高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練16 動(dòng)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(diǎn)規(guī)范練16　動(dòng)能定理及其應(yīng)用 一、單項(xiàng)選擇題 1.下列有關(guān)動(dòng)能的說法正確的是(　　) A.物體只有做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能才不變 B.物體的動(dòng)能變化時(shí),速度不一定變化 C.物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),水平速度不變,動(dòng)能不變 D.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的動(dòng)能增大 答案:D 解析:物體只要速率不變,動(dòng)能就不變,A錯(cuò)誤;物體的動(dòng)能變化時(shí),速度的大小一定變化,B錯(cuò)誤;物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),速率增大動(dòng)能就會增大,C錯(cuò)誤;物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),其速率增大,物體的動(dòng)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(dòng)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(diǎn)滑上第一塊地毯,則物體恰好滑到第三塊地毯的末尾d點(diǎn)停下來,物體在運(yùn)動(dòng)中地毯保持靜止,若讓物體從d點(diǎn)以相同的初速度水平向左運(yùn)動(dòng),則物體運(yùn)動(dòng)到某一點(diǎn)時(shí)的速度大小與該物體向右運(yùn)動(dòng)到該位置的速度大小相等,則這一點(diǎn)是(　　) A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn) 答案:C 解析:物體從a運(yùn)動(dòng)到c,由動(dòng)能定理得,-μmgl-2μmgl=12mv12?12mv02;物體從d運(yùn)動(dòng)到c,由動(dòng)能定理得,-3μmgl=12mv22?12mv02,解得v2=v1,選項(xiàng)C正確。 3.一個(gè)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(yùn)動(dòng),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(dòng)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?yàn)檎?則Δv=6m/s-(-6m/s)=12m/s,故B正確,A錯(cuò)誤;動(dòng)能是標(biāo)量,速度大小不變,動(dòng)能不變,則ΔEk=0,C、D錯(cuò)誤。 4.光滑斜面上有一個(gè)小球自高為h的A處由靜止開始滾下,抵達(dá)光滑水平面上的B點(diǎn)時(shí)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(gè)與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直

4、的活動(dòng)阻擋條,如圖所示,小球越過n條活動(dòng)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(dòng)阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過活動(dòng)阻擋條時(shí)損失的動(dòng)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(dāng)小球在水平面上滾動(dòng)時(shí),由動(dòng)能定理得nW=0-12mv02,對第二次有NW=0-12mv22=0-12mv02+mgh,又因?yàn)?2mv02=mgh,聯(lián)立解得N=2n,選項(xiàng)B正確。 5.(2019·湖北名校聯(lián)考)如圖所示,一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從高h(yuǎn)'=12 m處的A點(diǎn)由靜止沿光滑的軌道AB滑下,進(jìn)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(dòng)摩擦因數(shù)處處相同,當(dāng)滑塊到達(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時(shí),滑塊對軌道的壓力恰好為零,滑塊繼續(xù)沿CFB滑下,進(jìn)入光滑軌道BD,且到達(dá)高度為h的D點(diǎn)時(shí)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(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時(shí)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(dòng)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(dòng)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(cuò)。小物塊飛離桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vt,h=12gt2,解得x=0.9m,B錯(cuò)。設(shè)小物塊落地時(shí)動(dòng)能為Ek,由動(dòng)能定理得mgh=Ek-12mv2,解得Ek=0.9J,D正確。 二、多項(xiàng)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(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,其動(dòng)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(jì)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(yùn)動(dòng)的

8、總時(shí)間t=2 s 答案:BC 解析:由動(dòng)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(cuò)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(cuò)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(yùn)動(dòng),當(dāng)上升高度為h時(shí),電梯的速度達(dá)到v,則在這個(gè)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(dòng)能定理得WN-mgh=12mv2,即WN=mgh+12mv2,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤。以系統(tǒng)為研究對象,由動(dòng)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(xiàng)D正確,C錯(cuò)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(dòng)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(jì)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(dòng)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(dòng)能定理得mg·2h-μmgcos45°·?sin45°-μmgcos37°·?sin37°=0,解得μ=67,選項(xiàng)A正確;對經(jīng)過上段滑道過程,根據(jù)動(dòng)能定理得mgh-μmgcos45°·?sin45°=12mv2,解得v=2g?7,選項(xiàng)B正確;載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;載人滑草車在下段滑道上的加速度為a=mgsin37°-μmgcos37°m=-335g,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 三、非選擇題 10.(2019·天津卷)完全由我國自行設(shè)計(jì)、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(jī)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(jī)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(diǎn)切線方向與水平方向的夾角θ=12°(sin 12°≈0.21)。若艦載機(jī)從A點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=6 s到達(dá)B點(diǎn)進(jìn)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(jī)水平運(yùn)動(dòng)的過程中,飛行員受到的水平力所做功W; (2)艦載機(jī)剛進(jìn)入BC時(shí),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(jī)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)其剛進(jìn)入上翹甲板時(shí)的速度為v,則有 v2=l1t① 根據(jù)動(dòng)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(diǎn)與圓弧相切,圓弧的半徑為r。一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋

14、放,結(jié)果它能在兩軌道上做往返運(yùn)動(dòng)。已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,物體與軌道AB間的動(dòng)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(diǎn)的最大距離。 (3)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)到E點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理,有 mgr-μmgcosθ·lPB=12mvE2-0, 代入數(shù)據(jù)解得vE=(2-3μ)gr, 在E點(diǎn),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(diǎn)的最大距離為x,根據(jù)動(dòng)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(dá)最高點(diǎn)D時(shí),有mg=mv2r, 解得v=gr, 從釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)D的過程,根據(jù)動(dòng)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(diǎn)D。