高考物理一轮复习 专题5.2 动能和动能定理(精练)(含解析)

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高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 第2节 动能定理及其应用

高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 第2节 动能定理及其应用

F和8F时小球做圆周运动的动能,然后由动能定理求出拉力由F变为8F过
程中绳子拉力对小球所做的功,用拉力做的功除以时间就是该过程的平均
功率。
答案:(1)


3
(2)
2
3
(3)
2
0
解析:(1)小球做圆周运动的向心力由绳子的拉力提供,由向心力公式得
解得,当拉力为 F 时,小球的线速度 v=

侧有一轻质弹簧,左端固定,弹簧处于自然伸长状态。质量为m=1 kg的物
块A(可视为质点)从轨道右侧以初速度 v0=2√3 m/s 冲上轨道,通过圆形轨
道、水平轨道后压缩弹簧并被弹簧以原速率弹回,经水平轨道返回圆形轨
道。物块A与PQ段间的动摩擦因数μ=0.2,轨道其他部分摩擦不计,重力加
速度g取10 m/s2。
好为零,g取10 m/s2,则提升重物的最短时间为(
A.13.2 s
B.14.2 s
C.15.5 s
D.17.0 s
答案:C
)
解析:为了以最短时间提升重物,一开始先以最大拉力拉重物使重物匀加速上升,
当功率达到额定功率时,保持功率(额定功率)不变直到重物达到最大速度,接着做
匀速运动,最后以最大加速度匀减速上升到达平台时速度刚好为零。重物在第一
(1)求物块A与弹簧刚接触时的速度大小v1;
(2)求物块A被弹簧以原速率弹回返回到圆形轨道的高度h1;
(3)调节PQ段的长度L,A仍以v0从轨道右侧冲上轨道,当L满足什么条件时,
物块A能第一次返回圆形轨道且能沿轨道运动而不脱离轨道?
解题指导:
关键词句
获取信息
物块 A 与弹簧刚接触时的速
求物块 A 到达 P 点时的速度

高考物理一轮总复习专题训练 动能 动能定理(含解析)

高考物理一轮总复习专题训练 动能 动能定理(含解析)

第2讲 动能 动能定理1.一个25 kg 的小孩从高度为3.0 m 的滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0 m/s.取g =10 m/s 2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是( )A .合外力做功50 JB .阻力做功500 JC .重力做功500 JD .支持力做功50 J解析:重力做功W G =mgh =25×10×3 J=750 J ,C 错;小孩所受支持力方向上的位移为零,故支持力做的功为零,D 错;合外力做的功W 合=E k -0,即W 合=12mv 2=12×25×22 J =50 J ,A 项正确;W G -W 阻=E k -0,故W 阻=mgh -12mv 2=750 J -50 J =700 J ,B 项错误. 答案:A 2.图5-2-9如图5-2-9所示,质量为m 的小车在水平恒力F 推动下,从山坡(粗糙)底部A 处由静止起运动至高为h 的坡顶B ,获得速度为v ,AB 之间的水平距离为s ,重力加速度为g.下列说法正确的是( )A .小车克服重力所做的功是mghB .合外力对小车做的功是12mv 2 C .推力对小车做的功是12mv 2+mgh D .阻力对小车做的功是12mv 2+mgh -Fs 解析:小车克服重力做功W =Gh =mgh ,A 选项正确;由动能定理小车受到的合力做的功等于小车动能的增加,W 合=ΔE k =12mv 2,B 选项正确;由动能定理,W 合=W 推+W 重+W 阻=12mv 2,所以推力做的功W 推=12mv 2-W 阻-W 重=12mv 2+mgh -W 阻,C 选项错误;阻力对小车做的功W 阻=12mv 2-W 推-W 重=12mv 2+mgh -Fs ,D 选项正确. 答案:ABD3.图5-2-10如图5-2-10所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索,用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,使其由水面开始加速上升到某一高度,若考虑空气阻力而不考虑空气浮力,则在此过程中,以下说法正确的有( )A.力F所做功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量B.木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C.力F、重力、阻力,三者合力所做的功等于木箱动能的增量D.力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析:对木箱受力分析如图所示,则由动能定理:W F-mgh-WF f=ΔE k故C对.由上式得:W F-WF f=ΔE k+mgh,即W F-WF f=ΔE k+ΔE p=ΔE.故A错D对.由重力做功与重力势能变化关系知B对,故B、C、D对.答案:BCD4.图5-2-11如图5-2-11甲所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块在按如图乙所示规律变化的水平力F的作用下向右运动,第3 s末物块运动到B点且速度刚好为0,第5 s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2,求:(1)A、B间的距离;(2)水平力F在5 s时间内对物块所做的功.解析:(1)由图乙可知在3~5 s内物块在水平恒力作用下由B点匀加速运动到A点,设加速度为a ,A 、B 间的距离为s ,则有F -μmg =ma ,a =F -μmg m =4-0.2×1×101m/s 2=2 m/s 2,s =12at 2=4 m. (2)设整个过程中水平力所做功为W F ,物块回到A 点时的速度为v A ,由动能定理得:W F -2μmgs =12mv 2A ,v 2A =2as ,W F =2μmgs +mas =24 J. 答案:(1)4 m (2)24 J 5.图5-2-12如图5-2-12所示,AB 是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD 是光滑的圆弧轨道,AB 恰好在B 点与圆弧相切,圆弧的半径为R.一个质量为m 的物体(可以看作质点)从直轨道上的P 点由静止释放,结果它能在两轨道间做往返运动.已知P 点与圆弧的圆心O 等高,物体与轨道AB 间的动摩擦因数为μ.求:(1)物体做往返运动的整个过程中在AB 轨道上通过的总路程;(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E 时,对圆弧轨道的压力;(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D ,释放点距B 点的距离L′应满足什么条件. 解析:(1)因为摩擦始终对物体做负功,所以物体最终在圆心角为2θ的圆弧上往复运动.对整体过程由动能定理得:mgR·cos θ-μmgcos θ·s=0,所以总路程为s =R μ. (2)对B →E 过程mgR(1-cos θ)=12mv 2E ① F N -mg =mv 2E R② 由①②得对轨道压力:F N =(3-2cos θ)mg.(3)设物体刚好到D 点,则mg =mv 2D R③ 对全过程由动能定理得:mgL′sin θ-μmgcos θ·L′-mgR(1+cos θ)=12mv 2D ④ 由③④得应满足条件:L′=3+2cos θ2(sin θ-μcos θ)·R. 答案:(1)R μ (2)(3-2cos θ)mg (3)3+2cos θ2(sin θ-μcos θ)·R1.质量不等,但有相同动能的两物体,在动摩擦因数相同的水平地面上滑行直到停止,则下列说法正确的有( )A .质量大的物体滑行距离大B .质量小的物体滑行距离大C .质量大的物体滑行时间长D .质量小的物体滑行时间长解析:物体的动能全部用来克服摩擦阻力做功,有E k =μmgl ⇒l =E k μmg,质量小,滑行距离大.而t =v a = 2E km μg,质量小,滑行时间长. 答案:BD2.一个木块静止于光滑水平面上,现有一个水平飞来的子弹射入此木块并深入 2 cm 而相对于木块静止,同时间内木块被带动前移了1 cm ,则子弹损失的动能、木块获得动能以及子弹和木块共同损失的动能三者之比为( )A .3∶1∶2B .3∶2∶1C .2∶1∶3D .2∶3∶1解析:设子弹深入木块深度为d ,木块移动s ,则子弹对地位移为d +s ;设子弹与木块的相互作用力为f ,由动能定理,子弹损失的动能等于子弹克服木块阻力所做的功,即ΔE 1=f(d +s),木块所获得的动能等于子弹对木块作用力所做的功,即ΔE 2=fs ,子弹和木块共同损失的动能为ΔE 3=ΔE 1-ΔE 2=fd ,即三者之比为(d +s)∶s∶d=3∶1∶2. 答案:A3.(2010·江门模拟)起重机将物体由静止举高h 时,物体的速度为v ,下列各种说法中正确的是(不计空气阻力)( )A .拉力对物体所做的功,等于物体动能和势能的增量B .拉力对物体所做的功,等于物体动能的增量C .拉力对物体所做的功,等于物体势能的增量D .物体克服重力所做的功,大于物体势能的增量解析:根据动能定理W F -W G =mv 2/2,W G =mgh ,所以W F =mv 2/2+mgh ,A 正确,B 、C 错误;物体克服重力所做的功,等于物体重力势能的增量,D 错误.答案:A4.小球由地面竖直上抛,上升的最大高度为H ,设所受阻力大小恒定,地面为零势能面.在上升至离地高度h 处,小球的动能是势能的2倍,在下落至离地高度h 处,小球的势能是动能的2倍,则h 等于( )A.H 9B.2H 9C.3H 9D.4H 9 解析:设小球上升离地高度h 时,速度为v 1,地面上抛时速度为v 0,下落至离地面高度h 处速度为v 2,设空气阻力为f上升阶段:-mgH -fH =-12mv 20,-mgh -fh =12mv 21-12mv 20 又2mgh =12mv 21 下降阶段:mg(H -h)-f(H -h)=12mv 22,mgh =2×12mv 22 由上式联立得:h =49H. 答案:D 5.图5-2-13如图5-2-13所示,一轻弹簧直立于水平地面上,质量为m 的小球从距离弹簧上端B 点h 高处的A 点自由下落,在C 点处小球速度达到最大.x 0表示B 、C 两点之间的距离;E k 表示小球在C 处的动能.若改变高度h ,则下列表示x 0随h 变化的图象和E k 随h 变化的图象中正确的是( )解析:由题意“在C 点处小球速度达到最大”,可知C 点是平衡位置,小球受到的重力与弹力平衡,该位置与h 无关,B 项正确;根据动能定理有mg(h +x 0)-E p =12mv 2C =E k ,其中x 0与弹性势能E p 为常数,可判断出C 项正确.答案:BC 6.图5-2-14如图5-2-14所示,在光滑四分之一圆弧轨道的顶端a 点,质量为m 的物块(可视为质点)由静止开始下滑,经圆弧最低点b 滑上粗糙水平面,圆弧轨道在b 点与水平轨道平滑相接,物块最终滑至c 点停止.若圆弧轨道半径为R ,物块与水平面间的动摩擦因数为μ,下列说法正确的是( )A .物块滑到b 点时的速度为gRB .物块滑到b 点时对b 点的压力是3mgC .c 点与b 点的距离为R μD .整个过程中物块机械能损失了mgR解析:物块滑到b 点时,mgR =12mv 2-0,v =2gR ,A 不正确.在b 点,F N -mg =m v 2R,F N =3mg ,B 正确.从a 点到c 点,机械能损失了mgR ,D 正确.mgR -μmgs =0-0,s =R μ,C 正确.答案:BCD 7.图5-2-15如图5-2-15所示,一块长木板B 放在光滑的水平面上,在B 上放一物体A ,现以恒定的外力拉B ,由于A ,B 间摩擦力的作用,A 将在B 上滑动,以地面为参考系,A 和B 都向前移动一段距离,在此过程中( )A .外力F 做的功等于A 和B 动能的增量B .B 对A 的摩擦力所做的功等于A 的动能的增量C .A 对B 的摩擦力所做的功等于B 对A 的摩擦力所做的功D .外力F 对B 做的功等于B 的动能的增量与B 克服摩擦力所做的功之和解析:A 物体所受的合外力等于B 对A 的摩擦力,对A 物体运用动能定理,则有B 对A 的摩擦力所做的功,等于A 的动能的增量,即B 对.A 对B 的摩擦力与B 对A 的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A 在B 上滑动,A ,B 对地的位移不等,故二者做功不等,C 错.对B 物体应用动能定理,W F -W f =ΔEk B ,即W F =ΔEk B +W f ,就是外力F 对B 做的功等于B 的动能增量与B 克服摩擦力所做的功之和,D 对.由前述讨论知B 克服摩擦力所做的功与A 的动能增量(等于B 对A 的摩擦力所做的功)不等,故A 错. 答案:BD 8.图5-2-16构建和谐型、节约型社会深得民心,遍布于生活的方方面面.自动充电式电动车就是很好的一例,电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接.当在骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时,自行车就可以连通发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现有某人骑车以500 J 的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭自充电装置,让车自由滑行,其动能随位移变化关系如图5-2-16①所示;第二次启动自充电装置,其动能随位移变化关系如图线②所示,则第二次向蓄电池所充的电能是( )A .200 JB .250 JC .300 JD .500 J解析:设自行车与路面的摩擦阻力为F f ,由图可知,关闭自动充电装置时,由动能定理得:0-Ek 0=-F f ·x 1,可得F f =50 N ,启动自充电装置后,自行车向前滑行时用于克服摩擦做功为:W =F f x 2=300 J ,设克服电磁阻力做功为W′,由动能定理得:-W′-W =0-Ek 0,可得W′=200 J.答案:A 9.图5-2-17如图5-2-17,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F 拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动.在移动过程中,下列说法正确的是( )A .F 对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B .F 对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C .木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能D .F 对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和解析:木箱加速上滑的过程中,拉力F 做正功,重力和摩擦力做负功.支持力不做功,由动能定理得:W F -W G -W f =12mv 2-0.即W F =W G +W f +12mv 2.A 、B 错误,又因克服重力做功W G 等于物体重力势能的增加,所以W F =ΔE p +ΔE k +W f ,故D 正确,又由重力做功与重力势能变化的关系知C 也正确.答案:CD10.在2008年四川汶川大地震抗震救灾活动中,为转移被困群众动用了直升飞机.设被救人员的质量m =80 kg ,所用吊绳的拉力最大值F m =1 200 N ,所用电动机的最大输出功率为P m =12 kW ,为尽快吊起被困群众,操作人员采取的办法是,先让吊绳以最大的拉力工作一段时间,而后电动机又以最大功率工作,被救人员上升h =90 m 时恰好达到最大速度(g取10 m/s 2),试求:(1)被救人员刚到达机舱时的速度;(2)这一过程所用的时间.解析: (1)第一阶段绳以最大拉力拉着被救人员匀加速上升,当电动机达到最大功率时,功率保持不变,被救人员变加速上升,速度增大,拉力减小,当拉力与重力相等时速度达到最大.由P m =F T v m =mgv m 得v m =P m mg =12×10380×10m/s =15 m/s (2)a 1=F m -mg m =1 200-80×1080m/s 2=5 m/s 2 匀加速阶段的末速度v 1=P m F m =12×1031 200 m/s =10 m/s ,时间t 1=v 1a 1=105s =2 s 上升的高度h 1=v 12t 1=102×2 m=10 m 对于以最大功率上升过程,由动能定理得:P m t 2-mg(h -h 1)=12mv 2m -12mv 21代入数据解得t 2=5.75 s ,所以此过程所用总时间为t =t 1+t 2=(2+5.75) s =7.75 s. 答案:(1)15 m/s (2)7.75 s 11.图5-2-18如图5-2-18所示,质量m =0.5 kg 的小球从距离地面高H =5 m 处自由下落,到达地面时恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆形槽的半径R =0.4 m ,小球到达槽最低点时速率恰好为10 m/s ,并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出且沿竖直方向上升、下落,如此反复几次,设摩擦力大小恒定不变,取g =10 m/s 2,求:(1)小球第一次飞出半圆形槽上升到距水平地面的高度h 为多少?(2)小球最多能飞出槽外几次?解析:(1)在小球下落到最低点的过程中,设小球克服摩擦力做功为W f ,由动能定理得:mg(H +R)-W f =12mv 2-0 从小球下落到第一次飞出半圆形槽上升到距水平地面h 高度的过程中,由动能定理得mg(H -h)-2W f =0-0联立解得:h =v 2g -H -2R =10210m -5 m -2×0.4 m=4.2 m. (2)设小球最多能飞出槽外n 次,则由动能定理得:mgH -2nW f =0-0解得:n =mgH 2W f =mgH 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤mg(H +R)-12mv 2=gH 2g(H +R)-v 2=6.25 故小球最多能飞出槽外6次.答案:(1)4.2 m (2)6次12.图5-2-19如图5-2-19甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD 和光滑圆轨道DCE 组成,AD与DCE 相切于D 点,C 为圆轨道的最低点,将一小物块置于轨道ADC 上离地面高为H 处由静止下滑,用力传感器测出其经过C 点时对轨道的压力F N ,改变H 的大小,可测出相应的F N 的大小,F N 随H 的变化关系如图乙折线PQI 所示(PQ 与QI 两直线相连接于Q 点),QI 反向延长交纵轴于F 点(0,5.8 N),重力加速度g 取10 m/s 2,求:(1)小物块的质量m ;(2)圆轨道的半径及轨道DC 所对应的圆心角θ.(可用角度的三角函数值表示)(3)小物块与斜面AD 间的动摩擦因数μ.解析:(1)如果物块只在圆轨道上运动,则由动能定理得mgH =12mv 2解得v =2gH ; 由向心力公式F N -mg =m v 2R ,得F N =m v 2R +mg =2mg RH +mg ; 结合PQ 曲线可知mg =5得m =0.5 kg.(2)由图象可知2mg R=10得R =1 m .显然当H =0.2 m 对应图中的D 点, 所以cos θ=1-0.21=0.8,θ=37°. (3)如果物块由斜面上滑下,由动能定理得:mgH -μmgcos θ(H -0.2)sin θ=12mv 2 解得mv 2=2mgH -83μmg(H -0.2) 由向心力公式F N -mg =m v 2R 得F N =m v 2R +mg =2mg -83μmg R H +1.63μmg +mg 结合QI 曲线知1.63μmg +mg =5.8,解得μ=0.3. 答案:(1)0.5 kg (2)37° (3)0.3。

高三物理一轮复习:5-2动能、动能定理(含解析)

高三物理一轮复习:5-2动能、动能定理(含解析)

5-2动能 动能定理一、选择题1.(2018·浙江杭州)北京时间2019年10月17日消息,近日德国的设计师推出了一款很有创意的球形相机,它可以让人以不同的视角进行拍摄,得到平时无法得到的有趣照片。

这款球形相机名为“抛掷式全景球形相机”。

来自德国柏林的5位设计师采用了36个手机用的摄像头并将其集成入一个球体内,质量却只有200g ,当你将它高高抛起,它便能记录下从你头顶上空拍摄的图象.整个过程非常简单,你只需进行设定,让相机球在飞到最高位置时自动拍摄即可。

假设你从手中竖直向上抛出相机,到达离抛出点10m 处进行全景拍摄,若忽略空气阻力的影响,g 取10m/s 2,则你在抛出过程中对相机做的功为( )A .10JB .20JC .40JD .200J [答案] B[解析] 由运动学公式v 20=2gx 可得,相机抛出时的速度大小为v 0=2gx =2×10×10m/s =102m/s ,由动能定理得,抛出相机时,人对相机做的功为W =12mv 20=12×200×10-3×(102)2J =20J ,故选项B 正确。

2.(2018·厦门质检)以初速度大小v 1竖直向上抛出一物体,落回到抛出点时速度大小为v 2。

已知物体在运动过程中受到的空气阻力大小不变,物体所受空气阻力与重力的大小之比为3 ∶5。

则v 1与v 2之比为( )A .1 ∶1B .1 ∶2C .2 ∶1D .4 ∶1 [答案] C[解析] 由题意可知:物体上升和下降过程中位移大小相等。

对两过程由动能定理可得- (mg +f)x =0-12mv 21,(mg -f)x =12mv 22-0,两方程相比可得v 1v 2=mg +f mg -f =21,选项C 正确。

3.(2018·河南许昌)如图所示,质量相等的物体A 和物体B 与地面间的动摩擦因数相等,在力F 的作用下,一起沿水平地面向右移动x ,则( )A .摩擦力对A 、B 做功相等 B .A 、B 动能的增量相同C .F 对A 做的功与F 对B 做的功相等D .合外力对A 做的功与合外力对B 做的功不相等 [答案] B[解析] 因F 斜向下作用在物体A 上,A 、B 受的摩擦力不相同,因此,摩擦力对A 、B 做的功不相等,A 错误;但A 、B 两物体一起运动,速度始终相同,故A 、B 动能的增量一定相同,B 正确;F 不作用在B 上,因此力F 对B 不做功,C 错误;合外力对物体做的功应等于物体动能的增量。

高考物理动能与动能定理试题(有答案和解析)

高考物理动能与动能定理试题(有答案和解析)

的小物块从轨道右侧 A 点以初速度
冲上轨道,通过圆形轨道,水平轨道
后压缩弹簧,并被弹簧以原速率弹回,取
,求:
(1)弹簧获得的最大弹性势能 ; (2)小物块被弹簧第一次弹回经过圆轨道最低点时的动能 ; (3)当 R 满足什么条件时,小物块被弹簧第一次弹回圆轨道时能沿轨道运动而不会脱离 轨道。 【答案】(1)10.5J(2)3J(3)0.3m≤R≤0.42m 或 0≤R≤0.12m 【解析】 【详解】 (1)当弹簧被压缩到最短时,其弹性势能最大。从 A 到压缩弹簧至最短的过程中,由动
代入数据得:Q=126 J 故本题答案是:(1)μ=0.875.(2)ΔE=90 J(3)Q=126 J 【点睛】 对物体受力分析并结合图像的斜率求得加速度,在 v-t 图像中图像包围的面积代表物体运 动做过的位移。
5.如图所示,一质量为 M、足够长的平板静止于光滑水平面上,平板左端与水平轻弹簧 相连,弹簧的另一端固定在墙上.平板上有一质量为 m 的小物块以速度 v0 向右运动,且在 本题设问中小物块保持向右运动.已知小物块与平板间的动摩擦因数为 μ,弹簧弹性势能 Ep 与弹簧形变量 x 的平方成正比,重力加速度为 g.求:
6J
(3)滑块从 A 点运动到 C 点过程,由动能定理得
解得 BC 间距离
mg
3r
mgs
1 2
mvc2
s 0.5m
小球与弹簧作用后返回 C 处动能不变,小滑块的动能最终消耗在与 BC 水平面相互作用的
过程中,设物块在 BC 上的运动路程为 s ,由动能定理有
mgs
1 2
mvc2
解得
s 0.7m 故最终小滑动距离 B 为 0.7 0.5m 0.2m处停下.
(1)物体与传送带间的动摩擦因数; (2) 0~8 s 内物体机械能的增加量; (3)物体与传送带摩擦产生的热量 Q。 【答案】(1)μ=0.875.(2)ΔE=90 J(3)Q=126 J 【解析】 【详解】 (1)由图象可以知道,传送带沿斜向上运动,物体放到传送带上的初速度方向是沿斜面向下的,

高中物理一轮复习 专项训练 物理动能与动能定理含解析

高中物理一轮复习 专项训练 物理动能与动能定理含解析

高中物理一轮复习专项训练物理动能与动能定理含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示,在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段长度为,上面铺设特殊材料,小物块与其动摩擦因数为,轨道其它部分摩擦不计。

水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于原长状态。

可视为质点的质量的小物块从轨道右侧A点以初速度冲上轨道,通过圆形轨道,水平轨道后压缩弹簧,并被弹簧以原速率弹回,取,求:(1)弹簧获得的最大弹性势能;(2)小物块被弹簧第一次弹回经过圆轨道最低点时的动能;(3)当R满足什么条件时,小物块被弹簧第一次弹回圆轨道时能沿轨道运动而不会脱离轨道。

【答案】(1)10.5J(2)3J(3)0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m【解析】【详解】(1)当弹簧被压缩到最短时,其弹性势能最大。

从A到压缩弹簧至最短的过程中,由动能定理得:−μmgl+W弹=0−m v02由功能关系:W弹=-△E p=-E p解得 E p=10.5J;(2)小物块从开始运动到第一次被弹回圆形轨道最低点的过程中,由动能定理得−2μmgl=E k−m v02解得 E k=3J;(3)小物块第一次返回后进入圆形轨道的运动,有以下两种情况:①小球能够绕圆轨道做完整的圆周运动,此时设小球最高点速度为v2,由动能定理得−2mgR=m v22−E k小物块能够经过最高点的条件m≥mg,解得R≤0.12m②小物块不能够绕圆轨道做圆周运动,为了不让其脱离轨道,小物块至多只能到达与圆心等高的位置,即m v12≤mgR,解得R≥0.3m;设第一次自A点经过圆形轨道最高点时,速度为v1,由动能定理得:−2mgR=m v12-m v02且需要满足m≥mg,解得R≤0.72m,综合以上考虑,R需要满足的条件为:0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m。

【点睛】解决本题的关键是分析清楚小物块的运动情况,把握隐含的临界条件,运用动能定理时要注意灵活选择研究的过程。

高考物理动能与动能定理及其解题技巧及练习题(含答案)及解析

高考物理动能与动能定理及其解题技巧及练习题(含答案)及解析

高考物理动能与动能定理及其解题技巧及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示是一种特殊的游戏装置,CD 是一段位于竖直平面内的光滑圆弧轨道,圆弧半径为10m ,末端D 处的切线方向水平,一辆玩具滑车从轨道的C 点处下滑,滑到D 点时速度大小为10m/s ,从D 点飞出后落到水面上的B 点。

已知它落到水面上时相对于O 点(D 点正下方)的水平距离10m OB =。

为了能让滑车抛到水面上的更远处,有人在轨道的下方紧贴D 点安装一水平传送带,传送带右端轮子的圆心与D 点的水平距离为8m ,轮子半径为0.4m (传送带的厚度不计),若传送带与玩具滑车之间的动摩擦因数为0.4,玩具滑车的质量为4kg ,不计空气阻力(把玩具滑车作质点处理),求 (1)玩具滑车到达D 点时对D 点的压力大小。

(2)如果传送带保持不动,玩具滑车到达传送带右端轮子最高点时的速度和落水点位置。

(3)如果传送带是在以某一速度匀速运动的(右端轮子顺时针转),试讨论玩具滑车落水点与传送带速度大小之间的关系。

【答案】(1)80N ;(2)6m/s ,6m ;(3)见解析。

【解析】 【详解】(1)玩具滑车到达D 点时,由牛顿第二定律:2DD v F mg m R-=解得2210=404=80N 10D D v F mg m R =++⨯;(2)若无传送带时,由平抛知识可知:D x v t =解得1s t =如果传送带保持不动,则当小车滑到最右端时,由动能定理:221122D mv mv mgL μ-=- 解得v =6m/s因为6m/s 2m/s v gR =>=,则小车从右端轮子最高点做平抛运动,则落水点距离传送带右端的水平距离:'6m x vt ==(3)①若传送带的速度v ≤6m/s ,则小车在传送带上运动时一直减速,则到达右端的速度为6m/s ,落水点距离传送带右端的水平距离为6m ; ②若小车在传送带上一直加速,则到达右端时的速度满足'221122D mv mv mgL μ-= 解得'241m/s v =若传送带的速度241m/s v ≥,则小车在传送带上运动时一直加速,则到达右端的速度为241m/s ,落水点距离传送带右端的水平距离为241m x vt ==;③若传送带的速度10m/s≥v ≥6m/s ,则小车在传送带上运动时先减速到v ,然后以速度v 匀速,则到达右端的速度为v ,落水点距离传送带右端的水平距离为vt=v m ;④若传送带的速度241m/s ≥v ≥10m/s ,则小车在传送带上运动时先加速到v ,然后以速度v 匀速,则到达右端的速度为v ,落水点距离传送带右端的水平距离为vt =v m 。

2014物理(江苏专版)一轮复习配套题库 5.2 动能和动能定理

2014物理(江苏专版)一轮复习配套题库 5.2 动能和动能定理

5.2 动能和动能定理1.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一半时,子弹的速度是( ). A .v2B .22vC .v3D .v 4解析 设子弹质量为m ,木块的厚度为d ,木块对子弹的阻力为F f .根据动能定理,子弹刚好打穿木块的过程满足-F f d =0-12m v 2.设子弹射入木块厚度一半时的速度为v ′,则-F f ·d2=12m v ′2-12m v 2,得v ′=22v ,故选B . 答案 B2. 如图5-2-1所示,一个光滑的水平轨道AB 与光滑的圆轨道BCD 连接,其中图轨道在竖直平面内,半径为R ,B 为最低点,D 为最高点.一个质量为m 的小球以初速度v 0沿AB运动,刚好能通过最高点D ,则( ) A .小球质量越大,所需初速度v 0越大 B .圆轨道半径越大,所需初速度v 0越大C .初速度v 0与小球质量m 、轨道半径R 无关 图5-2-1D .小球质量m 和轨道半径R 同时增大,有可能不用增大初速度v 0 解析 球通过最高点的最小速度为v ,有mg=mv 2/R ,v=gR这是刚好通过最高点的条件,根据机械能守恒,在最低点的速度v 0应满足 ½m v 02=mg2R +½mv 2,v 0=gR 5 答案 B3.两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质量之比m 1∶m 2=1∶2,速度之比v 1∶v 2=2∶1.当两车急刹车后,甲车滑行的最大距离为l 1,乙车滑行的最大距离为l 2,设两车与路面间的动摩擦因数相等,不计空气阻力,则( ). A .l 1∶l 2=1∶2 B .l 1∶l 2=1∶1 C .l 1∶l 2=2∶1D .l 1∶l 2=4∶1解析 由动能定理,对两车分别列式-F 1l 1=0-12m 1v 21,-F 2l 2=0-12m 2v 22,F 1=μm 1g , F 2=μm 2g .由以上四式联立得l 1∶l 2=4∶1,故选项D 是正确的. 答案 D5. 某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由气缸和活塞组成.开箱时,密闭于气缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如题图所示.在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体A.对外做正功,分子的平均动能减小B. 对外做正功,内能增大C. 对外做负功,分子的平均动能增大D. 对外做负功,内能减小解析改变内能有两种方式:做功和热传递,当气体体积膨胀时,气体对外做功,又没有热传递,所以气体的内能减少,温度降低,而温度又是分子平均动能的标志,所以A正确.答案A.5.质量为1 500 kg的汽车在平直的公路上运动,v t图象如图5-2-2所示.由此可求().图5-2-2A.前25 s内汽车的平均速度B.前10 s内汽车的加速度C.前10 s内汽车所受的阻力D.15~25 s内合外力对汽车所做的功解析由图可知:可以确定前25 s内汽车的平均速度和前10 s内汽车的加速度,由前25 s 内汽车的平均速度可求0~25 s或15~25 s内合外力对汽车所做的功,W=ΔE k.不能求出阻力所做的功或阻力的大小.故A、B、D项正确.答案ABD6.如图5-2-3所示,劲度系数为k的弹簧下端悬挂一个质量为m的重物,处于静止状态.手托重物使之缓慢上移,直到弹簧恢复原长,手对重物做的功为W1.然后放手使重物从静止开始下落,重物下落过程中的最大速度为v,不计空气阻力.重物从静止开始下落到速度最大的过程中,弹簧对重物做的功为W 2,则( ).图5-2-3A .W 1>m 2g 2kB .W 1<m 2g 2kC . W 2=12m v 2D .W 2=m 2g 2k -12m v 2解析 设物体静止时弹簧伸长的长度为x ,由胡克定律得:mg =kx .手托重物使之缓慢上移,直到弹簧恢复原长,重物的重力势能增加了mgx =m 2g 2k ,弹簧的弹力对重物做了功,所以手对重物做的功W 1<m 2g 2k ,选项B 正确.由动能定理知W 2+m 2g 2k =12m v 2,则C 、D 错.答案 B7.如图5-2-4所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一物体向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面.设物体在斜面最低点A 的速度为v ,压缩弹簧至C 点时弹簧最短,C 点距地面高度为h ,则从A 到C 的过程中弹簧弹力做功是( )图5-2-4A .mgh -12mv 2B.12mv 2-mgh C .-mghD .-(mgh +12mv 2)解析 由A 到C 的过程运用动能定理可得:-mgh +W =0-12mv 2,所以W =mgh -12mv 2,故A 正确.答案 A8.刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一.如图5-2-5所示的图线1、2分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离l 与刹车前的车速v 的关系曲线,已知紧急刹车过程中车与地面间是滑动摩擦.据此可知,下列说法中正确的是( ).图5-2-5A .甲车的刹车距离随刹车前的车速v 变化快,甲车的刹车性能好B .乙车与地面间的动摩擦因数较大,乙车的刹车性能好C .以相同的车速开始刹车,甲车先停下来,甲车的刹车性能好D .甲车的刹车距离随刹车前的车速v 变化快,甲车与地面间的动摩擦因数较大 解析 在刹车过程中,由动能定理可知:μmgl =12m v 2,得l =v 22μg =v 22a 可知,甲车与地面间动摩擦因数小(题图线1),乙车与地面间动摩擦因数大(题图线2),刹车时的加速度a =μg ,乙车刹车性能好;以相同的车速开始刹车,乙车先停下来.B 正确. 答案 B9.如图5-2-6所示,斜面高h ,质量为m 的物块,在沿斜面向上的恒力F 作用下,能匀速沿斜面向上运动,若把此物块放在斜面顶端,在沿斜面向下同样大小的恒力F 作用下物块由静止向下滑动,滑至底端时其动能的大小为( ).图5-2-6A .mghB .2mghC .2FhD .Fh解析 物块匀速向上运动,即向上运动过程中物块的动能不变,由动能定理知物块向上运动过程中外力对物块做的总功为0,即W F -mgh -W f =0①物块向下运动过程中,恒力F 与摩擦力对物块做功与上滑中相同,设滑至底端时的动能为E k ,由动能定理 WF +mgh -W f =E k -0②将①式变形有W F -W f =mgh ,代入②有E k =2mgh . 答案 B10.如图5-2-7,竖直环A 半径为r ,固定在木板B 上,木板B 放在水平地面上,B 的左右两侧各有一挡板固定在地上,B 不能左右运动,在环的最低点静放有一小球C ,A 、B 、C 的质量均为m .现给小球一水平向右的瞬时速度v ,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起(不计小球与环的摩擦阻力),瞬时速度必须满足( )图5-2-7A .最小值4grB .最大值6grC .最小值5grD .最大值7gr解析 要保证小球能通过环的最高点,在最高点最小速度满足mg =m v 20r ,由最低点到最高点由机械能守恒得,12mv 2min =mg ·2r +12mv 20,可得小球在最低点瞬时速度的最小值为5gr ;为了不会使环在竖直方向上跳起,在最高点的最大速度时对环的压力为2mg ,满足3mg =m v 21r ,从最低点到最高点由机械能守恒得:12mv 2max =mg ·2r +12mv 21,可得小球在最低点瞬时速度的最大值为7gr .答案 CD11.质量m =1 kg 的物体,在水平拉力F (拉力方向与物体初速度方向相同)的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4 m 时,拉力F 停止作用,运动到位移是8 m 时物体停止,运动过程中E k x 的图线如图5-2-8所示.求:(g 取10 m/s 2)图5-2-8(1)物体的初速度多大?(2)物体和平面间的动摩擦因数为多大? (3)拉力F 的大小?解析 (1)从图线可知初动能为2 J E k0=12m v 2=2 J ,v =2 m/s(2)在位移为4 m 处物体的动能为10 J ,在位移为8 m 处物体的动能为零,这段过程中物体克服摩擦力做功.设摩擦力为F f ,则-F f x 2=0-10 J =-10 J F f =-10-4 N =2.5 N因F f =μmg ,故μ=F f mg =2.510=0.25(3)物体从开始到移动4 m 这段过程中,受拉力F 和摩擦力F f 的作用,合力为F -F f ,根据动能定理有 (F -F f )·x 1=ΔE k故F =ΔE k x 1+F f =(10-24+2.5)N =4.5 N答案 (1)2 m/s (2)0.25 (3)4.5 N12.水上滑梯可简化成如图5-2-9所示的模型,斜槽AB 和水平槽BC 平滑连接,斜槽AB 的竖直高度H =6.0 m ,倾角θ=37°.水平槽BC 长d =2.0 m ,BC 面与水面的距离h =0.80 m ,人与AB 、BC 间的动摩擦因数均为μ=0.10.取重力加速度g =10 m/s 2,cos 37°=0.8,sin 37°=0.6.一小朋友从滑梯顶端A 点无初速地自由滑下,求:图5-2-9(1)小朋友沿斜槽AB 下滑时加速度的大小a ; (2)小朋友滑到C 点时速度的大小v ;(3)在从C 点滑出至落到水面的过程中,小朋友在水平方向位移的大小x . 解析 (1)小朋友在斜槽上受力如图所示,根据牛顿第二定律得a =mg sin θ-F f m又F f =μF N F N =mg cos θ得小朋友沿AB 下滑时加速度的大小 a =g sin θ-μg cos θ=5.2 m/s 2(2)小朋友从A 滑到C 的过程中,根据动能定理得 mgH -F f H sin θ-μmgd =12m v 2-0得小朋友滑到C 点时速度的大小v =10 m/s(3)在从C 点滑出至落到水面的过程中,小朋友做平抛运动,设此过程经历的时间为t h =12gt 2 小孩在水平方向的位移 x =v t 解得x =4.0 m答案 (1)5.2 m/s 2 (2)10 m/s (3)4.0 m。

高考物理一轮复习 专项训练 动能与动能定理及解析

高考物理一轮复习 专项训练 动能与动能定理及解析

高考物理一轮复习 专项训练 动能与动能定理及解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.某小型设备工厂采用如图所示的传送带传送工件。

传送带由电动机带动,以2m/s v =的速度顺时针匀速转动,倾角37θ=︒。

工人将工件轻放至传送带最低点A ,由传送带传送至最高点B 后再由另一工人运走,工件与传送带间的动摩擦因数为78μ=,所运送的每个工件完全相同且质量2kg m =。

传送带长度为6m =L ,不计空气阻力。

(工件可视为质点,sin370.6︒=,cos370.8︒=,210m /s g =)求:(1)若工人某次只把一个工件轻放至A 点,则传送带将其由最低点A 传至B 点电动机需额外多输出多少电能?(2)若工人每隔1秒将一个工件轻放至A 点,在传送带长时间连续工作的过程中,电动机额外做功的平均功率是多少?【答案】(1)104J ;(2)104W 【解析】 【详解】 (1)对工件cos sin mg mg ma μθθ-=22v ax =1v at =12s t =得2m x =12x vt x ==带 2m x x x =-=相带由能量守恒定律p k E Q E E =+∆+∆电即21cos sin 2E mg x mgL mv μθθ=⋅++电相代入数据得104J E =电(2)由题意判断,每1s 放一个工件,传送带上共两个工件匀加速,每个工件先匀加速后匀速运动,与带共速后工件可与传送带相对静止一起匀速运动。

匀速运动的相邻的两个工件间距为2m x v t ∆=∆=L x n x -=∆得2n =所以,传送带上总有两个工件匀加速,两个工件匀速 则传送带所受摩擦力为2cos 2sin f mg mg μθθ=+电动机因传送工件额外做功功率为104W P fv ==2.如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB 与水平面BC 平滑连接于B 点,BC 右端连接内壁光滑、半径r =0.2m 的四分之一细圆管CD ,管口D 端正下方直立一根劲度系数为k =100N/m 的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D 端平齐,一个质量为1kg 的小球放在曲面AB 上,现从距BC 的高度为h =0.6m 处静止释放小球,它与BC 间的动摩擦因数μ=0.5,小球进入管口C 端时,它对上管壁有F N =2.5mg 的相互作用力,通过CD 后,在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧弹性势能E p =0.5J 。

高考物理一轮复习专题5.2动能和动能定理(精讲)(含解析)

高考物理一轮复习专题5.2动能和动能定理(精讲)(含解析)

专题5.2 动能和动能定理1.掌握动能和动能定理;2.能运用动能定理解答实际问题。

知识点一 动能(1)定义:物体由于运动而具有的能。

(2)公式:E k =12mv 2,v 为瞬时速度,动能是状态量。

(3)单位:焦耳,1 J =1 N·m=1 kg·m 2/s 2。

(4)标矢性:动能是标量,只有正值。

(5)动能的变化量:ΔE k =E k2-E k1=12mv 22-12mv 21。

知识点二 动能定理(1)内容:合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。

(2)表达式:W =ΔE k =12mv 22-12mv 21。

(3)物理意义:合外力对物体做的功是物体动能变化的量度。

(4)适用条件①既适用于直线运动,也适用于曲线运动。

②既适用于恒力做功,也适用于变力做功。

③力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同时作用。

考点一 动能定理的理解及应用【典例1】(2018·全国卷Ⅰ·18)如图,abc 是竖直面内的光滑固定轨道,ab 水平,长度为2R ;bc 是半径为R 的四分之一圆弧,与ab 相切于b 点.一质量为m 的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a 点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为g .小球从a 点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为( )A .2mgRB .4mgRC .5mgRD .6mgR【答案】C【解析】小球从a 运动到c ,根据动能定理,得F ·3R -mgR =12mv 21,又F =mg ,故v 1=2gR ,小球离开c 点在竖直方向做竖直上抛运动,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动.且水平方向与竖直方向的加速度大小相等,都为g ,故小球从c 点到最高点所用的时间t =v 1g =2R g ,水平位移x =12gt 2=2R ,根据功能关系,小球从a 点到轨迹最高点机械能的增量为力F 做的功,即ΔE =F ·(2R +R +x )=5mgR 。

高考物理一轮复习 5.2动能和动能定理课件

高考物理一轮复习 5.2动能和动能定理课件
(2)判断物体受到的重力和摩擦力做功大小. (3)物体初、末状态动能的变化量.
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22
【解析】 由动能定理得 WG+WFN=0,故WFN=mglsinα.
【答案】 mglsinα
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运用动能定理应注意的事项 (1)动能定理的研究对象可以是单一物体,或者是可以看作 单一物体的物体系统. (2)当题目中涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动 能定理;处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定 理. (3)求变力做功问题优先考虑动能定理.
B.如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一定为零 C.物体在合外力作用下做变速运动,动能一定变化 D.物体的动能不变,所受合外力必定为零
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解析:由W=Fxcosθ,知F合=0时,W合=0,故A项正确; 由动能定理知合外力做功等于物体动能的变化,若动能不变 化,则合外力做功为零,匀速圆周运动中,动能不变化合外力 做功为零,但合外力不为零,故B、D项错误;匀速圆周运动是 变速运动,动能不变化,故C项错误.
的量度.
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4.动能定理的适用条件 (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于 曲线运动 ; (2)既适用于恒力做功,也适用于 变力做功 ; (3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以 不同时作用 .
(4)惯性参考系.
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基础自测
1.物体做匀速圆周运动时( ) A.速度变化,动能变化 B.速度变化,动能不变 C.速度不变,动能变化 D.速度不变,动能不变
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解析:速度是矢量,动能是标量,物体做匀速圆周运动时 速度的方向随时变化,但大小不变,故速度在变,动能不变, 选项B正确.

高考物理一轮复习动能和动能定理含解析

高考物理一轮复习动能和动能定理含解析

如图所示,用同种材料制成的一轨道BC段长为R.一物块质量为](多选)如图所示,斜面体由粗糙程度不同的材料为等腰直角三角形,P为两材料在边水平放置,让小物块无初速度地从C滑到D,然后将](多选)如图所示,质量为的物体,钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动,当上升高度为,则在这一过程中( )+mgH内,物块对传送带一直做负功.物块与传送带间的动摩擦因数μ>tan θ内,传送带对物块做的功为12mv 22-12mv 21 .系统产生的热量一定比物块动能的减少量大从地面拉到P点的正下方C处时力F做的功为20 J 点正下方C处时的速度为0被拉到与滑块A速度大小相等时,离地面高度为0.225 m 从地面拉到P的正下方C处时,小球B的机械能增加了如图所示,长为L=内质点的动能增加内质点的机械能一直增加时质点的机械能大于t=5 s时质点的机械能9.[2019·山东省潍坊模拟](多选) 如图所示,一根细绳的上端系在O点,下端系一重球B,放在粗糙的斜面体A上.现用水平推力F向右推斜面体使之在光滑水平面上向右匀速运动一段距离(细绳尚未到达平行于斜面的位置).在此过程中( ) A.B做匀速圆周运动B.摩擦力对重球B做正功C.水平推力F和重球B对A做的功的大小相等D.A对重球B所做的功与重球B对A所做的功大小相等答案:BC解析:B的线速度大小是变化的,故不是匀速圆周运动,故A错误;如图,画出球B受到的支持力N,摩擦力f以及球在该位置时运动的切线的方向,由图可知,斜面对B的摩擦力沿斜面向下,与B的速度方向的夹角为锐角,所以摩擦力对重球B做正功,故B正确;A 匀速运动,动能不变,根据动能定理知水平推力F和重球B对A做的功的大小相等,故C 正确;斜面对B的弹力和B对斜面的弹力是一对作用力和反作用力,大小相等,斜面在弹力方向上的位移等于B在弹力方向上的位移,所以A对重球B的弹力所做的功与重球B对A 弹力所做的功大小相等,一正一负,由于B与A间存在相对运动,A的位移与B的位移不相等,所以A对重球B的摩擦力所做的功与重球B对A的摩擦力所做的功大小不相等,所以A 对重球B所做的总功与重球B对A所做的总功大小不相等,故D错误.10.[2019·江西省南昌调研](多选)如图所示,一小球(可视为质点)从H=12 m高处,由静止开始沿光滑弯曲轨道AB进入半径R=4 m的竖直圆环内侧,且与圆环的动摩擦因数处处相等,当到达圆环顶点C时,刚好对轨道压力为零;然后沿CB圆弧滑下,进入光滑弧形轨道BD,到达高度为h的D点时速度为零,则h的值可能为( )A.10 m B.9.5 mC.8.5 m D.8 m答案:BC解析:设小球质量为m,以B点所在水平面为零势能面,由题给条件“当到达圆环顶点静止在水平地面的物块,的关系如图所示,设物块与地面间的静摩擦力最大值如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为弹簧水平且处于原长.圆环从处的速度为零,AC=h,此为过程Ⅰ;若圆环在圆环刚开始下滑时,圆环受到的合力向下,设弹簧原长为环受力分析,如图所示,弹簧弹力与竖直方向的夹角为θ,则弹簧弹力-F cosθ-μF=ma,水平方向有质量为m的小球被系在轻绳一端,的圆周运动,如图所示.在圆心处连接有力传感器,用来测量绳子上的拉力,运动过程中小球受到空气阻力的作用,空气阻力随速度减小而减小.某一时刻小球通过轨道的最低点,如图所示,足球从草皮上的①位置被踢出后落在草皮上③位置,)质量为m的物块在水平恒力的坡顶B处.到达B处时物块的速度大小为不计空气阻力,则物块运动过程中多选)如图所示,竖直平面内有一光滑圆环,半径为圆环左下方开一个小口与光滑斜面相切于小球从斜面上某一点由静止释放,经A 点进入圆轨道,不计小球由R -sin37°=此时小球释放的位置到R-sin37°=距离应满足:x ≥236R 或xBC 是由同一板材上截下的两段,处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于,小铁块与该板材间的动摩擦因数为-μmgs1cosα-μmgs如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度劲度系数足够大的轻质弹簧与直杆相连,内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f,直杆质量不可忽略.一质量为3 m/s.物体与斜面间的动摩擦因数为0.75,物体在斜面上能达到的位移x的最小值为1.44 m =45°时,物体达到最大位移后将停在斜面上gθ(m)θ5 4θ(m)=90°时,+α)=,此时位移最小,=1.44正确;若=45°时,物体受到重力的分力为、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径点时的速度大小v C;点时对轨道的压力大小;点后在空中做竖直上抛运动到最高点gh-μ(2)(3)-μh 1+θ由动能定理有-μmghgh-μ.在水平滑道上由能量守恒定律有.=-μh 1+θ.。

高考物理一轮复习专题19动能和动能定理(练)(含解析)

高考物理一轮复习专题19动能和动能定理(练)(含解析)

专题19 动能和动能定理(练)1.(多选)一小物体从斜面底端冲上足够长的斜面后,返回到斜面底端,已知小物块的初动能为E ,它返回斜面底端的速度大小为v ,克服摩擦力做功为E /2。

若小物块冲上斜面的初动能为2E ,则: ( )A .返回斜面底端时的动能为EB .返回斜面底端的动能为3E /2C .返回斜面底端时的速度大小为2vD .返回斜面底端时的速度大小为2v【答案】AC【名师点睛】(1)冲上斜面和返回到斜面底端两过程中克服摩擦阻力做功相等;(2)初动能增大后,上升的高度也随之变大,可根据匀减速直线运动的速度位移公式求出上升的位移,进而表示出克服摩擦力所做的功;(3)对两次运动分别运用动能定理即可求解.该题考查了动能定理的直接应用,注意以不同的初动能冲上斜面时,运动的位移不同,摩擦力做的功也不同.2.(多选)如图所示,放置在竖直平面内的光滑曲杆AB ,是按照从高度为h 处以初速度v 0平抛的运动轨迹制成的,A 端为抛出点,B 端为落地点.现将一小球套于其上,由静止开始从轨道A 端滑下.已知重力加速度为g ,当小球到达轨道B 端时: ( )A .小球的速率为gh 2B .小球在水平方向的速度大小为v 0C .小球的速率为gh v 220+D .小球在水平方向的速度大小为ghv ghv 22200+ 【答案】AD【解析】由于杆AB 光滑,小球在整个运动过程中,受重力mg 和杆的弹力N 作用,又由于弹力N 始终与小球运动的速度相垂直,因此一直不做功,根据动能定理有:mgh =21mv 2-0,解得小球到达轨道B 端时的速率为v =gh 2,故选项A 正确、;选项C 错误;由于杆AB 是按照从高度为h 处以初速度v 0平抛的运动轨迹制成的,不妨假设B 端的切线方向与水平方向间的夹角为θ,当物体以初速度v 0平抛运动至B 端时,根据动能定理有:mgh =21mv 2-21mv 02,解得:v′=gh v 220+,根据几何关系有:cos θ='0v v =ghv v 2200+,所以小球沿杆到达轨道B 端在水平方向的速度大小为:v x =v cos θ=ghv ghv 22200+,故选项C 错误;选项D 正确。

高考物理轮精细复习 (压轴题)动能理(含解析)

高考物理轮精细复习 (压轴题)动能理(含解析)

避躲市安闲阳光实验学校动能定理(基础知识夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题,含精细解析)动 能[想一想]当物体的速度发生变化时,物体的动能E k 一定变化吗?提示:物体的动能是标量,与物体的速度大小有关,与物体的速度方向无关,而物体的速度变化可能是由其方向变化而引起的,故不一定变化。

[记一记]1.定义物体由于运动而具有的能。

2.公式 E k =12mv 2。

3.单位焦耳,1 J =1 N·m=1 kg·m 2/s 2。

4.矢标性动能是标量,只有正值。

5.动能的变化量ΔE k =12mv 22-12mv 21,是过程量。

[试一试]1.一个质量为0.3 kg 的弹性小球,在光滑水平面上以6 m/s 的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同,则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv 和碰撞过程中小球的动能变化量ΔE k 为( )A .Δv =0B .Δv =12 m/sC .ΔE k =1.8 JD .ΔE k =10.8 J解析:选B 取初速度方向为正方向,则Δv =(-6-6) m/s =-12 m/s ,由于速度大小没变,动能不变,故动能变化量为0,故只有选项B 正确。

动能定理[想一想]如图5-2-1所示,一质量为m =0.1 kg 的小球以v 0=3 m/s 的速度从桌子边缘平抛,经t =0.4 s 落地,若g =10 m/s 2,不计空气阻力,则此过程中重力对小球做了多少功?小球动能增加量为多少?由此你能得出什么结论?图5-2-1提示:由题意可知,桌子的高度h =12gt 2=0.8 m ,重力对小球做功W =mgh=0.8 J ,小球落地时的速度v = v 20+gt 2=5 m/s ,小球落地时的动能E k =12mv 2=1.25 J ,小球在平抛过程中动能的增加量ΔE k =12mv 2-12mv 20=0.8 J ,由此可见,小球平抛过程中,合力对小球所做的功等于小球动能的变量。

物理高考一轮复习 动能和动能定理

物理高考一轮复习 动能和动能定理
形轨道,AB间距L1应是多少; (2)在满足(1)的条件下,如 果要使小球不能脱离轨道,在第 二个圆形轨道的设计中,半径R2 的可变范围.
◆用动能定理处理多过程问题
13.如图所示,斜面足够长,其倾角为 α,质量为 m 的滑块,距挡板 P 的距离为 s0,以初速度 v0 沿斜面 上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为 μ,滑块所受 摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力的分力,若滑块 每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块在斜面上 经过的总路程为多少?
10.(2011·温州模拟)以初速度v0竖直向上抛出一质量 为m的小物体.假定物体所受的空气阻力f大小不变. 已知重力加速度为g,则物体上升的最大高度和返 回到原抛出点的速率分别为( )源自A.2g(1 2 v0
f ) mg 2f ) mg
和 v0
和 v0
mg f mg f mg f mg f
◆用动能定理处理多过程问题
9.如图所示,质量为 m 的物体从斜面上的 A 处由静 止滑下,在由斜面底端进入水平面时速度大小不变, 最后停在水平面上的 B 处.量得 A、B 两点间的水 平距离为 s,A 点距水平面高为 h,已知物体与斜面 及水平面的动摩擦因数相同,求此动摩擦因数 μ?
◆用动能定理处理多过程问题
高三第一轮复习 第五章:机械能
2
动能和动能定理
◆动能
1.关于动能的理解,下列说法正确的是( ) A.动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体 都具有动能 B.动能有可能为负值 C.一定质量的物体动能变化时,速度不一定变化 D.动能不变的一定质量的物体,一定处于平衡状态
◆动能定理的理解
2.如图所示,用恒力 F 使一个质量为 m 的物体由静止 开始沿水平地面移动的位移为 l,力 F 跟物体前进的 方向的夹角为 α,物体与地面间的动摩擦因数为 μ, 求: (1)力 F 对物体做功 W 的大小; (2)地面对物体的摩擦力 Ff 的大小; (3)物体获得的动能 Ek.

高考物理一轮复习名师预测:专题5.2 动能和动能定理(含解析).pdf

高考物理一轮复习名师预测:专题5.2 动能和动能定理(含解析).pdf

名师预测 1.人通过滑轮将质量为m的物体,沿粗糙的斜面由静止开始匀加速地由底端拉上斜面,物体上升的高度为h,到达斜面顶端的速度为v,如图5-2-10所示.则在此过程中( ) 图5-2-10 A.物体所受的合外力做功为mgh+mv2 B.物体所受的合外力做功为mv2 C.人对物体做的功为mgh D.人对物体做的功大于mgh .半径为R的光滑半球固定在水平面上,现用一个方向与球面始终相切的拉力F把质量为m的小物体(可看做质点)沿球面从A点缓慢地移动到最高点B,在此过程中,拉力做的功为( ) A.πFR B.πmgR C.mgR D.mgR 解析:选D.拉动物体的力为变力,故A错;缓慢运动可认为速度为0,由动能定理得WF-mgR=0,所以WF=mgR,故D对. .如图5-2-12所示,演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于( ) 图5-2-12 A.0.3 J B.3 J C.30 J D.300 J .一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用.此后,该质点的动能可能( ) A.一直增大 B.先逐渐减小至零,再逐渐增大 C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小 D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大 .如图5-2-14所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一物体向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面.设物体在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则从A到C的过程中弹簧弹力做功是( ) 图5-2-14 A.mgh-mv2 B.mv2-mgh C.-mgh D.-(mgh+mv2) 解析:选A.由A到C的过程运用动能定理可得: -mgh+W=0-mv2, 所以W=mgh-mv2,故A正确. .如图5-2-15所示,一轻弹簧直立于水平地面上,质量为m的小球从距离弹簧上端B点h高处的A点自由下落,在C点处小球速度达到最大.x0表示B、C两点之间的距离;Ek表示小球在C点处的动能.若改变高度h,则下列表示x0随h变化的图象和Ek随h变化的图象中正确的是( ) 图5-2-15 图5-2-16 .某物理兴趣小组在野外探究风力对物体运动的影响,他们在空中某一位置,以大小为4 m/s的速度水平抛出一质量为1 kg的物体,由于风力的作用,经2 s后物体下落的高度为3 m,其速度大小仍为4 m/s.则在此过程中(g取10m/s2)( ) A.物体所受重力做功的平均功率为10 W B.物体所受合外力做的功为零 C.物体克服风力做功20 J D.物体的机械能减小了20 J .如图5-2-17,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一挡板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静放有一小球C,A、B、C的质量均为m.现给小球一水平向右的瞬时速度v,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起(不计小球与环的摩擦阻力),瞬时速度必须满足( ) 图5-2-17 A.最小值 B.最大值 C.最小值 D.最大值 .如图1所示,质量为m的物体静止于倾角为α的斜面体上,现对斜面体施加一水平向左的推力F,使物体随斜面体一起沿水平面向左匀速移动x,则在此匀速运动过程中斜面体对物体所做的功为( ) A.Fx B.mgxcosαsinα C.mgxsinα D.0 .如图2所示,板长为l,板的B端静放有质量为m的小物体P,物体与板间的动摩擦因数为μ,开始时板水平,若缓慢转过一个小角 度α的过程中,物体保持与板相对静止,则这个过程中 ( ) A.摩擦力对P做功为μmgcosα·l(1-cosα) B.摩擦力对P不做功 C.弹力对P做功为mgcosα·lsinα D.板对P做功为mglsinα .如图3所示,质量相等的物体A和物体B与地面的动摩擦因数相等,在力F的作用下,一起沿水平地面向右移动x,则( ) A.摩擦力对A、B做功相等 B.A、B动能的增量相同 C.F对A做的功与F对B做的功相等 D.合外力对A做的功与合外力对B做的功相等 .如图4所示,斜面AB和水平面BC是由同一板材上截下的两段,在B处用小圆弧连接.将小铁块(可视为质点)从A处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于P处.若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将小铁块放回A处,并轻推一下使之具有初速度v0,沿新斜面向下滑动.关于此情况下小铁块的运动情况的描述正确的是 ( ) A.小铁块一定能够到达P点 B.小铁块的初速度必须足够大才能到达P点 C.小铁块能否到达P点与小铁块的质量无关 D.以上说法均不对 .如图5所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,AB=2BC.小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2.已知P由静止开始从A点释 放,恰好能滑动到C点而停下,那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是 ( ) A.tanθ= B.tanθ= C.tanθ=2μ1-μ2 D.tanθ=2μ2-μ1 .如图所示,水平传送带以速度v=2 m/s匀速前进,上方料斗中以每秒50 kg的速度把煤粉竖直放落到传送带上,然后一起随传送带运动,如果要使传送带保持原来的速度匀速前进,则皮带机应增加的功率为( ) A.100 W B.200 W C.500 W D.无法确定 .如图所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,AB=2BC.小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2.已知P由静止开始从A点释放,恰好能滑动到C点而停下,那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是( ) A.tan θ= B.tan θ= C.tan θ=2μ1-μ2 D.tan θ=2μ2-μ1 .如图所示,电梯质量为M,地板上放置一质量为m的物体.钢索拉电梯由静止开始向上加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,则( ) A.地板对物体的支持力做的功等于mv2 B.地板对物体的支持力做的功等于mgH C.钢索的拉力做的功等于Mv2+MgH D.合力对电梯M做的功等于Mv2 解析:对物体m应用动能定理:WFN-mgH=mv2,故WFN=mgH+mv2,A、B均错;以电梯和物体整体.如图所示,斜面AB和水平面BC是由同一板材上截下的两段,在B处用小圆弧连接.将小铁块(可视为质点)从A处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于P处:若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将小铁块放回A处,并轻推一下使之具有初速度v0,沿新斜面向下滑动.关于此情况下小铁块的运动情况的描述正确的是( ) A.小铁块一定能够到达P点 B.小铁块的初速度必须足够大才能到达P点 C.小铁块能否到达P点与小铁块的质量无关 D.以上说法均不对 .在有大风的情况下,一小球自A点竖直上抛,其运动轨迹如图所示(小球的运动可看做竖直方向的竖直上抛运动和水平方向的初速度为零的匀加速直线运动的合运动),小球运动轨迹上的A、B两点在同一水平直线上,M点为轨迹的最高点.若风力的大小恒定,方向水平向右,小球在A点抛出时的动能为4 J,在M点时它的动能为2 J,落回到B点时动能记为EkB,小球上升时间记为t1下落时间记为t2,不计其他阻力,则( ) A.x1∶x2=1∶3 B.t1<t2 C.`EkB=6 J D.EkB=12 J 、质量为m的小球被系在轻绳的一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,如图所示,运动过程中小球受到空气阻力的作用。

高考物理一轮复习考点解析学案:专题5.2 动能和动能定理.pdf

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【例1】如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落,在
B位置接触弹簧的上端,在C位置小球所受弹力大小等于重力,在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正
确的是
A.在B位置小球动能最大
B.在C位置小球动能最大
C.从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加
【例5】如图所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心距离s=4. 5 m,现将m=1 kg的小物体轻放到左轮正上方的皮带上
,物体与皮带间的动摩擦因数为=0. 15,电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时,电动机消耗电能是多少?
【解析】物体在相对滑动过程中,在摩擦力作用下做匀加速运动,

概念。所以,系统机械能守恒时动量不一定守恒;动量守恒时机械能也不一定守恒。
【例6】如图所示装置,木块B与水平面的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到
最短.现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在子弹射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程
中(

A.动量守恒、机械能守恒
D.从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加
解析:小球动能的增加用合外力做功来量度,A→C小球受的合力一直向下,对小球做正功,使动能增加;C→D小球
受的合力一直向上,对小球做负功,使动能减小,所以B正确。从A→C小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性
势能之和,所以C正确。A、D两位置动能均为零,重力做的正功等于弹力做的负功,所以D正确。选B、C、D。
5.力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式 .功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解.故动能定理无分量式.在处理一些问题时,可在某一方向应用动能定理 . 6.动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变为及物体作曲线运动的 情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用. 7.对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物. 三、由牛顿第二定律与运动学公式推出动能定理 设物体的质量为m,在恒力F作用下,通过位移为S,其速度由v0变为vt, 则:根据牛顿第二定律F=ma……① 根据运动学公式2as=vt2一v02……② 由①②得:FS=?mvt2-?mv02 四.应用动能定理可解决的问题 恒力作用下的匀变速直线运动,凡不涉及加速度和时间的问题,利用动能定理求解一般比用牛顿定律及运动学公式 求解要简单的多.用动能定理还能解决一些在中学应用牛顿定律难以解决的变力做功的问题、曲线运动等问题. 五、功能关系 1.常见力做功与能量转化的对应关系 (1)重力做功:重力势能和其他形式能相互转化; (2)弹簧弹力做功:动能和弹性势能相互转化; (3)滑动摩擦力做功:机械能转化为内能; (4)分子力做功:动能和分子势能相互转化; (5)电场力做功:电势能和其他形式能相互转化; (6)安培力做功:电能和机械能相互转化. 2.功能关系 做功的过程就是能量转化的过程,做多少功就有多少某种形式的能转化为其他形式的能。功是能量转化的量度,这 就是功能关系的普遍意义。 功能关系的主要形式有以下几种: (1)合外力做功等于物体动能的增加量(动能定理),即。 (2)重力做功对应重力势能的改变, 重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加。 (3)弹簧弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加。 (4)除重力以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应,即 ①除重力以外的其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少; ②除重力以外的其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少; ③除重力以外的其他力不做功,物体的机械能守恒。 (3)电场力做功与电势能的关系, 电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。 (6)安培力做正功,电能转化为其他形式的能;克服安培力做功,其他形式的能转化为电能。 另外,在应用功能关系时应注意,搞清力对“谁”做功的问题,对“谁”做功就对应“谁”的位移,引起“谁”的 能量变化。如子弹物块模型中,摩擦力对子弹的功必须用子弹的位移去解。功引起子弹动能的变化,但不能说功就是能 ,也不能说“功变成能”。功是能量转化的量度,可以说在能量转化的过程中功扮演着重要角色。考点一、做功与能量 转化的对应关系(功能关系) 做功的过程是能量转化的过程,功是能量转化的量度。 能量守恒和转化定律是自然界最基本的定律之一。而在不同形式的能量发生相互转化的过程中,功扮演着重要的角 色。 需要强调的是:功是过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能是一种状态量,它和一个时刻相对应。两者 的单位是相同的(都是J),但不能说功就是能,也不能说“功变成了能”。 (1)外力做的总功等于物体动能的增量:W外=ΔEk,这就是动能定理。 (2)重力做的功等于物体重力势能的增量:WG=-ΔEP。 (3)重力以外的其他力做的功等于物体机械能的增量:W其它=ΔE,(W其它表示除重力以外的其它力做的功)。 (4)一对相互作用的滑动摩擦力做的总功,等于系统增加的内能(摩擦生热):f (d=Q(d为这两个物体间相对移 动的路程)。

(物理) 高考物理动能与动能定理专题训练答案含解析

(物理) 高考物理动能与动能定理专题训练答案含解析

(物理)高考物理动能与动能定理专题训练答案含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示,竖直平面内有一固定的光滑轨道ABCD,其中AB是足够长的水平轨道,B端与半径为R的光滑半圆轨道BCD平滑相切连接,半圆的直径BD竖直,C点与圆心O等高.现有一质量为m的小球Q静止在B点,另一质量为2m的小球P沿轨道AB向右匀速运动并与Q发生对心碰撞,碰撞后瞬间小球Q对半圆轨道B点的压力大小为自身重力的7倍,碰撞后小球P恰好到达C点.重力加速度为g.(1)求碰撞前小球P的速度大小;(2)求小球Q离开半圆轨道后落回水平面上的位置与B点之间的距离;(3)若只调节光滑半圆轨道BCD半径大小,求小球Q离开半圆轨道D点后落回水平面上的位置与B点之间的距离最大时,所对应的轨道半径是多少?【答案】(1)(2)(3)【解析】【分析】【详解】设小球Q在B处的支持力为;碰后小球Q的速度为,小球P的速度为;碰前小球P 的速度为;小球Q到达D点的速度为.(1)由牛顿第三定律得小球Q在B点碰后小球Q在B点由牛顿第二定律得:碰后小球P恰好到C点,由动能定理得:P、Q对心碰撞,由动量守恒得:联立解得:(2)小球Q从B到D的过程中,由动能定理得:解得,所以小球Q能够到达D点由平抛运动规律有:联立解得(3)联立解得:当时x有最大值所以【点睛】解决本题时要抓住弹簧的形变量相等时弹性势能相等这一隐含的条件,正确分析能量是如何转化,分段运用能量守恒定律列式是关键.2.如图所示,在倾角为θ=30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板,质量为m的半圆柱体A紧靠挡板放在斜面上,质量为2m的圆柱体B放在A上并靠在挡板上静止。

A 与B半径均为R,曲面均光滑,半圆柱体A底面与斜面间的动摩擦因数为μ.现用平行斜面向上的力拉A,使A沿斜面向上缓慢移动,直至B恰好要降到斜面.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。

求:(1)未拉A时,B受到A的作用力F大小;(2)在A移动的整个过程中,拉力做的功W;(3)要保持A缓慢移动中拉力方向不变,动摩擦因数的最小值μmin.【答案】(1)F 3(2)1(93)2W mgRμ=-(3)min53μ=【解析】【详解】(1)研究B,据平衡条件,有F =2mg cosθ解得F 3mg (2)研究整体,据平衡条件,斜面对A的支持力为N =3mg cos θ =2mgf =μN 由几何关系得A 的位移为x =2R cos30°R克服摩擦力做功Wf =fx =4.5μmgR由几何关系得A 上升高度与B 下降高度恰均为h 据功能关系W + 2mgh - mgh - Wf = 0解得1(92W mgR μ=-(3)B 刚好接触斜面时,挡板对B 弹力最大 研究B 得24sin 30mmgN mg '==︒研究整体得f min + 3mg sin30° = N′m解得f min = 2.5mg可得最小的动摩擦因数:min min f N μ==3.如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A 点,自然状态时其右端位于B 点.D 点位于水平桌面最右端,水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP ,其形状为半径R =0.45m 的圆环剪去左上角127°的圆弧,MN 为其竖直直径,P 点到桌面的竖直距离为R ,P 点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R .若用质量m 1=0.4kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B 点,用同种材料、质量为m 2=0.2kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点释放,物块过B 点后其位移与时间的关系为x =4t ﹣2t 2,物块从D 点飞离桌面后恰好由P 点沿切线落入圆轨道.g =10m/s 2,求:(1)质量为m 2的物块在D 点的速度;(2)判断质量为m 2=0.2kg 的物块能否沿圆轨道到达M 点:(3)质量为m 2=0.2kg 的物块释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功. 【答案】(1)2.25m/s (2)不能沿圆轨道到达M 点 (3)2.7J 【解析】 【详解】(1)设物块由D 点以初速度v D 做平抛运动,落到P 点时其竖直方向分速度为:v y 22100.45gR =⨯⨯m/s =3m/sy Dv v =tan53°43=所以:v D =2.25m/s(2)物块在内轨道做圆周运动,在最高点有临界速度,则mg =m 2v R,解得:v 32gR ==m/s 物块到达P 的速度:22223 2.25P D y v v v =+=+=3.75m/s若物块能沿圆弧轨道到达M 点,其速度为v M ,由D 到M 的机械能守恒定律得:()22222111cos5322M P m v m v m g R =-⋅+︒ 可得:20.3375M v =-,这显然是不可能的,所以物块不能到达M 点(3)由题意知x =4t -2t 2,物块在桌面上过B 点后初速度v B =4m/s ,加速度为:24m/s a =则物块和桌面的摩擦力:22m g m a μ= 可得物块和桌面的摩擦系数: 0.4μ=质量m 1=0.4kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B 点,由能量守恒可弹簧压缩到C 点具有的弹性势能为:p 10BC E m gx μ-=质量为m 2=0.2kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点释放,物块过B 点时,由动能定理可得:2p 2212BC B E m gx m v μ-=可得,2m BC x = 在这过程中摩擦力做功:12 1.6J BC W m gx μ=-=-由动能定理,B 到D 的过程中摩擦力做的功:W 2222201122D m v m v =- 代入数据可得:W 2=-1.1J质量为m 2=0.2kg 的物块释放后在桌面上运动的过程中摩擦力做的功12 2.7J W W W =+=-即克服摩擦力做功为2.7 J .4.夏天到了,水上滑梯是人们很喜欢的一个项目,它可简化成如图所示的模型:倾角为θ=37°斜滑道AB 和水平滑道BC 平滑连接(设经过B 点前后速度大小不变),起点A 距水面的高度H =7.0m ,BC 长d =2.0m ,端点C 距水面的高度h =1.0m .一质量m =60kg 的人从滑道起点A 点无初速地自由滑下,人与AB 、BC 间的动摩擦因数均为μ=0.2.(取重力加速度g =10m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,人在运动过程中可视为质点),求: (1)人从A 滑到C 的过程中克服摩擦力所做的功W 和到达C 点时速度的大小υ; (2)保持水平滑道端点在同一竖直线上,调节水平滑道高度h 和长度d 到图中B′C′位置时,人从滑梯平抛到水面的水平位移最大,则此时滑道B′C′距水面的高度h ′.【答案】(1) 1200J ;45当h '=2.5m 时,水平位移最大 【解析】 【详解】(1)运动员从A 滑到C 的过程中,克服摩擦力做功为:11W f s mgd μ=+ f 1=μmg cos θ s 1=sin H hθ- 解得W =1200Jmg (H -h )-W =12mv 2 得运动员滑到C 点时速度的大小v =45 m/s(2)在从C 点滑出至落到水面的过程中,运动员做平抛运动的时间为t ,h '=12gt 2 下滑过程中克服摩擦做功保持不变W =1200J 根据动能定理得:mg (H -h ')-W =12mv 02 运动员在水平方向的位移:x =v 0t x =4'(5')h h -当h '=2.5m 时,水平位移最大.5.如图所示,将一根弹簧和一个小圆环穿在水平细杆上,弹簧左端固定,右端与质量为m 的小圆环相接触,BC 和CD 是由细杆弯成的1/4圆弧,BC 分别与杆AB 和弧CD 相切,两圆弧的半径均为R .O 点为弹簧自由端的位置.整个轨道竖直放置,除OB 段粗糙外,其余部分均光滑.当弹簧的压缩量为d 时释放,小圆环弹出后恰好能到达C 点,返回水平杆时刚好与弹簧接触,停在O 点,(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比,小球通过B 处和C 处没有能量损失),问:(1)当为弹簧的压缩量为d 时,弹簧具有的弹性势能P E 是多少?(2)若将小圆环放置在弹簧的压缩量为2d 时释放,求小圆环到达最高点D 时,轨道所受到的作用力.(3)为了使物块能停在OB 的中点,弹簧应具有多大的弹性势能?【答案】(1)P 2E mgR =(2)9mg ,方向竖直向上(3)''P 1=()2E n mgR + (n =0、1、2) 【解析】 【分析】 【详解】(1)设小圆环与OB 之间的摩擦力为f ,OB=L ;从释放到回到O 点,由能量关系可知,当弹簧的压缩量为d 时,弹簧具有的弹性势能P 2E fL =小圆环从释放能到达C 点到,由能量关系可知0P E fL mgR --=可得:P 2E mgR =(2)因弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比,则弹簧的压缩量为2d 时弹性势能为E P ´=4E P =8mgR小圆环到达最高点D 时:'2P D 122E mv mg R fL =+⋅+解得D 10v gR =在最高点D 时由牛顿第二定律:2Dv N mg m R+=解得N =9mg ,方向竖直向下由牛顿第三定律可知在D 点时轨道受到的作用为9mg ,方向竖直向上;(3)为了使物块能停在OB 的中点,则要求滑块到达的最高点为D 点,然后返回,则''P 23E fL mgR mgR ≤+=为了使物块能停在OB 的中点,同时还应该满足:''P 1(21)()22L E n f n mgR =+⋅=+ 则只能取n =0、1、2;6.如图所示,水平传送带长为L =4m ,以02m /s v =的速度逆时针转动。

高考物理一轮复习专题5-2 动能和动能定理(精练)

高考物理一轮复习专题5-2 动能和动能定理(精练)

专题5.2 动能和动能定理1.(2019·浙江省嘉兴市一中期中)如图1所示,电梯质量为M ,在它的水平地板上放置一质量为m 的物体。

电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由v 1增加到v 2时,上升高度为H ,则在这个过程中,下列说法或表达式正确的是( )图1A .对物体,动能定理的表达式为W N =12mv 22,其中W N 为支持力的功 B .对物体,动能定理的表达式为W 合=0,其中W 合为合力的功C .对物体,动能定理的表达式为W N -mgH =12mv 22-12mv 21,其中W N 为支持力的功 D .对电梯,其所受合力做功为12Mv 22-12Mv 21 【答案】CD【解析】 电梯上升的过程中,对物体做功的有重力mg 、支持力F N ,这两个力的总功才等于物体动能的增量ΔE k =12mv 22-12mv 21,故选项A 、B 错误,C 正确;对电梯,无论有几个力对它做功,由动能定理可知,其合力的功一定等于其动能的增量,故选项D 正确。

2.(2019·湖北省鄂州市二中期末)北京获得2022年冬奥会举办权,冰壶是冬奥会的比赛项目。

将一个冰壶以一定初速度推出后将运动一段距离停下来。

换一个材料相同、质量更大的冰壶,以相同的初速度推出后,冰壶运动的距离将( )A .不变B .变小C .变大D .无法判断【答案】A【解析】冰壶在冰面上以一定初速度被推出后,在滑动摩擦力作用下做匀减速运动,根据动能定理有-μmgs =0-12mv 2,得s =v 22μg,两种冰壶的初速度相等,材料相同,故运动的距离相等,故选项A 正确。

3.(2019·吉林省辽源市一中期中)如图2所示,在距地面某一高度处,沿三个不同的方向分别抛出三个质量和大小均相同的小球,抛出时的速度大小相同,不计空气阻力,则从抛出到落地过程中( )图2A.三个小球落地时的速度相同B.三个小球重力做功的平均功率相同C.三个小球速度的变化量相同D.三个小球动能的变化量相同【答案】D【解析】三个小球落地时的速度方向不同,A项错误;重力做功相同,但做功时间不同,因此平均功率不同,B项错误;由Δv=gΔt可知,三个小球运动时间不同,因此速度变化量也不同,C项错误;三个小球重力做功相同,由动能定理可知,三个小球动能的变化量相同,D项正确。

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专题5.2 动能和动能定理1.(2019·浙江省嘉兴市一中期中)如图1所示,电梯质量为M ,在它的水平地板上放置一质量为m 的物体。

电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由v 1增加到v 2时,上升高度为H ,则在这个过程中,下列说法或表达式正确的是( )图1A .对物体,动能定理的表达式为W N =12mv 22,其中W N 为支持力的功B .对物体,动能定理的表达式为W 合=0,其中W 合为合力的功C .对物体,动能定理的表达式为W N -mgH =12mv 22-12mv 21,其中W N 为支持力的功D .对电梯,其所受合力做功为12Mv 22-12Mv 21【答案】CD【解析】 电梯上升的过程中,对物体做功的有重力mg 、支持力F N ,这两个力的总功才等于物体动能的增量ΔE k =12mv 22-12mv 21,故选项A 、B 错误,C 正确;对电梯,无论有几个力对它做功,由动能定理可知,其合力的功一定等于其动能的增量,故选项D 正确。

2.(2019·湖北省鄂州市二中期末)北京获得2022年冬奥会举办权,冰壶是冬奥会的比赛项目。

将一个冰壶以一定初速度推出后将运动一段距离停下来。

换一个材料相同、质量更大的冰壶,以相同的初速度推出后,冰壶运动的距离将( )A .不变B .变小C .变大D .无法判断【答案】A【解析】冰壶在冰面上以一定初速度被推出后,在滑动摩擦力作用下做匀减速运动,根据动能定理有-μmgs =0-12mv 2,得s =v22μg,两种冰壶的初速度相等,材料相同,故运动的距离相等,故选项A 正确。

3.(2019·吉林省辽源市一中期中)如图2所示,在距地面某一高度处,沿三个不同的方向分别抛出三个质量和大小均相同的小球,抛出时的速度大小相同,不计空气阻力,则从抛出到落地过程中( )图2A.三个小球落地时的速度相同 B.三个小球重力做功的平均功率相同C.三个小球速度的变化量相同 D.三个小球动能的变化量相同【答案】D【解析】三个小球落地时的速度方向不同,A项错误;重力做功相同,但做功时间不同,因此平均功率不同,B项错误;由Δv=gΔt可知,三个小球运动时间不同,因此速度变化量也不同,C项错误;三个小球重力做功相同,由动能定理可知,三个小球动能的变化量相同,D项正确。

4.(2019·安徽省淮南市一中期中)如图3所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧,BC是水平的,其距离d=0.50 m。

盆边缘的高度为h=0.30 m。

在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑(图中小物块未画出)。

已知盆内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10。

小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停的地点到B的距离为( )图3A.0.50 m B.0.25 m C.0.10 m D.0【答案】D【解析】设小物块在BC段通过的总路程为s,由于只有BC面上存在摩擦力做功为-μmgs,而重力做功与路径无关,由动能定理得:mgh-μmgs=0-0,代入数据可解得s=3 m。

由于d=0.50 m,所以小物块在BC面上经过3次往复运动后,又回到B点,选项D正确。

5.(2019·福建省漳州市一中期末)如图3所示,质量为M的木块静止在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。

已知当子弹相对木块静止时,木块前进的距离为L,子弹进入木块的深度为s。

若木块对子弹的阻力F视为恒定,则下列关系式中正确的是( )图3A .FL =12Mv 2B .Fs =12mv 2C .Fs =12mv 20-12(M +m )v 2D .F (L +s )=12mv 20-12mv 2【答案】ACD【解析】根据动能定理,对子弹,有-F (L +s )=12mv 2-12mv 20,选项D 正确;对木块,有FL =12Mv 2,选项A 正确;由以上二式可得Fs =12mv 20-12(M +m )v 2,选项C 正确,只有选项B 错误。

6.(2019·广东省珠海市一中期中)如图4所示,小物块从倾角为θ的倾斜轨道上A 点由静止释放滑下,最终停在水平轨道上的B 点,小物块与水平轨道、倾斜轨道之间的动摩擦因数均相同,A 、B 两点的连线与水平方向的夹角为α,不计物块在轨道转折时的机械能损失,则动摩擦因数为( )图4A .tan θB .tan αC .tan(θ+α)D .tan(θ-α)【答案】B【解析】如图所示,设B 、O 间距离为x 1,A 点离水平面的高度为h ,A 、O 间的水平距离为x 2,物块的质量为m ,在物块运动的全过程中,应用动能定理可得mgh -μmg cos θ·x 2cos θ-μmgx 1=0,解得μ=hx 1+x 2=tan α,故选项B 正确。

7.(2019·安徽省阜阳市一中期末)如图6所示,物块以60 J 的初动能从斜面底端沿斜面向上滑动,当它的动能减少为零时,重力势能增加了45 J ,则物块回到斜面底端时的动能为( )图6A .15 JB .20 JC .30 JD .45 J【答案】C【解析】由动能定理可知W G +W f =0-E k0,解得摩擦力做功为W f =-15 J ,对物块整个过程由动能定理得2W f =E k -E k0,解得物块回到斜面底端时的动能为E k =30 J ,故C 正确,A 、B 、D 错误。

8. (2019·湖南湘潭一中期中)如图所示,质量为m 的小球,从离地面高H 处由静止开始释放,落到地面后继续陷入泥中h 深度而停止,设小球受到空气阻力为f ,重力加速度为g ,则下列说法正确的是( )A .小球落地时动能等于mgHB .小球陷入泥中的过程中克服泥的阻力所做的功小于刚落到地面时的动能C .整个过程中小球克服阻力做的功等于mg (H +h )D .小球在泥土中受到的平均阻力为mg ⎝⎛⎭⎪⎫1+H h 【答案】C【解析】小球从静止开始释放到落到地面的过程,由动能定理得mgH -fH =12mv 02,选项A 错误;设泥的平均阻力为f 0,小球陷入泥中的过程,由动能定理得mgh -f 0h =0-12mv 02,解得f 0h =mgh +12mv 02,f 0=mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+H h -fHh,选项B 、D 错误;全过程应用动能定理可知,整个过程中小球克服阻力做的功等于mg (H +h ),选项C 正确.9.(2019·江西省上饶市二中期中)有两个物体a 和b ,其质量分别为m a 和m b ,且m a >m b ,它们的初动能相同,若a 和b 分别受到不变的阻力F a 和F b 的作用,经过相同的时间停下来,它们的位移分别为s a 和s b ,则( )A .F a <F b ,s a >s bB .F a >F b ,s a >s bC .F a >F b ,s a <s bD .F a <F b ,s a <s b【答案】C【解析】设物体的初速度为v ,初动能为E k ,所受的阻力为F ,通过的位移为s ,物体的速度与动能的关系为E k =12mv 2,得v =2E km,由s =v +02t 得,s =E k2mt ,由题意可知物体a 、b 运动时间和初动能相同,则质量越大,位移越小,因m a >m b ,所以s a <s b ;由动能定理得,-Fs =0-E k ,因初动能相同,F 与s 成反比,则F a >F b ,故选项C 正确.10.(2019·湖北省孝感市一中期末)用传感器研究质量为2 kg 的物体由静止开始做直线运动的规律时,在计算机上得到0~6 s 内物体的加速度随时间变化的关系如图9所示。

下列说法正确的是( )图9A .0~6 s 内物体先向正方向运动,后向负方向运动B .0~6 s 内物体在4 s 时的速度最大C .物体在2~4 s 内速度不变D .0~4 s 内合力对物体做的功等于0~6 s 内合力做的功 【答案】D【解析】由Δv =at 可知,a -t 图象中,图线与坐标轴所围面积表示质点的速度的变化量,0~6 s 内物体的速度始终为正值,故一直为正方向,A 项错误;t =5 s 时,速度最大,B 项错误;2~4 s 内加速度保持不变且不为零,速度一定变化,C 项错误;0~4 s 内与0~6 s 内图线与坐标轴所围面积相等,故物体4 s 末和6 s 末速度相同,由动能定理可知,两段时间内合力对物体做功相等,D 项正确。

11. (2019·广东省汕尾市一中模拟)如图所示,质量为0.1 kg 的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m 后以3.0 m/s 的速度飞离桌面,最终落在水平地面上,已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5,桌面高0.45 m ,若不计空气阻力,取g =10 m/s 2,则( )A .小物块的初速度是5 m/sB .小物块的水平射程为1.2 mC .小物块在桌面上克服摩擦力做8 J 的功D .小物块落地时的动能为0.9 J 【答案】D【解析】小物块在桌面上克服摩擦力做功W f =μmgL =2 J ,选项C 错误;在水平桌面上滑行时,由动能定理得-W f =12mv 2-12mv 02,解得v 0=7 m/s ,选项A 错误;小物块飞离桌面后做平抛运动,有x =vt 、h =12gt 2,解得x =0.9 m ,选项B 错误;设小物块落地时动能为E k ,由动能定理得mgh =E k -12mv 2,解得E k =0.9J ,选项D 正确.12.(2019届天津五区县联考)如图所示,某质点运动的v ­t 图象为正弦曲线.从图象可以判断( )A.质点做曲线运动 B.在t1时刻,合外力的功率最大C.在t2~t3时间内,合外力做负功 D.在0~t1和t2~t3时间内,合外力的平均功率相等【答案】D【解析】质点运动的v­t图象描述的是质点的直线运动,选项A错误;在t1时刻,v­t图线的斜率为零,加速度为零,合外力为零,合外力功率为零,选项B错误;由题图图象可知,在t2~t3时间内,质点的速度增大,动能增大,由动能定理可知,合外力做正功,选项C错误;在0~t1和t2~t3时间内,动能的变化量相同,故合外力做的功相等,则合外力的平均功率相等,选项D正确.13. (2019·安徽省池州市一中模拟)如图所示,小物块与水平轨道、倾斜轨道之间的动摩擦因数均相同,小物块从倾角为θ1的轨道上高度为h的A点由静止释放,运动至B点时速度为v1.现将倾斜轨道的倾角调至为θ2,仍将物块从轨道上高度为h的A点静止释放,运动至B点时速度为v2.已知θ2<θ1,不计物块在轨道接触处的机械能损失.则( )A.v1<v2 B.v1>v2C.v1=v2 D.由于不知道θ1、θ2的具体数值,v1、v2关系无法判定【答案】C【解析】物体运动过程中摩擦力做负功,重力做正功,由动能定理可得mgh-μmg cosθ·hsinθ-μmgx BD=12mv2,即mgh-μmg·htanθ-μmgx BD=12mv2,因为htanθ=x CD,所以mgh-μmgx BC=12mv2,故到达B点的速度与倾斜轨道的倾角无关,所以v1=v2,故选项C正确.14.(2019·辽宁大连五校联考)在某一粗糙的水平面上,一质量为2 kg的物体在水平恒定拉力的作用下做匀速直线运动,当运动一段时间后,拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图中给出了拉力随位移变化的关系图象.已知重力加速度g=10 m/s2.根据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有( )A.物体与水平面间的动摩擦因数 B.合外力对物体所做的功C.物体做匀速运动时的速度 D.物体运动的时间【答案】ABC【解析】物体做匀速直线运动时,拉力F与滑动摩擦力f大小相等,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=Fmg =0.35,A正确;减速过程由动能定理得W F+W f=0-12mv2,根据F­x图象中图线与坐标轴围成的面积可以估算力F做的功W F,而W f=-μmgx,由此可求得合外力对物体所做的功,及物体做匀速运动时的速度v,B、C正确;因为物体做变加速运动,所以运动时间无法求出,D错误.15.(2019·山东省青岛市二中模拟)如图6甲所示,一质量为4 kg的物体静止在水平地面上,让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动,推力F随位移x变化的关系如图乙所示,已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5,(取g=10 m/s2),则下列说法正确的是( )图6A.物体先做加速运动,推力撤去时开始做减速运动B.物体在水平地面上运动的最大位移是10 mC.物体运动的最大速度为215 m/sD .物体在运动中的加速度先变小后不变 【答案】B【解析】当推力小于摩擦力时物体就开始做减速运动,选项A 错误;由题图乙中图线与x 轴所围面积表示推力对物体做的功得,推力做的功W =12×4×100 J=200 J ,根据动能定理有W -μmgx m =0,得x m =10m ,选项B 正确;当推力与摩擦力大小相等时,加速度为零,速度最大,由题图乙得F =100-25x (N),当F =μmg =20 N 时x =3.2 m ,由动能定理得12(100+20)·x -μmgx =12mv 2m ,解得物体运动的最大速度v m =8 m/s ,选项C 错误;物体运动中当推力由100 N 减小到20 N 的过程中,加速度逐渐减小,当推力由20 N 减小到0的过程中,加速度又反向增大,此后加速度不变,故选项D 错误。

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