最新-高中物理 33动能定理的应用同步测控(带解析) 沪

高中物理 3.3动能定理的应用同步测控（带解析） 沪科版必修2
我夯基 我达标
1.下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是（ ）
A.如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功为零
B.如果合外力对物体做的功为零，则每个力对物体做的功一定为零
C.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化
D.物体的动能不变，所受合外力一定为零
解析:物体所受合外力为零，则合外力做功为零，但合外力做功为零，并不一定各力做功都为零，有可能各力做功但代数和为零.所以选项A 正确，B 错误.物体做变速运动，合外力不为零，速度变化，但动能不一定变化，如匀变速圆周运动.所以选项C 、D 错误. 答案:A
2.一辆汽车以v 1=6 m/s 的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s 1=
3.6 m ，如果改以v 2=8 m/s 的速度行驶时，同样情况下急刹车后滑行的距离s 2为（ ）
A.6.4 m
B.5.6 m
C.7.2 m
D.10.8 m
解析:急刹车后，车只受摩擦力的作用，且两种情况下摩擦力大小是相同的，汽车的末速度皆为零.设摩擦力为F ，根据动能定理得：-Fs 1=0-21mv 12，-Fs 2=0-2
1mv 22.两式相除得：212212v v s s =，故得汽车滑行距离s 2=2121
22)68(=s v v ×3.6 m=6.4 m. 答案：A
3.速度为v 的子弹，恰好可以穿透一块固定着的木板，如果子弹速度为2v ，子弹穿透木板时阻力视为不变，则可穿透同样的木板（ ）
A.2块
B.3块
C.4块
D.1块
解析:设阻力为f ，根据动能定理，初速度为v 时，则-fs=0-
21mv 2，初速度为2v 时，则 -fns=0-2
1m(2v)2，解得：n ＝4. 答案:C
4.两个质量不等的小铅球A 和B ，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶端由静止滑向底部，如图3-3-7所示，下列说法正确的是（ ）
图3-3-7
A.下滑过程中重力所做的功相等
B.它们到达底部时动能相等
C.它们到达底部时速率相等
D.它们到达底部时速度相等
解析:根据动能定理得，铅球到达底部的动能等于重力做的功，由于质量不等，但高度相等，所以选项A 、B 错误.到达底部的速率都为v=2gh ，但速度的方向不同，所以选项C 正确，D 错误.
答案:C
5.一人用力把质量为1 kg 的物体由静止向上提高1 m ，使物体获得2 m/s 的速度，则（ ）
A.人对物体做的功为12 J
B.合外力对物体做的功为2 J
C.合外力对物体做的功为12 J
D.物体克服重力做功为10 J
解析:由动能定理得：W 人-mgh=
21mv 2-0，人对物体做的功为W 人=mgh+21mv 2=12 J ，故A 对.合外力做的功W 合=2
1mv 2=2 J ，故B 对，C 错.物体克服重力做功为mgh ＝10 J ，故D 对. 答案:ABD
6.用铁锤把小铁钉敲入木板，假设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比.已知第一次将铁钉敲入木板1 cm ，如果铁锤第二次敲铁钉的速度变化与第一次完全相同，则第二次铁钉进入木板的深度是（ ） A.(3-1) cm B.(2-1) cm C.23 cm D.2
2 cm 解析:设锤子每次敲击铁钉，铁钉获得的速度为v ，以铁钉为研究对象，则f d=
2kd ·d=21mv 2，f x=2)(x d k kd ++·x=2
1mv 2，解以上两式得：x=(2-1) cm ，故选B. 答案:B
7.被竖直上抛的物体初速度与回到抛出点的速度之比为K ，而空气阻力在运动过程中保持大小不变，则重力与阻力的大小之比为（ ）
A.K
B.（K+1）/（K-1）
C.（K 2+1）/（K 2-1）
D.1/K 解析:设竖直上抛物体上升的最大高度为H ，对物体运动的全程和下落过程应用动能定理：
-f·2H=21mv 2-21mv 18，mgH-fH=21mv 2，K=v v 0，代入以上两式解得：1
122-+=K K f mg . 答案:C
8.（经典回放）在离地面高为h 处竖直上抛一质量为m 的物块，抛出时的速度为v 0，当它落到地面时速度为v ，用g 表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（ ） A.mgh-
21mv 2-21mv 18 B.-mgh-21mv 2-2
1mv 18 C.mgh-21mv 2+21mv 18 D.mgh+21mv 2-21mv 18 解析:本题中阻力做功为变力做功.应用动能定理来求解，整个过程中只有重力做功和空气阻
力做功，则：W G -W f =
21mv 2-2
1mv 18, 解得：W f =mgh-21mv 2+21mv 18. 答案:C
9.跳水运动员从H 高的跳台上以速率v 1跳起，入水时的速率为v 2，若运动员看成是质量集中在重心的一个质点，质量为m ，则运动员起跳时所做的功是___________；运动员在跳水过程中克服空气阻力做功是___________.
解析:根据动能定理得，运动员起跳时所做的功就是运动员的动能变化2
1mv 12.研究运动员从
起跳后到入水的全过程，根据动能定理得：mgH-W f =21mv 22-2
1mv 12，解得：W f ＝mgH+
21mv 12-2
1mv 22. 答案: 21mv 12，mgH+21mv 12-21mv 22 10.一架喷气式飞机，质量m=5.0×118 kg ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s=5.3×118 m ，达到起飞速度v=60 m/s ，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.18倍（k=0.18）.求飞机受到的牵引力F.
解析:根据动能定理：W 合=
21mv 2-21mv 18 即(F-f)s=2
1mv 2 解得：F=s
m v 22
+kmg=1.8×118 N. 答案:1.8×118 N.
11.如图3-3-8所示，AB 为1/4圆弧轨道，半径为0.8 m ，BC 是水平轨道，长L=3 m ，BC 处的动摩擦因数为1/15.今有质量m=1 kg 的物体，自A 点从静止开始下滑到C 点刚好停止.求物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功.
图3-3-8
解析:在整个过程中有重力做功、AB 段摩擦力做功和BC 段摩擦力做功，由于物体在A 、C 两点的速度为零，所以用动能定理求解比较方便，
对全过程用动能定理：mgR-W f -μmgL=0-0,
所以W f =mgR-μmgL=1×10×0.8 J -15
1×1×10×3 J=6 J. 答案:6 J
12.如图3-3-9所示，在水平恒力F 作用下，物体沿光滑曲面从高为h 1的A 处运动到高为h 2的B 处，若在A 处的速度为v A ，B 处速度为v B ，则AB 的水平距离为多大？
图3-3-9
解析：A 到B 过程中，物体受水平恒力F 、支持力N 和重力mg 的作用.三个力做功分别为Fs 、0和-mg(h 2-h 1)，由动能定理得：
Fs-mg(h 2-h 1)=
2
1m(v B 2-v A 2) 解得：s=F m ［g(h 2-h 1)+21(v B 2-v A 2)］.
答案:F m ［g(h 2-h 1)+2
1(v B 2-v A 2)］ 我综合 我发展
13.质量为1 kg 的物体在水平面上滑行，其动能随位移变化的情况如图3-3-10所示，取g ＝10 m/s 2，则物体滑行持续的时间为（ ）
图3-3-10
A.2 s
B.3 s
C.4 s
D.5 s 解析:根据动能定理W ＝E k2-E k1，由题图可知，动能在减小，说明阻力对物体做负功，所以有-Fs ＝0-E k F=25
50=s E K N=2 N 加速度a=m F =1
2m/s 2=2 m/s 2 由运动学公式s=21at 2得：t=2
2522⨯=a s s=5 s. 答案:D
14.（经典回放）如图3-3-11所示，质量为m 的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R 的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用.设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg ，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为（ ）
图3-3-11 A.41mgR B.31mgR C.2
1mgR D.mgR 解析:如图3-3-11所示，小球在最低点A 处 由牛顿第二定律：7mg-mg=m R
v A 2 所以mv A 2=6mgR
小球在最高点B 处
由牛顿第二定律：mg=m R v B 2
所以mv B 2=mgR
小球从A 经半个圆周到B 的过程中
由动能定理得：-W-mg·2R=
21mv B 2-21mv A 2 所以W=2
1mgR ，故正确选项为C. 答案:C
15.如图3-3-12所示，质量为m 的雪橇，从冰面上滑下，当雪橇滑到A 点时，速度大小为v 0，它最后停在水平冰面的B 点，A 点距水平地面高度为h.如果将雪橇从B 点拉到A 点拉力方向始终与冰面平行，且它通过A 点时速度大小为v 0，则由B 到A 的过程中拉力做功等于____________.
图3-3-12
解析:将物体上滑和下滑两个过程分别应用动能定理，则mgh-W F =0-
21mv 18 W F ′-mgh-W F =2
1mv 18，由以上两式可得：W F ′=2mgh+mv 18. 答案:W F ′=2mgh+mv 18
16.一条水平传送带始终匀速运动，将一个质量为m=20 kg 的货物无初速地放在传送带上，货物从放上到跟传送带一起匀速运动，经过的时间为0.8 s,滑行距离为1.2 m （g 取10 m/s 2）.求：
(1)货物与传送带间动摩擦因数的值；
(2)这个过程中，动力对传送带做的功是多少？
解析:（1）货物在传送带上滑行是依靠滑动摩擦力为动力，即
μm g=ma
货物做匀加速运动s 1=2
1at 2 解得μ=0.375.
(2)上述过程中，因传送带始终匀速运动，设它的速度为v,对传送带来说它们受的动力F 和摩擦力f 是平衡的，
即F 动=f=μmg=0.375×20×10 N=75 N
此过程中传送带的位移为s 2,则
v=at=μgt=0.375×10×0.8 m/s=3 m/s
s 2=vt=3×0.8 m=2.4 m
则动力对传送带做的功是W=f·s 2=75×2.4 J=180 J.
答案:（1）0.375 (2)180 J
17.如图3-3-13所示为汽车刹车痕迹长度x （即刹车距离）与车速v 的关系图像，例如，当刹车长度痕迹为40 m 时，刹车前车速为80 km/h.
处理一次交通事故时，交警根据汽车损坏程度估算出碰撞时的车速为40 km/h ，并且已测出刹车痕迹长度是20 m ，请你根据图像帮助交警确定出汽车刹车前的车速，由图像知汽车刹车前的车速为__________km/h.
图3-3-13
解析:由于撞击时车速为40 km/h，则可判断出对应的刹车痕长度为10 m，若不相撞刹车痕长度应为10 m+20 m=30 m，由图像可以判断其车速为75 km/h.
答案:75 km/h。