2019-2020学年高中物理 能力导练二十 动能和动能定理（含解析）新人教版必修2

能力导练二十动能和动能定理基础巩固1(多选)关于运动物体所受的合外力与物体的动能的变化，下列说法正确的是()a若运动物体所受的合外力不为零，则物体的动能一定变化b若运动物体所受的合外力为零，则物体的动能肯定不变c若运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零d若运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能可能不变解析：若物体所受合外力为零，则合外力一定不做功，物体的动能一定不发生变化，b正确；物体所受合外力不为零，物体必做变速运动，但合外力不一定做功，如匀速圆周运动中物体所受的合外力只改变速度方向，不改变速度大小，合外力不做功，物体动能不变，a、c错误，d正确答案：bd2一个人站在阳台上，以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率()a上抛球最大 b下抛球最大c平抛球最大 d一样大解析：三个小球重力做功相等，初速度大小相等，根据动能定理可知，落地时的速率一样大，d选项正确答案：d图13如图1所示，质量为m的物块与转台之间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，当转速缓慢增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到相对滑动前瞬间的过程中，转台的摩擦力对物块做的功为()a0 b2kmgrc2kmgr d0.5kmgr解析：物块随转台做圆周运动，摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律可知，kmgm，根据动能定理可知，摩擦力做功增加物块的动能，wmv20.5kmgr，d选项正确答案：d4质量m2 kg的物体以50 j的初动能在粗糙的水平面上滑行，其动能变化与位移关系如图2所示，则物体在水平面上的滑行时间t为()图2a5 s b4 sc2 s d2 s解析：由动能定理和图数据得mv02f阻l，即50 jf阻10 m，f阻5 n，v0 m/s m/s，a m/s22.5 m/s2，故t s2 s.答案：c图35(2019年江苏省南通市如皋市二模)如图3所示，d、e、f、g为地面上距离相等的四点，三个质量相同的小球a、b、c分别在e、f、g的正上方不同高度处，以相同的水平初速度向左抛出，最后均落到d点若不计空气阻力，则可判断a、b、c三个小球()a在空中运动时间之比为135b初始离地面的高度之比为135c在空中运动过程中重力的平均功率之比为123d从抛出到落地过程中，动能的变化量之比为123解析：小球抛出后做平抛运动，设小球的水平速度为v；a.由题意知，小球在水平方向的位移之比xaxbxc123，小球在水平方向做匀速直线运动，xv t，则小球的运动时间之比tatbtc123，故a错误；b.小球在竖直方向上做自由落体运动，hgt2，则抛出点的高度之比hahbhcta2tb2tc2149，故b错误；c.重力的平均功率p，重力平均功率之比papbpc123，故c正确；d.由动能定理得，动能的变化量ekmgh，从抛出到落地过程中，动能的变化量之比为ekaekbekchahbhc149，故d错误；故选c.答案：c6(多选)一人用力把质量为1 kg的物体由静止提高1 m，使物体获得2 m/s的速度，则(g取10 m/s2)()a人对物体做的功为12 jb合外力对物体做的功为2 jc合外力对物体做的功为12 jd物体克服重力做的功为10 j解析：克服重力做功wg克mgh10 j，d正确；合外力做功，w合ekmv20，w合2 j；b正确；w合w人wg克得w人12 j，a正确答案：abd7如图4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a点时速度刚好为零如果将斜面改为ac，让该物体从d点出发沿dca滑动到a点时的速度也刚好为零，则物体具有的初速度(已知物体与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同且不为零)()图4a大于v0 b等于v0c小于v0 d取决于斜面的倾角解析：斜面ab、ac与水平面间的夹角分别为、，物体沿dba滑动时，合力做的功为w1mghmgsdb(mgcos)sbamghmgsdo，同理可得当物体沿dca滑动时，合力做的功为w2mghmgsdo，即两次合力做的功相等根据动能定理w合ek可得，两次物体动能变化也相等，因此当物体沿dca滑到a点速度为零时，物体具有的初速度也等于v0，故正确选项为b.答案：b8速度为v的子弹，恰可穿透一块固定的木板，子弹穿透木板时所受阻力视为不变，如果子弹速度为2v，则可穿透多少块同样的固定木板()a2块 b3块c4块 d8块解析：设每块木板厚为d，由动能定理得：fd0mv2fd0m(2v)2d4d，c正确答案：c综合应用9(多选)一个物体从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端，已知物体的初动能为e，它返回到斜面底端的速度为v，克服摩擦力做功为，若物体以2e的初动能冲上斜面，则有()a返回斜面底端时的速度大小为vb返回斜面底端时的动能为ec返回斜面底端时的动能为d物体两次往返克服摩擦力做功相同解析：由题意可知，第二次初动能是第一次的2倍，两次上滑加速度相同，据推导公式可得s22s1，则wf22wf1e，回到底端时动能也为e，从而推知返回底端时的速度大小为v.答案：ab10一起重机由静止开始以加速度a匀加速提起质量为m的重物(忽略钢绳的重力)，当重物的速度为v1时，起重机允许输出的功率达到最大值p，此后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止设重物上升高度为h，则下列说法中正确的是()a钢绳的最大拉力为b钢绳的最大拉力为c重物的动能增量为mahd起重机对重物做功为mv22解析：匀加速提升重物时钢绳拉力最大，且等于匀加速结束时的拉力，由pfv得fm，所以a错误，b正确；由题意知重物先做匀加速运动后做加速度减小的加速运动，而ma是匀加速过程的合外力，所以动能的增量不等于mah，故c错误；整个过程起重机对重物做功为w，根据动能定理wmghmv22，所以d错误答案：b11(多选)如图5甲所示，静止在水平地面的物块a，受到水平向右的拉力f作用，f与时间t的关系如图5乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则()图5a0t1时间内f的功率逐渐增大bt2时刻物块a的加速度最大ct2时刻后物块a做反向运动dt3时刻物块a的动能最大解析：由题图可分析出，在0t1时间内，f小于fm，物体一直处于静止状态，a选项错误；t2时的动力f最大，故加速度最大，b选项正确；t2t3时间之间，加速度减小，但仍然沿f方向做加速直线运动，故c错误t3时刻时，加速度减小到零，速度有最大值，d选项正确答案：bd12如图6所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在o位置质量为m的物块a(可视为质点)以初速度v0从距o点右方x0的p点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到o点位置后，a又被弹簧弹回，a离开弹簧后，恰好回到p点，物块a与水平面间的动摩擦因数为.求：图6(1)物块a从p点出发又回到p点的过程，克服摩擦力所做的功；(2)o点和o点间的距离x1.解析：(1)a从p点出发又回到p点的过程中，根据动能定理，克服摩擦力所做的功为wfmv02.(2)a从p点出发又回到p点的过程中，根据动能定理：2mg(x1x0)0mv02，得：x1x0.答案：(1)mv02(2)x013(2019年台州市质量评估)如图7所示，斜面与水平面在b点衔接，水平面与竖直面内的半圆形导轨在c点衔接，半圆形导轨的半径为r0.4 m质量m0.50 kg的小物块，从a点沿斜面由静止开始下滑，测得它经过c点进入半圆形导轨瞬间对导轨的压力为35 n，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达d点已知a到b的水平距离为l13.2 m，b到c的水平距离为l21.6 m，物块与斜面及水平面之间的动摩擦因数均为0.25，不计物块通过衔接点时的能量损失，g取10 m/s2.求：图7(1)物块从c至d克服阻力做了多少功？(2)a点离水平面的高度h为多大？(3)为使物块恰好不能越过c而进入半圆形导轨内，物块在斜面上下滑的起始高度应调节为多大？解析：(1)圆周运动在c点有fnmgm圆周运动在d点有，mgm从c至d由动能定理有2mgrwfmvd2mvc2联立式并代入数据可解得，从c至d物块克服阻力做的功wf1 j(2)从a到b，物块克服阻力做的功 w1mgcosmgl1从a到c，由动能定理有mghw1mgl2mvc20联立式并代入数据可解得h2.4 m(3)从起始到c点由动能定理有mghmgcosmgl20又联立式并代入数据可解得，h0.6 m.答案：(1)1 j(2)2.4 m(3)0.6 m探究拓展14如图8，abcd为一竖直平面的轨道，其中bc水平，a点比bc高出10 m，bc长3.5 m，ab和cd轨道光滑一质量为1 kg的物体，从a点由静止释放，经过bc后滑到高出c点9.3 m的d点速度为零(g10 m/s2)求：图8(1)物体与bc轨道的动摩擦因数；(2)物体第5次经过b点时的速度vb大小；(3)物体最后停止的位置与b点之间的距离解析