2013届高考物理一轮复习知能演练 5.2 动能 动能定理 沪科版

1 20132013 届高考物理一轮复习知能演练届高考物理一轮复习知能演练 5 25 2 动能动能 动能定理动能定理 沪科版沪科版 1 2011 高考新课标全国卷 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 解析 选 ABD 当恒力方向与质点原来速度方向相同时 质点的动能一直增大 故 A 正确 当 恒力方向与质点原来速度方向相反时 速度先逐渐减小到零再逐渐增大 质点的动能也先逐 渐减小至零再逐渐增大 故 B 正确 当恒力方向与原来质点的速度方向夹角大于 90 时 将 原来速度v0分解为平行恒力方向的vy 垂直恒力方向的vx 如图 1 vy先逐渐减小到零再 逐渐增大 vx始终不变 v 质点速度v先逐渐减小至vx再逐渐增大 质点的动能 x2x v2y 先减小至某一非零的最小值 再逐渐增大 故 D 正确 当恒力方向与v0方向夹角小于 90 时 如图 2 vy一直增大 vx始终不变 质点速度v逐渐增大 动能一直增大 没有其他 情况 故 C 错误 图 5 2 5 2 如图 5 2 5 所示 质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k 倍 物块与转轴OO 相距R 物块随转台由静止开始转动 当转速增加到一定值时 物块即 将在转台上滑动 在物块由静止到滑动前的这一过程中 转台的摩擦力对物块做的功为 A 0 B 2 kmgR C 2kmgR D kmgR 1 2 解析 选 D 在转速增加的过程中 转台对物块的摩擦力是不断变化的 当转速增加到一定值 时 物块在转台上即将滑动 说明此时最大静摩擦力提供向心力 即 kmg mv2 R 在这一过程中对物块用动能定理有W mv2 1 2 由 知 转台的摩擦力对物块所做的功W kmgR D 对 1 2 3 2 图 5 2 6 如图 5 2 6 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 其长度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下滑 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 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 A 0 50 m B 0 25 m C 0 10 m D 0 解析 选 D 设小物块在BC面上运动的路程为x 由动能定理知 mgx mgh 则x h m 3 m 0 30 0 10 因为d 0 5 m 则 6 x d 3 0 5 故小物块停在B点 4 2010 高考新课标全国卷 图 5 2 7 如图 5 2 7 所示 在外力作用下某质点运动的v t图像为正弦曲线 从图中可以判断 A 在 0 t1时间内 外力做正功 B 在 0 t1时间内 外力的功率逐渐增大 C 在t2时刻 外力的功率最大 D 在t1 t3时间内 外力做的总功为零 解析 选 AD 本题考查速度图像 动能定理与功率的计算 意在考查考生对速度图像的理解 以及结合速度图像综合分析功与功率的方法 由速度图像可知 在 0 t1时间内 由于物体 速度增大 根据动能定理可知 外力对物体做正功 A 正确 在 0 t时间内 由图可知t1 时刻外力为零 故功率为零 因此外力的功率不是逐渐增大 B 错误 在t2时刻 由于物体 的速度为零 故此时外力的功率最小 且为零 C 错误 在t1 t3时间内 因为物体的初末 动能不变 故外力做的总功为零 D 正确 5 2012 上海浦东高三模拟 过山车是游乐场中常见的设施 如图 5 2 8 所示是一种过 山车的简易模型 它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成 B C D分别是三个 圆形轨道的最低点 B C间距与C D间距相等 半径R1 2 0 m R2 1 4 m 一个质量为 m 1 0 kg 的小球 视为质点 从轨道的左侧A点以v0 12 0 m s 的初速度沿轨道向右运动 A B间距L1 6 0 m 小球与水平轨道间的动摩擦因数 0 2 圆形轨道是光滑的 假设 水平轨道足够长 圆形轨道间不相互重叠 重力加速度取g 10 m s2 计算结果保留小数点 后一位数字 试求 3 图 5 2 8 1 小球在经过第一个圆形轨道的最高点时 轨道对小球作用力的大小 2 如果小球恰能通过第二个圆形轨道 B C间距L应是多少 3 在满足 2 的条件下 如果要使小球恰能通过第三个圆形轨道 则其半径R3应是多大 解析 1 设小球经过第一个圆形轨道的最高点时的速度为v1 从A点到最高点 根据动能 定理有 mgL1 2mgR1 mv mv 1 22 1 1 22 0 小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F 根据牛顿第二定律 F mg m v2 1 R1 由 式得F 10 0 N 2 设小球通过第二个圆形轨道的最高点时的速度为v2 由重力提供向心力有 mg m v2 2 R2 从A点到第二个圆形轨道的最高点 根据动能定理有 mg L1 L 2mgR2 mv mv 1 22 2 1 22 0 由 式得L 12 5 m 3 小球恰能通过第三个圆轨道 设在最高点的速度为v3 应满足mg m v2 3 R3 从A点到第三个圆轨道的最高点 根据动能定理有 mg L1 2L 2mgR3 mv mv 1 22 3 1 22 0 由 式得R3 0 4 m 答案 1 10 0 N 2 12 5 m 3 0 4 m 一 选择题 1 关于物体所受合外力及其动能 下列说法正确的是 A 合外力为零 则动能一定不变 B 动能保持不变 则合外力一定为零 C 合外力不为零 则合外力必做功 动能一定变化 D 合外力不为零 则物体一定做变速运动 其动能一定变化 解析 选 A 合外力为零 则物体保持静止或匀速运动状态 其动能一定不变 选项 A 正确 动能不变 其速度的方向可能变化 有加速度 合外力可能不为零 如匀速圆周运动 选项 B 错误 合外力不为零 位移可能为零或合外力与位移垂直 则功为零 动能不变 选项 C 4 错误 合外力不为零 则一定有加速度 物体一定做变速运动 但动能可能不变 选项 D 错 误 2 一人骑自行车下坡 坡长L 500 m 坡高h 8 m 人和车的总质量为 100 kg 下坡时初 速度为 4 m s 人不踏车的情况下 到达坡底时的车速为 10 m s g取 10 m s2 则下坡过程 中阻力所做的功为 A 4000 JB 3800 J C 5000 J D 4200 J 解析 选 B 由动能定理可得mgh Wf mv mv 解得Wf mgh mv mv 3800 J 1 22t 1 22 0 1 22t 1 22 0 故选项 B 正确 3 图 5 2 9 如图 5 2 9 所示 质量为m的物块 在恒力F的作用下 沿光滑水平面运动 物块通过A 点和B点的速度分别是vA和vB 物块由A运动到B点的过程中 力F对物块做的功W为 A W mv mv 1 22B 1 22A B W mv mv 1 22B 1 22A C W mv mv 1 22A 1 22B D 由于F的方向未知 W无法求出 解析 选 B 对物块由动能定理得 W mv mv 故选项 B 正确 1 22B 1 22A 4 2012 上海浦东高三模拟 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 v和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为 A v 0 B v 12 m s C W 1 8 J D W 10 8 J 解析 选 B 取末速度的方向为正方向 则v2 6 m s v1 6 m s 速度变化 v v2 v1 12 m s A 错误 B 正确 小球与墙碰撞过程中 只有墙对小球的作用力做功 由动能定理得W m v v 0 故 C D 均错误 1 22 22 1 5 图 5 2 10 如图 5 2 10 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 以地面为参照物 A 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 5 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 选 BD 物体A所受的合外力等于B对A的摩擦力 所以B对A的摩擦力所做的功等于 A的动能的增量 所以 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 但由于A在B上滑动 A B对地的位移不等 所以二者做功不等 故 C 错 对B应用动能定理 WF Wf EkB 即WF EkB Wf 即外力F对B做的功等于B 的动能增量与B克服摩擦力所做功之和 所以 D 对 A 错 故选 BD 6 图 5 2 11 2012 福州模拟 如图 5 2 11 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 压缩弹簧到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 A mgh mv2 B mv2 mgh 1 2 1 2 C mgh D mgh mv2 1 2 解析 选 A 由A到C的过程运用动能定理可得 mgh W 0 mv2 1 2 所以W mgh mv2 故 A 正确 1 2 7 图 5 2 12 如图 5 2 12 所示 质量为M的木块放在光滑的水平面上 质量为m的子弹以速度v0沿水 平方向射中木块并最终停留在木块中与木块一起以速度v运动 当子弹进入木块的深度为x 时两者相对静止 这时木块前进的距离为L 若木块对子弹的摩擦阻力为f视为恒力 下列 关系不正确的是 A fL Mv2 2 B fL mv2 2 C fx mv2 0 2 m M v2 2 D f L x mv2 0 2 mv2 2 解析 选 B f对木块做正功 使木块从静止开始加速到v时发生的位移为L 则对木块运用 动能定理可得f L 子弹受到阻力f作用做减速运动 重力和地面的支持力不做功 到 Mv2 2 6 相对静止时发生的位移为 L x 如题图所示 由动能定理得 f L x mv2 2 mv2 0 2 解以上两式得f x mv2 0 2 m M v2 2 故 B 选项错误 8 图 5 2 13 2012 宿州模拟 如图 5 2 13 所示 固定斜面倾角为 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 1 2 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 1 2间应满足的关系是 A tan B tan 1 2 2 3 2 1 2 3 C tan 2 1 2 D tan 2 2 1 解析 选 B 由动能定理得mg sAC sin 1mgcos sAB 2mgcos sBC 0 则有 tan B 项正确 2 1 2 3 9 图 5 2 14 如图 5 2 14 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 1 2 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 1 2 D 合力对电梯M做的功等于Mv2 1 2 解析 选 D 对物体m应用动能定理 WF mgH mv2 故WF mgH mv2 A B 均错 以电梯 1 2 1 2 和物体整体为研究对象 应用动能定理 钢索拉力做的功 WT M m gH M m v2 故 C 1 2 错 由动能定理知 合力对电梯M做的功应等于电梯动能的变化Mv2 故 D 正确 1 2 10 图 5 2 12 2012 湖南桃源模拟 如图 5 2 15 所示 一个质量为m的圆环套在一根固定的水平直杆 7 上 环与杆的动摩擦因数为 现给环一个向右的初速度v0 如果在运动过程中还受到一个 方向始终竖直向上的力F的作用 已知力F的大小为F kv k为常数 v为环的运动速度 则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功 假设杆足够长 可能为 A mv20 B 0 1 2 C mv20 D mv20 1 2 m3g2 2k2 1 2 m3g2 2k2 解析 选 ABD 由于F kv 当F kv0 mg时 N 0 f 0 圆环做匀速直线运动 摩擦力做 功为 0 B 正确 当v0 时 圆环一直做减速运动 由动能定理Wf mv20 A 对 当v0 mg k 1 2 时 由 kv mg ma知 环做加速度减小的减速直线运动 最终做v 的匀速直线运 mg k mg k 动 由动能定理知Wf mv20 mv2 mv20 D 对 C 错 1 2 1 2 1 2 m3g2 2k2 二 非选择题 11 图 5 2 16 2012 石家庄模拟 质量m 1 kg 的物体 在水平拉力T 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T停止作用 运动到位移是 8 m 时物 体停止 运动过程中Ek s图线如图 5 2 16 所示 g取 10 m s2 求 1 物体的初速度多大 2 物体和水平面间的动摩擦因数为多大 3 拉力T的大小 解析 1 从图线可知初动能为 2 J Ek0 mv2 2 J 得 1 2 v 2 m s 2 在位移为 4 m 处物体的动能为Ek 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 则 fs2 0 Ek 0 10 J 10 J f N 2 5 N 10 4 因f mg 故 0 25 f mg 2 5 10 3 物体从开始到移到 4 m