2018版高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 習題課三 動能定理的應用試題 魯科版必修2.doc

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習題課三　動能定理的應用 【二維選題表】 物理觀念 科學思維 科學探究 科學態(tài)度與責任 動能的 認識 1(易) 動能定理的理解 2(易),3(易), 8(中),9(中) 動能定理的應用 6(易) 4(易),5(易), 7(中),10(中), 11(中),12(中), 13(中),14(難) 基礎訓練 1.(多選)在下列幾種情況中,甲、乙兩物體的動能相等的是(　CD　) A.甲的速度是乙的2倍,乙的質(zhì)量是甲的2倍 B.甲的質(zhì)量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍 C.甲的質(zhì)量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍 D.質(zhì)量相同,速度大小也相同,但甲向東運動,乙向西運動 解析:動能是狀態(tài)量,反映了物體由于運動所處的能量狀態(tài),它本身是一個標量,沒有方向.根據(jù)動能的表達式Ek=mv2可知,如果甲的速度是乙的兩倍,質(zhì)量應為乙的,故A錯;同理可判斷B錯,C對;又因動能是標量,沒有方向,所以只要兩者動能大小相等即可,故D對. 2. (多選)物體沿直線運動的v-t圖象如圖所示,已知在第1秒內(nèi)合外力對物體所做的功為W,則(　CD　) A.從第1秒末到第3秒末合外力做功為4W B.從第3秒末到第5秒末合外力做功為-2W C.從第5秒末到第7秒末合外力做功為W D.從第3秒末到第4秒末合外力做功為-0.75W 解析:設物體在第1秒末速度為v,由動能定理可得在第1秒內(nèi)合外力做功W=mv2-0,從第1秒末到第3秒末物體的速度不變,所以合外力做功為W1=0, 從第3秒末到第5秒末合外力做功為 W2=0-mv2=-W, 從第5秒末到第7秒末合外力做功為 W3=m(-v)2-0=W, 第4秒末的速度v4=, 所以從第3秒末到第4秒末合外力做功 W4=m()2-mv2=-W, 故選項C,D正確. 3.(多選)一質(zhì)點開始時做勻速直線運動,從某時刻起受到一恒力作用.此后,該質(zhì)點的動能可能(　ABD　) A.一直增大 B.先逐漸減小至零,再逐漸增大 C.先逐漸增大至某一最大值,再逐漸減小 D.先逐漸減小至某一非零的最小值,再逐漸增大 解析:若恒力的方向與初速度的方向相同或兩者夾角為銳角,質(zhì)點一直做加速運動,選項A正確;若恒力的方向與初速度的方向相反,質(zhì)點先做勻減速運動,再反向做勻加速運動,選項B正確;若恒力方向與初速度方向之間的夾角為鈍角(如斜上拋運動),則選項D正確. 4.質(zhì)量為m的金屬塊,當初速度為v0時,在水平面上滑行的最大距離為s.如果將金屬塊質(zhì)量增加到2m,初速度增大到2v0,在同一水平面上該金屬塊最多能滑行的距離為(　C　) A.s B.2s C.4s D.8s 解析:設金屬塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ.則由動能定理得, -μmgs=-m, -μ2mgs′=-2m(2v0)2, 解得s′=4s.C正確. 5.籃球比賽中一運動員在某次投籃過程中對籃球做功為W,出手高度為h1,籃筐距地面高度為h2,球的質(zhì)量為m,不計空氣阻力,則籃球進筐時的動能為(　A　) A.W+mgh1-mgh2 B.mgh2-mgh1-W C.mgh1+mgh2-W D.W+mgh2-mgh1 解析:投籃過程中,籃球上升的高度h=h2-h1,根據(jù)動能定理得W-mgh =Ek-0,故籃球進筐時的動能Ek=W-mg(h2-h1)=W+mgh1-mgh2,A正確. 6. (多選)質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下,從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運動至高為h的坡頂B,獲得速度為v,AB之間的水平距離為x,重力加速度為g.下列說法正確的是(　ABD　) A.小車克服重力所做的功是mgh B.合外力對小車做的功是mv2 C.推力對小車做的功是mv2+mgh D.阻力對小車做的功是mv2+mgh-Fx 解析:小車克服重力做功W=Gh=mgh,選項A正確;由動能定理,小車受到的合力做的功等于小車動能的增加,W合=ΔEk=mv2,選項B正確;由動能定理,W合=W推+W重+W阻=mv2,所以推力做的功W推=mv2-W重-W阻=mv2+mgh-W阻,選項C錯誤;阻力對小車做的功W阻=mv2-W重-W推=mv2+mgh-Fx,選項D正確. 7.質(zhì)量為m=4 kg的小物塊靜止于水平地面上的A點,現(xiàn)用F=10 N的水平恒力拉動物塊一段時間后撤去,物塊繼續(xù)滑動一段位移停在B點,A,B兩點相距s=20 m,物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取 10 m/s2,求: (1)物塊在力F作用過程發(fā)生位移s1的大小; (2)撤去力F后物塊繼續(xù)滑動的時間t. 解析:(1)設物塊受到的滑動摩擦力為f,則f=μmg, 根據(jù)動能定理,對物塊由A到B整個過程,有 Fs1-fs=0, 代入數(shù)據(jù),解得s1=16 m. (2)設剛撤去力F時物塊的速度為v,此后物塊的加速度為a,滑動的位移為s2,則s2=s-s1, 由牛頓第二定律得a=, 由勻變速直線運動公式得v2=2as2,s2=vt, 代入數(shù)據(jù),解得t=2 s. 答案:(1)16 m　(2)2 s 素養(yǎng)提升 8.關于動能定理,下列說法中正確的是(　D　) A.在某過程中,外力做的總功等于各個力單獨做功的絕對值之和 B.只要有力對物體做功,物體的動能就一定改變 C.動能定理只適用于直線運動,不適用于曲線運動 D.動能定理既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況 解析:外力做的總功等于各個力單獨做功的代數(shù)和,A錯.根據(jù)動能定理,決定動能是否改變的是總功,而不是某一個力做的功,B錯.動能定理既適用于直線運動,也適用于曲線運動;既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況,C錯,D正確. 9.(多選)一物體做變速運動時,下列說法正確的有(　BD　) A.合外力一定對物體做功,使物體動能改變 B.物體所受合外力一定不為零 C.合外力一定對物體做功,但物體動能可能不變 D.物體加速度一定不為零 解析:物體的速度發(fā)生了變化,則合外力一定不為零,加速度也一定不為零,B,D正確;物體的速度變化,可能是大小不變,方向變化,故動能不一定變化,合外力不一定做功,A,C錯誤. 10.一質(zhì)量為m的滑塊,以速度v在光滑水平面上向左滑行,從某一時刻起,在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過一段時間后,滑塊的速度變?yōu)?2v(方向與原來相反),在這段時間內(nèi),水平力所做的功為(　A　) A.mv2 B.-mv2 C.mv2 D.-mv2 解析:由動能定理得W=m(2v)2-mv2=mv2.故A正確. 11.某人把質(zhì)量為0.1 kg的一塊小石頭,從距地面為5 m的高處以60角斜向上拋出,拋出時的初速度大小為10 m/s,則當石頭著地時,其速度大小約為(g取10 m/s2,不計空氣阻力)(　A　) A.14 m/s B.12 m/s C.28 m/s D.20 m/s 解析:由動能定理,重力對物體所做的功等于物體動能的變化,則mgh= m-m,v2==10 m/s≈14 m/s,A正確. 12. 如圖所示,物體與路面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零,運動中無碰撞能量損失.DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑動到頂點A時速度剛好為零.如果斜面改為AC,讓該物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到A點時速度也剛好為零,則此時物體具有的初速度v(　B　) A.大于v0 B.等于v0 C.小于v0 D.決定于斜面的傾角 解析:設斜面的傾角為θ,則滑動摩擦力對物體所做的功為Wf= -μmgBD-μmgcos θAB=-μmgBD-μmgOB=-μmgOD.可見,Wf與θ無關,也就是說,物體從D點出發(fā)沿DBA或沿DCA滑動到A點,滑動摩擦力對物體所做的功相同.根據(jù)動能定理,沿DBA有WG+Wf=0-m;沿DCA有WG+Wf=0-mv2,解得v=v0. 13.(多選)質(zhì)量為m的汽車在平直公路上行駛,發(fā)動機的功率P和汽車受到的阻力f均恒定不變,在時間t內(nèi),汽車的速度由v0增加到最大速度vm,汽車前進的距離為s,則此段時間內(nèi)發(fā)動機所做的功W可表示為(　AC　) A.W=Pt B.W=fs C.W=m-m+fs D.W=m+fs 解析:由題意知,發(fā)動機功率不變,故t時間內(nèi)發(fā)動機做功W=Pt,所以A正確;汽車做加速運動,故牽引力大于阻力f,故B錯誤;根據(jù)動能定理W-fs=m-m,所以C正確,D錯誤. 14.近年來全國多地霧霾頻發(fā),且有愈演愈烈的趨勢,空氣質(zhì)量問題備受關注,在霧霾天氣下,能見度下降,機動車行駛速度降低,道路通行效率下降,對城市快速路、橋梁和高速公路的影響很大.如果路上能見度小于200米,應開啟機動車的大燈、霧燈、應急燈,將車速控制在60 km/h以下,并與同道前車保持50米的車距;當能見度小于100米時,駕駛員將車速控制在40 km/h以下,車距控制在100米.已知汽車保持勻速正常行駛時受到地面的阻力為車重的0.1倍,剎車時受到地面的阻力為車重的0.5倍,重力加速度為g=10 m/s2(空氣阻力忽略不計),則 (1)若汽車在霧霾天行駛的速度為v=54 km/h,則剎車后經(jīng)過多長時間才會停下來? (2)若前車因故障停在車道上,當質(zhì)量為m=1 300 kg的后車距已經(jīng)停止的前車為90 m時緊急剎車,剛好不與前車相撞,則后車正常行駛時的功率為多大? 解析:(1)汽車的初速度v=54 km/h=15 m/s, 剎車后,由牛頓第二定律得-0.5mg=ma, 解得a=-0.5g=-5 m/s2, 由勻變速直線運動的速度公式得v′=v+at, 代入數(shù)據(jù)解得t=3 s. (2)由動能定理得-f2s=0-m, 阻力f2=k2mg, 代入數(shù)據(jù)解得v0=30 m/s, 正常行駛時,F-f1=0,f1=k1mg=0.1mg, 功率P=Fv0=0.11 3001030 W=39 000 W=39 kW. 答案:(1)3 s　(2)39 kW