2024-2025学年新教材高中物理专题三动能定理和机械能守恒定律的应用课堂达标练含解析新人教版必修2

PAGE4-专题三动能定理和机械能守恒定律的应用1.(多选)如图所示为皮带传送装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角为θ，A、B两端相距L，将质量为m的物体轻放到传送带的A端，物体沿AB方向从A端始终加速运动到B端，物体与传送带间的滑动摩擦力大小为f，传送带顺时针运转，皮带传送速度v保持不变，物体从A到达B所用的时间为t，物体和传送带组成的系统因摩擦产生的热量为Q，电动机因运输物体多做的功为W，下列关系式中正确的 ()A.Q=fL B.Q=f(vt-L)C.W=mv2+mgLsinθ+Q D.W=fvt【解析】选B、D。物体产生的加速度为：a=，在时间t内传送带前进位移为x=vt，发生的相对位移为：Δx=vt-L，故产生的热量为：Q=f(vt-L)，故A错误，B正确；电动机做的功一部分转化为内能，另一部分转化为物体的机械能，故有：W=Q+mgLsinθ+m，故C错误；传送带多做的功是传送带克服摩擦力做的功，等于摩擦力和传送带位移的乘积，即W=fvt，故D正确。2.两物体质量之比为1∶3，它们距离地面高度之比也为1∶3，让它们自由下落，它们落地时的动能之比为 ()A.1∶3 B.3∶1 C.1∶9 【解析】选C。只有重力做功，机械能守恒。取地面为零势能面，则落地时动能之比等于初位置重力势能之比，据Ep=mgh，有Ep1∶Ep2=1∶9，所以Ek1∶Ek2=1∶9，C正确。3.(多选)轻质弹簧竖直放在地面上，物块P的质量为m，与弹簧连在一起保持静止，现用竖直向上的恒力F使P向上加速运动一小段距离L时速度为v，则()A.重力做功是-mgLB.合力做的功是mv2-mgLC.合力做的功是FL-mgLD.弹簧弹力做的功是mgL-FL+mv2【解析】选A、D。P向上加速运动一小段距离L，重力做功为WG=-mgL，依据动能定理合力做功为W合=mv2-0=mv2，因为W合=FL-mgL+W弹，所以W弹=mgL-FL+mv2，故A、D正确。4.(多选)摄影组在某大楼边拍摄武打片，导演在离地面高度H=8m的房顶处架设轮轴，轨道车通过细钢丝跨过轮轴拉着绝技演员从地面“飞”到房顶，如图所示。绝技演员的质量m=50kg，人和车均可视为质点，重力加速度取10m/s2。若轨道车以速度v=5m/s从AA.绝技演员上升的高度为4B.轨道车到达B点时绝技演员的速度为3C.绝技演员受钢丝拉力为500ND.绝技演员机械能增加了1225J【解析】选B、D。由图可知，在这一过程中，连接轨道车的钢丝长度由8m伸长到10m，所以演员上升的距离为(10-8)m=2m，故A错误。设轨道车在B时钢丝与水平方向之间的夹角为θ，将此时轨道车的速度分解，此时钢丝的速度v丝=vcosθ=3m/s，沿钢丝方向速度大小相同，v人=v丝=3m/s，故B正确。轨道车以速度v=5m/s从A点匀速前进，v丝=vcosθ，角度变更，v丝变更，所以人并非匀变速运动，拉力大小变更，不是定值，故C错误。对人依据动能定理得：合力做功W合=ΔEk=225J，以地面为势能零点，Ep=mgh=1000J。钢丝在这一过程中对演员做的功等于演员机械能的增量，即ΔE=Ek+Ep=15.在温州市科技馆中,有个用来模拟天体运动的装置,其内部是一个类似锥形的漏斗容器,如图甲所示。现在该装置的上方固定一个半径为R的四分之一光滑管道AB,光滑管道下端刚好贴着锥形漏斗容器的边缘,如图乙所示。将一个质量为m的小球从管道的A点静止释放,小球从管道B点射出后刚好贴着锥形容器壁运动,由于摩擦阻力的作用,运动的高度越来越低,最终从容器底部的孔C掉下(轨迹大致如图乙虚线所示),已知小球离开C孔的速度为v,A到C的高度为H,重力加速度为g。求:(1)小球到达B端的速度大小。(2)小球在管口B端受到的支持力大小。(3)小球在锥形漏斗表面运动的过程中克服摩擦阻力所做的功。【解析】(1)设小球到达B端的速度大小为vB,小球在从A端运动到B端的过程中,由动能定理可得mgR=m得vB=。(2)设在B端小球受到的支持力大