高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練16 動能定理及其應(yīng)用（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、考點規(guī)范練16　動能定理及其應(yīng)用 一、單項選擇題 1.下列有關(guān)動能的說法正確的是(　　) A.物體只有做勻速運動時,動能才不變 B.物體的動能變化時,速度不一定變化 C.物體做平拋運動時,水平速度不變,動能不變 D.物體做自由落體運動時,物體的動能增大 答案:D 解析:物體只要速率不變,動能就不變,A錯誤;物體的動能變化時,速度的大小一定變化,B錯誤;物體做平拋運動時,速率增大動能就會增大,C錯誤;物體做自由落體運動時,其速率增大,物體的動能增大,D正確。 2.(2019·浙江杭州名校質(zhì)檢)如圖所示,已知物體與三塊材料不同的地毯間的動摩擦因數(shù)分別為μ、2μ和3μ,三塊材料不同

2、的地毯長度均為l,依次并排鋪在水平地面上,該物體以一定的初速度v0從a點滑上第一塊地毯,則物體恰好滑到第三塊地毯的末尾d點停下來,物體在運動中地毯保持靜止,若讓物體從d點以相同的初速度水平向左運動,則物體運動到某一點時的速度大小與該物體向右運動到該位置的速度大小相等,則這一點是(　　) A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 答案:C 解析:物體從a運動到c,由動能定理得,-μmgl-2μmgl=12mv12?12mv02;物體從d運動到c,由動能定理得,-3μmgl=12mv22?12mv02,解得v2=v1,選項C正確。 3.一個質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球,在光滑水平面上以6

3、 m/s的速度垂直撞到墻上,碰撞后小球沿相反方向運動,反彈后的速度大小與碰撞前相同,則下列碰撞前后小球速度變化量的大小Δv和碰撞過程中小球的動能變化量ΔEk正確的是(　　) A.Δv=0 B.Δv=12 m/s C.ΔEk=1.8 J D.ΔEk=10.8 J 答案:B 解析:速度是矢量,規(guī)定反彈后速度方向為正,則Δv=6m/s-(-6m/s)=12m/s,故B正確,A錯誤;動能是標量,速度大小不變,動能不變,則ΔEk=0,C、D錯誤。 4.光滑斜面上有一個小球自高為h的A處由靜止開始滾下,抵達光滑水平面上的B點時速度大小為v0。光滑水平面上每隔相等的距離設(shè)置了一個與小球運動方向垂直

4、的活動阻擋條,如圖所示,小球越過n條活動阻擋條后停下來。若讓小球從h高處以初速度v0滾下,則小球能越過的活動阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過活動阻擋條時損失的動能相等)(　　) A.n B.2n C.3n D.4n 答案:B 解析:設(shè)每條阻擋條對小球做的功為W,當小球在水平面上滾動時,由動能定理得nW=0-12mv02,對第二次有NW=0-12mv22=0-12mv02+mgh,又因為12mv02=mgh,聯(lián)立解得N=2n,選項B正確。 5.(2019·湖北名校聯(lián)考)如圖所示,一個可視為質(zhì)點的滑塊從高h'=12 m處的A點由靜止沿光滑的軌道AB滑下,進入半徑為r=4 m的豎直圓環(huán),

5、圓環(huán)內(nèi)軌道與滑塊間的動摩擦因數(shù)處處相同,當滑塊到達圓環(huán)頂點C時,滑塊對軌道的壓力恰好為零,滑塊繼續(xù)沿CFB滑下,進入光滑軌道BD,且到達高度為h的D點時速度為零,則h的值可能為(重力加速度大小g取10 m/s2)(　　) A.8 m B.9 m C.10 m D.11 m 答案:B 解析:滑塊到達圓環(huán)頂點C時對軌道壓力為零,由牛頓第二定律得mg=mvC2r,得速度vC=gr,設(shè)滑塊在BEC段上克服摩擦力做的功為W1,由動能定理得mg(h'-2r)-W1=12mvC2,則W1=mg(h'-2r)-12mvC2=mg?'-52r,滑塊在CFB段克服摩擦力做的功W2滿足0

6、到D,由動能定理得-mg(h-2r)-W2=-12mvC2,代入得8m

7、得-Wf=12mv2-12mv02,解得v0=7m/s,A錯。小物塊飛離桌面后做平拋運動,有x=vt,h=12gt2,解得x=0.9m,B錯。設(shè)小物塊落地時動能為Ek,由動能定理得mgh=Ek-12mv2,解得Ek=0.9J,D正確。 二、多項選擇題 7.有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑,斜面與物體間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,其動能Ek隨離開斜面底端的距離x變化的圖線如圖所示,g取10 m/s2,不計空氣阻力,則以下說法正確的是(　　) A.斜面的傾角θ=30° B.物體的質(zhì)量m=0.5 kg C.斜面與物體間的摩擦力大小Ff=2 N D.物體在斜面上運動的

8、總時間t=2 s 答案:BC 解析:由動能定理F合x=ΔEk知Ek-x圖像的斜率表示合外力,則上升階段斜率為mgsinθ+μmgcosθ=5N,下降階段斜率為mgsinθ-μmgcosθ=1N,聯(lián)立得tanθ=34,即θ=37°,m=0.5kg,故A錯誤,B正確。物體與斜面間的摩擦力為Ff=μmgcosθ=2N,故C正確。上升階段由Ek-x圖像的斜率知合力為F1=5N,由F1=ma1,得a1=10m/s2,t1=v0a1,Ek1=12mv02=25J,聯(lián)立得t1=1s,同理,下降階段合力為F2=1N,由F2=ma2,得a2=2m/s2,t2=v2a2,Ek2=12mv22=5J,聯(lián)立得t2

9、=5s,則t=t1+t2=(1+5)s,故D錯誤。 8.如圖所示,電梯質(zhì)量為m0,在它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下由靜止開始豎直向上加速運動,當上升高度為h時,電梯的速度達到v,則在這個過程中,以下說法正確的是(　　) A.電梯地板對物體的支持力所做的功等于mv22 B.電梯地板對物體的支持力所做的功大于mv22 C.鋼索的拉力所做的功等于mv22+m0gh D.鋼索的拉力所做的功大于mv22+m0gh 答案:BD 解析:以物體為研究對象,由動能定理得WN-mgh=12mv2,即WN=mgh+12mv2,選項B正確,A錯誤。以系統(tǒng)為研究對象,由動能

10、定理得WT-(m+m0)gh=12(m0+m)v2,即WT=12(m0+m)v2+(m0+m)gh>mv22+m0gh,選項D正確,C錯誤。 9.右圖為一滑草場。某條滑道由上、下兩段高均為h,與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成,滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑,經(jīng)過上、下兩段滑道后,最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。則(　　) A.動摩擦因數(shù)μ=67 B.載人滑草車最大速度為2g?7 C.載人滑草車克服摩擦力做功為mgh D.載人滑草車在下段滑道上

11、的加速度大小為35g 答案:AB 解析:對滑草車從坡頂由靜止滑下,到底端靜止的全過程,由動能定理得mg·2h-μmgcos45°·?sin45°-μmgcos37°·?sin37°=0,解得μ=67,選項A正確;對經(jīng)過上段滑道過程,根據(jù)動能定理得mgh-μmgcos45°·?sin45°=12mv2,解得v=2g?7,選項B正確;載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh,選項C錯誤;載人滑草車在下段滑道上的加速度為a=mgsin37°-μmgcos37°m=-335g,選項D錯誤。 三、非選擇題 10.(2019·天津卷)完全由我國自行設(shè)計、建造的國產(chǎn)新型航空母艦已完成多次海試,并取得成功。

12、航母上的艦載機采用滑躍式起飛,故甲板是由水平甲板和上翹甲板兩部分構(gòu)成,如圖甲所示。為了便于研究艦載機的起飛過程,假設(shè)上翹甲板BC是與水平甲板AB相切的一段圓弧,示意圖如圖乙所示,AB長l1=150 m,BC水平投影l(fā)2=63 m,圖中C點切線方向與水平方向的夾角θ=12°(sin 12°≈0.21)。若艦載機從A點由靜止開始做勻加速直線運動,經(jīng)t=6 s到達B點進入BC。已知飛行員的質(zhì)量m=60 kg,g取10 m/s2,求: 甲 乙 (1)艦載機水平運動的過程中,飛行員受到的水平力所做功W; (2)艦載機剛進入BC時,飛行員受到豎直向上的壓力FN多大。 答案:(1)7.5×

13、104 J　(2)1.1×103 N 解析:(1)艦載機由靜止開始做勻加速直線運動,設(shè)其剛進入上翹甲板時的速度為v,則有 v2=l1t① 根據(jù)動能定理,有 W=12mv2-0② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù),得 W=7.5×104J。③ (2)設(shè)上翹甲板所對應(yīng)的圓弧半徑為r,根據(jù)幾何關(guān)系,有 l2=rsinθ④ 由牛頓第二定律,有FN-mg=mv2r⑤ 聯(lián)立①④⑤式,代入數(shù)據(jù),得FN=1.1×103N。⑥ 11.如圖所示,AB是傾角為θ=30°的粗糙直軌道,BCD是光滑的圓弧軌道,AB恰好在B點與圓弧相切,圓弧的半徑為r。一個質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點)從直軌道上的P點由靜止釋

14、放,結(jié)果它能在兩軌道上做往返運動。已知P點與圓弧的圓心O等高,物體與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。 (1)求物體對圓弧軌道最大壓力的大小。 (2)求物體滑回軌道AB上距B點的最大距離。 (3)釋放點距B點的距離l'應(yīng)滿足什么條件,才能使物體順利通過圓弧軌道的最高點D。 答案:(1)3mg(1-μ)　(2)3-3μ3μ+1r　(3)l'≥3+31-3μr 解析:(1)根據(jù)幾何關(guān)系可得lPB=rtanθ=3r, 從P點到E點根據(jù)動能定理,有 mgr-μmgcosθ·lPB=12mvE2-0, 代入數(shù)據(jù)解得vE=(2-3μ)gr, 在E點,根據(jù)牛頓第二定律有FN-

15、mg=mvE2r, 解得FN=3mg(1-μ) 由牛頓第三定律得,物體對圓弧軌道的最大壓力FN'=FN=3mg(1-μ)。 (2)設(shè)物體滑回到軌道AB上距B點的最大距離為x,根據(jù)動能定理,有 mg(lBP-x)sinθ-μmgcosθ(lBP+x)=0, 代入數(shù)據(jù)解得x=3-3μ3μ+1r。 (3)物體剛好到達最高點D時,有mg=mv2r, 解得v=gr, 從釋放點到最高點D的過程,根據(jù)動能定理,有 mg(l'sinθ-r-rcosθ)-μmgcosθ·l'=12mv2-0 代入數(shù)據(jù)解得l'=3+31-3μr, 所以只有l(wèi)'≥3+31-3μr,物體才能順利通過圓弧軌道的最高點D。