 (1)根据动能定理,参赛者在A到C的过程中满足: 解得:. (2)根据动能定理,参赛者在A到B的过程中满足 解得: (3)参赛者落到海绵垫的过程中是平抛运动,设人脱离钢索时的速度为v,运动的水平位移为s, 则s=vt 由题意知,s=4a时,参赛者具有最小速度为 s=5a时,参赛者具有最大速度为 设参赛者在A点抓住挂钩的初动能为k,由动能定理,参赛者在A到钢索最低点运动过程中满足mgH- 由此可得,参赛者在A点抓住挂钩的最小和最大初动能分别为 即初动能范围为. 【答案】 课后作业夯基1.一质量为1 kg的物体被人用手由静止向上提升1 m,这时物体的速度是2 m/s,则下列说法中正确的是(取g=10 m/)( ) A.手对物体做功12 JB.合外力对物体做功12 J C.合外力对物体做功2 JD.物体克服重力做功10 J 【解析】 物体受重力和手的拉力作用,由动能定理,合力做功等于物体动能的变化,即2 J,C选项正确;该过程重力做功为-10 J,即物体克服重力做功10 J,D选项正确;由手对物体做功12 J,A选项正确. 【答案】 ACD 2.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,如图所示,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,在此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰好能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是( ) A.B. C.D.mgR 【解析】 小球通过最低点时,设绳的张力为 则即 小球恰好过最高点,绳子拉力为零,这时 小球从最低点到最高点的过程中, 由动能定理得: 由式解得:. 【答案】 C 3.如图(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图(乙)所示,则( ) A.时刻小球动能最大 B.时刻小球动能为零 C.这段时间内,小球的动能先增加后减少 D.这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 【解析】 0时间内,小球做自由落体运动,故弹簧弹力为零.时间内,小球压缩弹簧,当弹力等于重力时,小球速度最大,在此时刻之前,小球做加速度减小的加速运动,之后做加速度增加的减速运动时刻减速到零.时间内,小球向上先加速运动后减速运动.故A错误,B、C正确.时间内,弹簧弹力减小,小球被弹起的过程中,由动能定理可知得:即此段时间内,弹簧弹性势能的减少量等于小球增加的动能与重力势能之和,故D错误. 【答案】 BC 4.小球由地面竖直上抛,上升的最大高度为H,设所受阻力大小恒定,地面为零势能面.在上升至离地高度h处,小球的动能是势能的两倍,在下落至离高度h处,小球的势能是动能的两倍,则h等于( ) A.H/9B.2H/9 C.3H/9D.4H/9 【解析】 小球上升至最高点过程: ; 小球上升至离地高度h处过程: 又; 小球上升至最高点后又下降至离地高度h处过程: -mgh-f 又;以上各式联立解得答案D正确. 【答案】 D 5.图示为某探究活动小组设计的节能运动系统.斜面轨道倾角为30,质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为.木箱在轨道端时,自动装货装置将质量为m的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下,轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程.下列选项正确的是( ) A.m=M B.m=2M C.木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度 D.在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 【解析】 受力分析可知,下滑时加速度为gsincos上滑时加速度为gsincos所以C正确.设下滑的距离为l,根据能量守恒有coscossin得m=2M.B正确.在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能,所以D不正确. 【答案】 BC 6.如图所示,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,压缩弹簧至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.B. C.-mghD. 【解析】 由A到C的过程运用动能定理可得: 所以所以A正确. 【答案】 A 7.如图所示,斜面AB和水平面BC是由同一板材上截下的两段,在B处用小圆弧连接.将小铁块(可视为质点)从A处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于P处.若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将铁块放回A处,并轻推一下使之沿新斜面向下滑动.关于此情况下铁块运动情况的描述,正确的是( ) A.铁块一定能够到达P点 B.铁块的初速度必须足够大才能到达P点 C.铁块能否到达P点与铁块质量有关 D.铁块能否到达P点与铁块质量无关 【解析】 设动摩擦因数为 由动能定理得:sincos 可得:sincos 设沿AP滑到P的速度为 由动能定理得:sincos 因coscos故得:即铁块恰好沿AP滑到P点与铁块质量无关,故A、D正确. 【答案】 AD 8.一辆汽车在平直的公路上以速度开始加速行驶,经过一段时间t,前进了距离s,此时恰好达到其最大速度.设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作,汽车所受的阻力恒为F,则在这段时间里,发动机所做的功为( ) A.tB.Pt C.D. 【解析】 发动机功率不变,故W=Pt,B正确; 又因为汽车速度达到时阻力与牵引力相等, 则,所以t,A错误; 又由动能定理知 得C正确; 因为这一过程不是匀变速直线运动,平均速度不等于【答案】 BC 二、论述计算题(本题共2小题,共36分) 9.(18分)如图所示,倾角斜面上,轻弹簧一端固定在A点,自然状态时另一端位于B点,斜面上方有一半径R=1 m、圆心角等于143的竖直圆弧形光滑轨道与斜面相切于D处,圆弧轨道的最高点为M.现有一小物块将弹簧缓慢压缩到C点后释放,物块经过B点后的位移与时间关系为x=8t-4.的单位是m,t的单位是s),若物块经过D点后恰能到达M点,取g=10 m/,sin37=0.6,cos37=0.8,求: (1)物块与斜面间的动摩擦因数; (2)BD间的距离. 【解析】 (1)由x=8t-4.知,物块在B点的速度8 m/s, (2分) 从B到D过程中加速度大小 a=9 m/ (2分) 由牛顿第二定律得sin37cos37 (3分) 得. (2分) (2)物块在M点的速度满足 (2分) 物块从D到M过程中,有cos37 (3分) 物块在由B到D过程中,有 (2分) 解得 m. (2分) 【答案】 (2)1 m 10.(18分)推杯子游戏是一种考验游戏者心理和控制力的游戏,游戏规则是在杯子不掉下台面的前提下,杯子运动得越远越好.通常结果是:力度不够,杯子运动得不够远;力度过大,杯子将滑离台面.此游戏可以简化为如下物理模型:质量为0.1 kg的空杯静止在长直水平台面的左边缘,现要求每次游戏中,在水平恒定推力作用下,沿台面中央直线滑行.2 m后才可撤掉该力,此后杯子滑行一段距离停下.在一次游戏中,游戏者用5 N的力推杯子,杯子沿直线共前进了 m.已知水平台面长度 m,重力加速度g取10 m/s试求: (1)游戏者用5 N的力推杯子时,杯子在撤掉外力后在长直水平台面上运动的时间;(结果可用根式表示) (2)游戏者用多大的力推杯子,才能使杯子刚好停止在长直水平台面的右边缘. 【解析】 (1)设水平推力为杯子所受摩擦力的大小为滑行的距离为 由动能定理,得 (4分) 得.2 N (2分) 撤去外力后杯子滑行过程中, 由牛顿第二定律,得 得a=2 m/s (2分) 设撤去外力后滑行时间为t,则 (3分) 联立式,得 s. (2分) (2)设水平推力为滑行的距离为 由动能定理,得 (3分) 由式得 N. (2分) 【答案】 s (2)8 N 三 、选做题11.如右图所示,倾角为的斜面上只有AB段粗糙,其余部分都光滑,AB段长为3L.有若干个相同的小方块(每个小方块视为质点)沿斜面靠在一起,但不粘接,总长为L.将它们由静止释放,释放时下端距A为2L.当下端运动到A下面距A为L/2时物块运动的速度达到最大. (1)求物块与粗糙斜面的动摩擦因数; (2)求物块停止时的位置; (3)要使所有物块都能通过B点,由静止释放时物块下端距A点至少要多远? 【解析】 (1)当整体所受合外力为零时,整体速度最大, 设整体质量为m