【走向高考】2012年高考物理总复习 第五章 第2讲 动能动能定理

用心 爱心 专心1 第第 5 5 章章 第第 2 2 讲讲 一 选择题 1 在 2010 年亚运会田径比赛上 设某运动员臂长为L 将质量为m的铅球推出 铅 球出手的速度大小为v0 方向与水平方向成 30 角 则该运动员对铅球所做的功是 A B mgL mv02 m gL v02 2 1 2 C mv02 D mgL mv02 1 2 答案 A 解析 设运动员对铅球做功为W 由动能定理W mgLsin30 mv02 所以 1 2 W mgL mv02 1 2 1 2 2 2010 陕西名校联考 物体在合外力作用下做直线运动的v t图象如图所示 下 列表述正确的是 A 在 0 2s 内 合外力总是做负功 B 在 1 2s 内 合外力不做功 C 在 0 3s 内 合外力做功为零 D 在 0 1s 内比 1 3s 内合外力做功快 答案 CD 解析 根据物体的速度图象和动能定理可知在 0 2s 内物体先加速后减速 合外力 先做正功后做负功 A 错 根据动能定理得 0 3s 内合外力做功为零 1 2s 内合外力做负 功 C 对 B 错 在 0 1s 内比 1 3s 内合外力做功快 D 对 3 如图所示 一个质量为m的圆环套在一根固定的水平长直杆上 环与杆的动摩擦因 数为 现给环一个向右的初速度v0 同时对环施加一个竖直向上的作用力F 并使F的 大小随环的速度的大小变化 两者关系为F kv 其中k为常数 则环在运动过程中克服 摩擦所做的功的大小不可能为 用心 爱心 专心2 A B 0 mv02 2 C D mv02 2 m3g2 2k2 mv02 2 m3g2 2k2 答案 C 解析 若圆环最终静止 则 Wf 0 Wf A 可能 若圆环刚开始运动 mv02 2 mv02 2 时 mg F kv0 圆环一直做匀速运动 克服摩擦所做的功为零 B 可能 若圆环最终做 匀速运动 mg F kv v 则 Wf 化简得Wf D 可能 C mg k mv2 2 mv02 2 mv02 2 m3g2 2k2 不可能 4 2010 西安地区名校联考 如图所示 一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底 8m 处 自由滑下 当下滑到距离坡底s1处时 动能和势能相等 以坡底为参考平面 到坡底后运 动员又靠惯性冲上右侧斜坡 不计经过坡底时的机械能损失 当上滑到距离坡底s2处时 运动员的动能和势能又相等 上滑的最大距离为 4m 关于这个过程 下列说法中正确的是 A 摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化 B 重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化 C s12m D s1 4m s2 2m 答案 BC 解析 根据功能关系可知 重力以外的力 摩擦力 做功等于物体机械能的变化 故 A 项错 由动能定理可知 外力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化 B 项正确 若 无摩擦力做功 运动员到距底端 4m 处动能与势能相等 由于摩擦力做功 重力势能一部分 转化为动能 另一部分转化为热 所以s1 4m 同理 上滑过程中 动能的一部分转化为 重力势能 另一部分转化为热 所以运动员上升超过一半长度时重力势能与动能才可能相 等 C 项正确 5 如图所示 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 用心 爱心 专心3 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 答案 A 解析 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 所以 A 正确 1 2 6 2010 马鞍山市质检 足够长的水平传送带始终以速度v匀速运动 某时刻放上一 个小物体 质量为m 初速度大小也是v 但方向与传送带的运动方向相反 最后小物体的 速度与传送带相同 在小物体与传送带间具有相对运动的过程中 滑动摩擦力对小物体做 的功为W 小物体与传送带间摩擦生热为Q 则下面的判断中正确的是 A W mv2 2 Q mv2 B W mv2 Q 2mv2 C W 0 Q mv2 D W 0 Q 2mv2 答案 D 解析 小物体在传送带上运动时只有滑动摩擦力对其做功 W Ek 0 小物 体在与传送带相对运动过程中 设相对运动时间为t 则两者的相对位移s相对 v v vt 由题意 小物体从 0 反向加速到v时 Ff t 2 v 2 t 2 t 2 v 2 t 2 v 2 t 2 mv2 所以相对运动过程中小物体与传送带间摩擦生热Q Ff s相对 2mv2 选项 D 1 2 对 7 如右图所示 质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑 水平面上做匀速圆周运动 拉力为某个值F时 转动半径为R 当拉力 逐渐减小到 时 物体仍做匀速圆周运动 半径为 2R 则外力对物体所 F 4 做的功大小是 A B C D 0 FR 4 3FR 4 5FR 2 答案 A 解析 设当绳的拉力为F时 小球做匀速圆周运动时线速度为v1 则有 用心 爱心 专心4 F m v12 R 当绳的拉力减为 时 小球做匀速圆周运动的线速度为v2 则有 F 4 F m 1 4 v22 2R 在绳的拉力由F减为F的过程中 绳的拉力所做的功为 1 4 W mv22 mv12 FR 1 2 1 2 1 4 所以 绳的拉力所做功的大小为FR 1 4 8 2010 济南高三模拟 水平地面上有两个固定的 高度相同的粗糙斜面甲和乙 乙 的斜面倾角大 甲 乙斜面长分别为s L1 如图所示 两个完全相同的小滑块A B 可视 为质点 同时由静止开始从甲 乙两个斜面的顶端释放 小滑块A一直沿斜面甲滑到底端 C 而小滑块B滑到底端P后沿水平面滑行到D处 小滑块B在P点从斜面滑到水平面的速 度大小不变 在水平面上滑行的距离PD L2 且s L1 L2 小滑块A B与两个斜面和水 平面间的动摩擦因数相同 则 A 滑块A到达底端C点时的动能一定比滑块B到达D点时的动能小 B 两个滑块在斜面上加速下滑的过程中 到达同一高度时 动能可能相同 C A B两个滑块从斜面顶端分别运动到C D的过程中 滑块A重力做功的平均功率 小于滑块B重力做功的平均功率 D A B滑块从斜面顶端分别运动到C D的过程中 由于克服摩擦而产生的热量一定 相同 答案 AC 解析 小滑块A B都受到重力 支持力和摩擦力 设斜面甲 乙的倾斜角分别为 和 L1cos L2 则滑块A到达底端C时的动能一定比 滑块B到达D时的动能小 故选项 A 正确 两个滑块在斜面上加速下滑的过程中 到达同 用心 爱心 专心5 一高度时 由动能定理有 对滑块A E kA mgh mgcos 对滑块 h sin B E kB mgh mgcos 可知滑块A B动能不相同 选项 B 错误 A B两个滑 h sin 块从斜面顶端分别运动到C D的过程中 滑块A重力做功的平均功率PA mgvAsin 小 1 2 于滑块B重力做功的平均功率PB mgvBsin 则选项 C 正确 A B滑块从斜面顶端分别 1 2 运动到C D的过程中 由于克服摩擦力而产生热量 对滑块A QA mgscos 对滑块 B QB mgL1cos mgL2 可知两者一定不相同 故选 D 错误 二 非选择题 9 如图所示 物体以 100J 的初动能从斜面的底端向上运动 当它通过斜面上的M点 时 其动能减少 80J 机械能减少 32J 如果物体能从斜面上返回底端 则物体到达底端时 的动能为 答案 20J 解析 因物体从斜面底端到达M点的过程中机械能减少 32J 即摩擦生热 32J 在斜 面上物体受的各个力的大小不变 所以从M点到最高点 动能减少 20J 摩擦生热 8J 所 以上滑过程摩擦生热 40J 物体返回斜面底端时机械能损失也等于 40J 此时动能应为 100J 80J 20J 10 2010 福建模拟考试 如图所示 在一次摩托车飞越壕沟的表演中 摩托车车手 驾驶一辆摩托车先在水平路面上加速至v0 20m s 然后靠惯性冲上斜坡并从斜坡顶部的 平台上水平飞出 不计空气阻力 g 10m s2 求 1 若已知平台高度为 5m 摩托车在冲上斜坡过程中克服摩擦力做功 7800J 驾驶员和 摩托车的总质量为 100kg 则从平台上飞出的初速度为多少 2 在第 1 问中 若摩托车车身长约 1 6m 问摩托车能否安全飞过 10m 宽的壕沟 答案 1 12m s 2 能 解析 1 设摩托车从平台上飞出的初速度为v 在冲上斜坡过程中 由动能定理 WF WG mv2 mv02 1 2 1 2 WG mgh 将WF 7800J 代入上式 解得v 12m s 用心 爱心 专心6 2 摩托车从平台上飞出 做平抛运动 h gt2 1 2 x vt 将h 5m 代入 解出x 12m 10m 1 6m 故摩托车后轮着地就能安全飞过 10m 宽的壕沟 11 2010 昆明模拟 如图甲所示 在倾角为 30 的足够长光滑斜面AB前 有一粗 糙水平面OA OA长为 4m 有一质量为m的滑块 从O处由静止开始受一水平向右的力F作 用 F按图乙所示的规律变化 滑块与OA间的动摩擦因数 0 25 g取 10m s2 试求 1 滑块到A处的速度大小 2 不计滑块在A处的速率变化 滑块冲上斜面AB的长度是多少 答案 1 5m s 2 5m 2 解析 1 由题图乙知 在前 2m 内 F1 2mg 做正功 在第 3m 内 F2 0 5mg 做负功 在第 4m 内 F3 0 滑动摩擦力 Ff mg 0 25mg 始终做负功 对OA过程由动能定理列式得 F1x1 F2x2 Ff x mvA2 0 1 2 即 2mg 2 0 5mg 1 0 25mg 4 mvA2 1 2 解得vA 5m s 2 2 冲上斜面的过程 由动能定理得 mg L sin30 0 mvA2 1 2 所以冲上斜面AB的长度L 5m 12 一质量为M 2 0kg 的小物块随足够长的水平传送带一起向右匀速运动 被一水平 向左飞来的子弹击中 且子弹从小物块中穿过 子弹和小物块的作用时间极短 如图甲所 示 地面观察者记录的小物块被击中后的速度随时间变化关系如图乙所示 图中取向右运动 的方向为正方向 已知传送带的速度保持不变 g取 10m s2 求 用心 爱心 专心7 1 传送带的速度v的大小 2 小物块与传送带之间的动摩擦因数 3 传送带对小物块所做的功 答案 1 2 0m s 2 0 2 3 12J 解析 1 小物块最后与传送带的运动速度相同 从图象上可读出传送带的速度v的 大小为 2 0m s 2 由速度图象可得 小物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度为 a v t 2 0m s2 由牛顿第二定律得f Mg Ma 得到小物块与传送带之间的动摩擦因数 0 2 Ma Mg 3 从子弹离开小物块到小物块与传送带一起匀速运动的过程中 设传送带对小物块所 做的功为W 由动能定理得 W Ek Mv22 2 Mv12 2 从速度图象可知 v1 4 0m s v2 v 2 0m s 解得 W 12J 13 2010 湖北宜昌高三质检 如图所示是游乐场中过山车的实物图片及过山车的模 型图 在模型图中半径分别为R1 2 0m 和R2 8 0m 的两个光滑圆形轨道 固定在倾角为 37 斜轨道面上的Q Z两点 且两圆形轨道的最高点A B均与P点平齐 圆形轨道 与斜轨道之间圆滑连接 现使小车 视做质点 从P点以一定的初速度沿斜面向下运动 已 知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为 1 24 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 问 1 若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点A处 则其在P点的初速度应为多大 2 若小车在P点的初速度为 10m s 则小车能否安全通过两个圆形轨道 答案 1 4 89m s 2 能 用心 爱心 专心8 解析 1 设小车经过A点时的临界速度为v1 则 mg m v12 R1 设Q点与P点高度差为h PQ间距离为L1 则 L1 R1 1 c