(三年高考两年模拟)2017年高考物理新课标一轮复习习题：第6章-第2讲-动能定理及其应用-含答案

第2讲动能定理及其应用A组基础题组1.一人乘竖直电梯从1楼到12楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则下列说法正确的是()A.电梯对人做功情况:加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B.电梯对人做功情况:加速和匀速时做正功,减速时做负功C.电梯对人做的功等于人动能的增加量D.电梯对人做的功和重力对人做的功的代数和等于人动能的增加量2.(2016河北衡水中学调研)人用手托着质量为m的小苹果,从静止开始沿水平方向运动,前进距离L后,速度为v(苹果与手始终相对静止),苹果与手掌之间的动摩擦因数为μ,则下列说法正确的是()A.手对苹果的作用力方向竖直向上B.苹果所受摩擦力大小为μmgC.手对苹果做的功为mv2D.苹果对手不做功3.(2015广东韶关十校联考)(多选)如图所示,弹簧被质量为m的小球压缩,小球与弹簧不粘连且离地面的高度为h,不计空气阻力,将拉住小球的细线烧断,则小球()A.做直线运动B.做曲线运动C.落地时的动能等于mghD.落地时的动能大于mgh4.人用手托着质量为m的物体,从静止开始沿水平方向运动,前进距离s后,速度为v(物体与手始终相对静止),物体与人手掌之间的动摩擦因数为μ,则人对物体做的功为()A.mgs B.0 C.μmgs D.mv25.(多选)质量为m的物体在水平力F的作用下由静止开始在光滑地面上运动,前进一段距离之后速度大小为v,再前进一段距离使物体的速度增大为2v,则()A.第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B.第二过程的动能增量是第一过程动能增量的3倍C.第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D.第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍6.(2015新疆第一次检测,24)如图所示,光滑弧形轨道末端与水平传送带相切。水平传送带长l=1m,以v=2m/s的速度沿顺时针方向转动。质量m=1kg的物块从弧形轨道上高h=0.8m处由静止释放,物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4,g=10m/s2。求:(1)物块刚滑上传送带时的速度。(2)传送带对物块所做的功。7.(2016北京四中期中,21)如图所示,光滑水平轨道右端B处平滑连接着一个在竖直面内、半径为R的光滑半圆轨道,在距离B为x的A点,用水平恒力F(未知)将质量为m的物块(可视为质点),从静止开始推到B处,且物块到B处时立即撤去恒力F,物块沿半圆轨道运动到轨道最高点C处后,又正好落回A点。已知重力加速度为g。求:(1)水平恒力F对物块所做的功与物块在光滑水平轨道运动的位移x的关系;(2)x取何值时,完成上述运动水平恒力F对物块所做的功最少,功的最小值为多少;(3)x取何值时,完成上述运动水平恒力F最小,最小的力为多大。B组提升题组8.(2016安徽屯溪一中期中)如图,竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段直杆连接而成,两轨道长度相等。用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B的静止小球,分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A,所需时间分别为t1、t2;动能增量分别为ΔEk1、ΔEk2。假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变,且球与Ⅰ、Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等,则()A.ΔEk1>ΔEk2;t1>t2B.ΔEk1=ΔEk2;t1>t2C.ΔEk1>ΔEk2;t1<t2D.ΔEk1=ΔEk2;t1<t29.(2015湖北黄冈中学、黄石二中、鄂州中学联考)(多选)一圆弧形的槽,槽底放在水平地面上,槽的两侧与光滑斜坡aa'、bb'相切,相切处a、b位于同一水平面内,槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示。一小物块从斜坡aa'上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下,并自a处进入槽内,到达b后沿斜坡bb'向上滑行,已知到达的最高处距水平面ab的高度为h;接着小物块沿斜坡bb'滑下并从b处进入槽内反向运动,若不考虑空气阻力,则()A.小物块再运动到a处时速度变为零B.小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同C.小物块不仅能再运动到a处,还能沿斜坡aa'向上滑行,上升的最大高度为hD.小物块不仅能再运动到a处,还能沿斜坡aa'向上滑行,上升的最大高度小于h10.(2015贵州七校第一次联考,24)如图所示,水平传送带的右端与竖直面内的用内壁光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小。传送带的运行速度为v0=6m/s,将质量m=1.0kg的可看做质点的滑块无初速地放到传送带A端,传送带长度为L=12.0m,“9”字全高H=0.8m,“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2m,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10m/s2,试求:(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间;(2)滑块滑到轨道最高点C时受到轨道的作用力大小;(3)若滑块从“9”形轨道D点水平抛出后,恰好垂直撞在倾角θ=45°的斜面上P点,求P、D两点间的竖直高度h(保留两位有效数字)。11.如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段光滑水平,BC段为光滑圆弧,对应的圆心角θ=37°,半径r=2.5m,CD段平直倾斜且粗糙,各段轨道均平滑连接,倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2×105N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m=5×10-2kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后,沿水平轨道向左滑行,在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点,0.1s以后,场强大小不变,方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ=0.25。设小物体的电荷量保持不变,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求弹簧枪对小物体所做的功;(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P,求CP的长度。答案全解全析A组基础题组1.D电梯向上加速、匀速、减速运动的过程中,电梯对人的作用力始终向上,故电梯始终对人做正功,A、B均错误;由动能定理可知,电梯对人做的功和重力对人做的功的代数和等于人动能的增加量,故C错误,D正确。2.C因为苹果是从静止开始运动的,所以必然在水平方向上受到力的作用,则手对苹果有静摩擦力的作用,所以苹果受到手对它在水平方向上的静摩擦力和竖直方向上的支持力,故手对它的合力不沿竖直方向,A错误;因为是静摩擦力,所以大小不一定等于μmg,B错误;苹果在手的作用下,从静止到速度变为v,根据动能定理可得手对苹果做的功为mv2,因苹果对手也有静摩擦力,则苹果对手也做功,C正确、D错误。3.BD将细线烧断瞬间,小球受到重力和弹簧的弹力的共同作用,合力方向斜向右下方,在弹力作用下有水平方向的速度,所以小球做曲线运动,故A错误,B正确。若只有重力做功,根据动能定理有mgh=Ek,可知小球落地时的动能等于mgh,但题中除了重力做功外,还有弹簧弹力做正功,故小球落地时的动能大于mgh,所以C错误,D正确。4.D物体与手掌之间的摩擦力是静摩擦力,静摩擦力在零与最大值μmg之间取值,不一定等于μmg。在题述过程中,只有静摩擦力对物体做功,故根据动能定理,知人对物体做的功W=mv2。5.AB由题意知,两个过程中速度增量均为v,A正确;由动能定理知:W1=mv2,W2=m(2v)2-mv2=mv2,故B正确,C、D错误。6.答案(1)4m/s(2)-4J解析(1)设物块滑上传送带时速度为v0由mgh=m代入数据解得v0=4m/s(2)设物块滑到传送带上后加速度大小为a,则有μmg=ma设物块在传送带上一直减速运动到右端时的速度为v',则有v'2=-2al联立解得v'=2m/s因v'>v,则物块一直减速运动到传送带右端传送带对物块所做的功为Wf=-μmgl=-4J7.答案(1)W=2mgR+(2)2RmgR(3)4Rmg解析(1)设物块在C点的速度为vC,物块从半圆弧轨道的最高点C点做平抛运动落到A点,所用时间为t。根据平抛运动规律有:x=vCt,2R=gt2解得:vC=设物块从A到B的运动过程中,水平恒力F对物块所做的功为W,对于物块从A到C的运动过程,根据动能定理有:W-mg·2R=m解得:W=2mgR+(2)物块恰好通过最高点C时,在C点有最小速度vmin,根据牛顿第二定律有:mg=m解得:vmin=此时所对应的水平恒力对物块所做的功最少,且有vC==解得:x=2R所以,当x=2R时恒力F所做的功最少将x=2R代入第(1)问的结果中,解得最小功为mgR(3)由W=Fx及第(1)问讨论可知:Fx=2mgR+解得:F=+因等式右端两项之积为恒量,所以当两项相等时其和有极小值由=,得x=4R时水平恒力F最小解得最小力Fmin=mgB组提升题组8.B设小球质量为m,轨道与水平方向夹角为θ,B点与A点的水平距离为x,竖直距离为h,由摩擦力做功Wf=μ(mgcosθ+Fsinθ)s,可推得整个过程摩擦力做功为μmgx+μFh,所以小球分别沿两轨道运动摩擦力做功相等,根据动能定理得:WF-mgh-Wf=ΔEk,因两种情况下恒力做功相等,摩擦力做功相等,重力做功相等,则动能的变化量相等,作出小球在两个轨道上运动的速率-时间图线如图所示,由于路程相等,则图线与时间轴围成的面积相等,由图可知,t1>t2,故B正确。9.BD因要克服摩擦阻力做功,所以每次通过最低点的速度会变小,根据牛顿第二定律有FN-mg=m,故可知物块与圆弧槽间的正压力会变小,所以B正确;设第一次通过圆弧槽过程中克服摩擦力做功为Wf,根据动能定理可得mgh-Wf=0,第二次通过圆弧槽的最低点时因正压力减小,所以摩擦力减小,同理,其他位置所对应的摩擦力都变小,故第二次通过圆弧槽克服摩擦力做的功将小于第一次,即Wf'<mgh,则小物块还能沿斜坡aa'向上滑行,上升的最大高度小于h,所以D正确、A、C错误。10.答案(1)3s(2)90N(3)1.4m解析(1)滑块在传送带上运动时,由牛顿运动定律有:μmg=ma解得a=μg=3m/s2加速时间t1==2s前2s内的位移x1=a=6m匀速运动的位移x2=L-x1=6m匀速运动的时间t2==1s故t=t1+t2=3s(2)滑块由B到C运动-mgH=m-m在C点:FN+mg=m解得FN=90N(3)滑块由B到D运动-mg(H-2R)=m-m在P点:v竖=竖直方向有:2gh=解得h=1.4m11.答案(1)0.475J(2)0.57m解析(1)设弹簧枪对小物体做功为Wf,由动能定理得Wf-mgr(1-cosθ)=m①代入数据得Wf=0.475J②(2)取沿平行斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1,由牛顿第二定律得-mgsinθ-μ(mgcosθ+qE