浙江省2024-2025学年高中物理第六章课时训练2势能和动能动能定理及其应用含解析

PAGE7-课时训练2势能和动能动能定理及其应用基础巩固1.质量为m的小球从光滑曲面上滑下,在到达高度为h1的位置A时,速度大小为v1,滑到高度为h2的位置B时,速度大小为v2,则(C)A.以A处为重力势能参考面,则小球在B处的重力势能为mgh2B.由于不清晰支持力做功,所以无法断定机械能是否守恒C.无论以什么位置作为参考面,小球在从A滑到B的过程中,重力做功WG=mg(h1-h2)D.以曲面顶部为参考面,则小球在B处重力势能比在A处的重力势能大2.下列关于运动物体所受合力、合力做功和动能改变的关系,正确的说法是(A)A.物体所受合力为零,其动能肯定不变B.物体所受合力不为零时,其动能肯定发生改变C.物体的动能保持不变,其所受合力做功可能不为零D.物体的动能保持不变,则所受合力肯定为零3.下列几个运动过程中,物体弹性势能增加的是(B)A.如图甲,跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中,杆的弹性势能B.如图乙,人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能C.如图丙,模型飞机用橡皮筋放射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能D.如图丁,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能4.如图所示,射箭运动员用力把弓拉开,然后放手让箭射出。对此过程的推断,下列说法正确的是(C)A.在把弓拉开过程中,运动员的动能转化弓和弦的动能B.在把弓拉开过程中,弓和弦的弹性势能转化为运动员的动能C.在箭射出过程中,弓和弦的弹性势能转化为箭的动能D.在箭射出过程中,弓和弦的弹性势能转化为运动员的动能解析:在把弓拉开过程中,运动员做功把化学能转化弓和弦弹性势能,故A,B错误。在箭射出过程中,弓和弦的弹性势能转化为箭的动能,故C正确,D错误。5.一质量为2kg的滑块,以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间,滑块的速度方向变为向右,大小仍为4m/s,在这段时间里水平力所做的功为(A)A.0 B.8J C.16J D.32J解析:水平力所做的功等于滑块动能改变,动能是标量,其改变值与速度方向无关,故做功为0。6.子弹的速度为v,打穿一块固定的木块后速度刚好变为零。若木块对子弹的阻力为恒力,那么当子弹射入木块的深度为其厚度的三分之一时,子弹的速度是(D)A.13v B.33v C.23解析:子弹的速度为v,打穿一块固定的木块后速度刚好变为零,则有-fd=-12mv当子弹射入木块的深度为其厚度的三分之一时,子弹的速度是-fd3=12mvx2解得vx=63故D正确。7.幼儿园的小挚友在做滑梯嬉戏时,三个小挚友分别经图中A,B,C三条不同的路径从滑梯的顶端滑究竟端。设三位小挚友的体重相同,则比较三者的下滑过程有(D)A.到达底端的速率肯定相同B.克服摩擦力做功肯定相等C.沿路径C下滑时到达底端的速率最大D.三条不同路径重力做的功肯定相等解析:由于不能确定三个小挚友所受摩擦力的大小关系,故无法比较克服摩擦力做功的大小,也就无法比较到达底端的速率,故选项A,B,C均错;重力做功只与初末位置的高度差有关,与路径无关,选项D正确。8.人用手托着质量为m的物体,从静止起先沿水平方向运动,前进距离s后,速度为v(物体与手始终相对静止),物体与人手掌之间的动摩擦因数为μ,则人对物体做的功为(D)A.mgs B.0 C.μmgs D.12mv解析:人对物体做的功等于物体动能的改变,故选项D正确。9.质量为m的小物块,在与水平方向成α角的恒力F作用下,沿粗糙水平面运动,物块通过A点和B点的速度分别是vA和vB,物块由A运动到B的过程中,所发生的位移是l。设恒力F对物块做功为W,以下说法中正确的是(C)A.W=12mvB2-1C.W=Flcosα D.W=0解析:小物块受重力、支持力FN、恒力F、摩擦力Ff四个力作用,重力,支持力不做功,恒力F做正功,摩擦力Ff做负功,则W+WFf=12mvB2-12m10.某同学用200N的力将质量为0.44kg的足球踢出,足球以10m/s的初速度沿水平草坪滚出60m后静止,则足球在水平草坪上滚动过程中克服阻力做的功是(B)A.4.4J B.22JC.132J D.12000J解析:依据动能定理,W克=12mv2=12×0.44×10实力提高11.如图显示跳水运动员从离开跳板到入水前的过程。下列正确反映运动员的动能Ek随时间t改变的曲线图是(忽视空气阻力)(C)解析:运动员从离开跳板到入水前的过程中先减速后加速,且动能与时间之间是一种非线性关系,故C正确。12.运动员一般采纳蹲踞式起跑,在发令枪响后,左脚快速蹬离起跑器,在向前加速的同时提升身体重心,如图所示。假设质量为m的运动员,在起跑时重心上升h,获得的速度为v,在此过程中运动员对自身做功为W,若不计其他阻力,则有(C)A.W=12mv2 B.W+mgh=12C.W-mgh=12mv2 D.W+12mv解析:起跑时重心上升,运动员克服重力做功,故总功为W-mgh,则依据动能定理,选项C正确。13.某人骑自行车在平直的路面上运动。当人停止蹬车后,阻力做功使自行车最终停止。在此过程中,下列关于克服阻力做的功W与人刚停止蹬车时自行车的速度v的Wv曲线中符合实际状况的是(C)解析:依据动能定理有-W=0-12mv2,则W=12mv14.某绝技演员胜利挑战一项世界吉尼斯纪录——驾驶汽车通过半径为6.4m、竖直平面内的环形车道。在最终一次尝试中,他的汽车以16m/s的速度从最低点进入车道,以速度10m/s通过最高点。已知演员与汽车的总质量为1t,汽车可视为质点,则汽车在进入车道从最低点上升到最高点的过程中(C)A.在轨道最低点时,轨道受到的压力为4×104NB.在环形轨道运动中,演员始终处于超重状态C.只有汽车克服合力做的功小于9.6×104J,才可能挑战胜利D.最终一次尝试的过程中机械能减小了5×104J解析:在轨道最低点时,有FN-mg=mv12r,则FN=mg+mv12r=5×104N,选项A错误;在环形轨道运动中,演员在最低点处于超重状态,在最高点处于失重状态,选项B错误;汽车到达最高点的最小速度为v=gR=8m/s,只有到达最高点时速度不小于8m/s,才可能挑战胜利,由动能定理可知,W合=12mv2-12mv12=-9.6×104J,选项C正确;以最低处为重力势能参考面,最低处的机械能E1=12mmg·2R=1.78×105J,因此整个过程中机械能增加了5×104J,选项D错误。15.如图所示,DO是水平面,AB是斜面,初速度为v0的物体从D点动身沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零。已知物体与路面之间的动摩擦因数到处相同且不为零,轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接。假如斜面改为AC,让该物体从D点动身沿DCA滑动到A点且速度刚好为零,则物体具有的初速度(B)A.大于v0 B.等于v0C.小于v0 D.确定于斜面的倾角解析:依据动能定理有-mgh-WFf=0-12mv02,其中WFf为物体在滑行过程中克服摩擦力做的功,WFf=μmgcosθ·xAB+μmg·xBD=μmg(xOB+xBD),即WFf16.如图所示,竖直固定放置的斜面DE与一光滑的圆弧轨道ABC相连,C为切点,圆弧轨道的半径为R,斜面的倾角为θ。现有一质量为m的滑块从D点无初速下滑,滑块可在斜面和圆弧轨道之间做往复运动,已知圆弧轨道的圆心O与A,D在同一水平面上,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,求:(1)滑块第一次滑至左侧弧上时距A点的最小高度差h;(2)滑块在斜面上能通过的最大路程s。解析:(1)滑块从D到达左侧最高点F经验DC,CB,BF三个过程,现以DF整个过程为探讨过程,运用动能定理得mgh-μmgcosθ·Rtanθ=0,解得h=(2)通过分析可知,滑块最终至C点的速度为0时对应在斜面上的总路程最大,由动能定理得mgRcosθ-μmgcosθ·s=0,解得s=Rμ答案:(1)μRcosθ17.如图所示是马路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的状况下避险。质量m=2.0×103kg的汽车沿下坡行驶,当驾驶员发觉刹车失灵的同时发动机失去动力,此时速度表示数v1=36km/h,汽车接着沿下坡匀加速直行l=350m、下降高度h=50m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72km/h。(g取10m/s(1)求从发觉刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量;(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力;(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡马路上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin17°≈0.3)。解析:(1)由ΔEk=12mv22-1得ΔEk=3.0×105J。(2)由动能定理mgh-Ffl=12mv22-1得Ff=12mv12(3)设向上运动的最大位移是l′,由动能定理-(mgsin17°+3Ff)l′=0-12mv得l′=12mv答案:(1)3.0×105J(2)2×103N(3)33.3m18.某校科技爱好小组设计了如图所示的赛车轨道,轨道由水平直轨道AB、圆轨道BCD(B点与D点在同一水平面上但不重合)、水平直轨道DE、圆弧轨道EP和管道式圆弧轨道PF组成,整个轨道处在同一竖直面内,AB段粗糙,其他轨道均光滑,EO2和FO3均沿竖直方向。已知R1=0.5m,R2=1.2m,θ=60°。一遥控电动赛车(可视为质点)质量m=1kg,其电动机额定输出功率P=10W,静止放在A点。通电后,赛车起先向B点运动,t0=5s后关闭电源,赛车接着运动,到达B点时速度vB=5m/s。求:(g取10m/s2)(1)赛车运动到C点时的速度及其对轨道的压力;(2)赛车克服阻力所做的功;(3)要使赛车沿轨道运动到达F点水平飞出,且对管道F处的上壁无压力,赛车的通电时间应满意的条件。(假定赛车关闭电源时仍处于AB轨道上,管道上下壁间距比小车自身高度略大)解析:(1)从B→C过程,依据动能定理可得-mg·2R1=12mvC2-解得vC=5m/s在C点,依据牛顿其次定律有mg+FN=mvC解得FN=0。(2)A→B过程,设赛车克服阻力所做的功为Wf依据动能定理,则有Pt0-Wf=12m解得W