2024-2025学年高中物理重点强化卷4动能定理和机械能守恒定律含解析粤教版必修2

PAGE6-重点强化卷(四)动能定理和机械能守恒定律(老师用书独具)(时间：40分钟分值：90分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，1～6为单选，7～10为多选)1．在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小()A．一样大 B．水平抛的最大C．斜向上抛的最大 D．斜向下抛的最大A[不计空气阻力的抛体运动，机械能守恒．故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时，物体速度的大小相等．故只有选项A正确．]2．如图所示，AB为eq\f(1,4)圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R.一质量为m的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力做功为()A.eq\f(1,2)μmgR B．.eq\f(1,2)mgRC．mgR D．(1－μ)mgRD[设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，物体从A到C的全过程，依据动能定理有mgR－WAB－μmgR＝0，所以有WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR.]3.如图所示，在水平面上的A点有一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgHB.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghC．mgH－mghD.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mg(H－h)B[物体运动过程中，机械能守恒，由mgh＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得，到达B点时动能Ek＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故选项B正确．]4．如图所示，木板长为l，木板的A端放一质量为m的小物体，物体与板间的动摩擦因数为μ.起先时木板水平，在绕O点缓慢转过一个小角度θ的过程中，若物体始终保持与板相对静止．对于这个过程中各力做功的状况，下列说法中正确的是()A．摩擦力对物体所做的功为mglsinθ(1－cosθ)B．弹力对物体所做的功为mglsinθcosθC．木板对物体所做的功为mglsinθD．合力对物体所做的功为mglcosθC[重力是恒力，可干脆用功的计算公式，则WG＝－mgh；摩擦力虽是变力，但因摩擦力方向上物体没有发生位移，所以Wf＝0；因木块缓慢运动，所以合力F合＝0，则W合＝0；因支持力FN为变力，不能干脆用公式求它做的功，由动能定理W合＝ΔEk知，WG＋WN＝0，所以WN＝－WG＝mgh＝mglsinθ.]5．质量为m的物体以初速度v0沿水平面对左起先运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从起先碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x) B．.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmgxC．μmgs D．μmg(s＋x)A[由动能定理得－W－μmg(s＋x)＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故物体克服弹簧弹力做功W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)，A正确．]6．如图所示，一根全长为l、粗细匀称的铁链，对称地挂在光滑的小滑轮上，当受到稍微的扰动，求铁链脱离滑轮瞬间速度的大小()A.eq\r(gl) B．.eq\f(\r(2gl),2)C.eq\r(2gl) D.eq\r(\f(gl,2))B[设铁链的质量为2m，依据机械能守恒定律得mg·eq\f(l,2)＝eq\f(1,2)·2mv2，所以v＝eq\f(\r(2gl),2)，只有选项B正确．]7．质量为m的物体，从静止起先以a＝eq\f(1,2)g的加速度竖直向下运动h米，下列说法中正确的是()A．物体的动能增加了eq\f(1,2)mghB．物体的动能削减了eq\f(1,2)mghC．物体的势能削减了eq\f(1,2)mghD．物体的势能削减了mghAD[物体的合力为ma＝eq\f(1,2)mg，向下运动h米时合力做功eq\f(1,2)mgh，依据动能定理可知物体的动能增加了eq\f(1,2)mgh，A对，B错；向下运动h米过程中重力做功mgh，物体的势能削减了mgh，D对．]8.如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30°的光滑斜面，这个物体在斜面上上升的最大高度为h，则在此过程中()A．物体的重力势能增加了mghB．物体的机械能削减了mghC．物体的动能削减了mghD．物体的机械能不守恒AC[物体在斜面上上升的最大高度为h，重力对物体做负功W＝－mgh，物体的重力势能增加了mgh，故A正确；物体在上升过程中，只有重力做功，重力势能与动能之间相互转化，机械能守恒，故B、D均错误；由于物体所受的支持力不做功，只有重力做功，所以合力做功为－mgh，由动能定理可知，物体的动能削减了mgh，故C正确．]9．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最终能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是()A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2eq\r(2RH－4R2)C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2RD．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)RBC[要使小球从A点水平抛出，则小球到达A点时的速度v＞0，依据机械能守恒定律有mgH－mg·2R＝eq\f(1,2)mv2，所以H＞2R，故选项C正确，选项D错误；小球从A点水平抛出时的速度v＝eq\r(2gH－4gR)，小球离开A点后做平抛运动，则有2R＝eq\f(1,2)gt2，水平位移s＝vt，联立以上各式可得水平位移x＝2eq\r(2RH－4R2)，选项A错误，选项B正确．]10．如图甲所示，质量m＝2kg的物体以100J的初动能在粗糙的水平地面上滑行，其动能Ek随位移s改变的关系图象如图乙所示，则下列推断中正确的是()甲乙A．物体运动的总位移大小为10mB．物体运动的加速度大小为10m/s2C．物体运动的初速度大小为10m/sD．物体所受的摩擦力大小为10NACD[由图象可知，物体运动的总位移为10m，依据动能定理得－fs＝0－Ek0，解得f＝eq\f(Ek0,s)＝eq\f(100,10)N＝10N，故A、D正确．依据牛顿其次定律得，物体的加速度大小为a＝eq\f(f,m)＝eq\f(10,2)m/s2＝5m/s2，故B错误．由Ek0＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2Ek0,m))＝eq\r(\f(2×100,2))m/s＝10m/s，故C正确．]二、非选择题(本题共2小题，共30分)11．(14分)右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L＝1.5m，如图所示．将一个质量为m＝0.5kg的木块在F＝1.5N的水平拉力作用下，从桌面上的A端由静止起先向右运动，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μ＝0.2，g取10m/s2.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)设木块沿弧形槽上升的最大高度为h，由动能定理知(F－μmg)L－mgh＝0得h＝eq\f(F－μmgL,mg)＝eq\f(1.5－0.2×0.5×10×1.5,0.5×10)m＝0.15m.(2)设木块滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离为s，由动能定理知mgh－μmgs＝0得s＝eq\f(h,μ)＝0.75m.[答案](1)0.15m(2)0.75m12．(16分)为了探讨过山车的原理，某爱好小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为37°、长为L＝2.0m的粗糙倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与半径为R＝0.2m的竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的．其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示．一个质量m＝1kg的小物块以初速度v0＝5.0m/s从A点沿倾斜轨道滑下，小物块到达C点时速度vC＝4.0m/s.取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求小物块到达C点时对圆轨道压力的大小；(2)求小物块从A到B运动过程中摩擦力所做的功；(3)为了使小物块不离开轨道，并从轨道DE滑出，求竖直圆轨道的半径应满意什么条件？[解析](1)设小物块到达C点时受到圆轨道的支持力大小为N，依据牛顿其次定律有N－mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)解得N＝90N依据牛顿第三定律，小物块对圆轨道压力的大小为90N.(2)由于水平轨道BC光滑，无摩擦力做功，所以可将探讨小物块从A到B的运动过程转化为探讨从A到C的过程．物块从A到C的过程中，依据动能定理有mgLsin37°＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得Wf＝－16.5J.(