浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第六章 課時訓(xùn)練2 勢能和動能 動能定理及其應(yīng)用（含解析）

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1、課時訓(xùn)練2　勢能和動能　動能定理及其應(yīng)用 基礎(chǔ)鞏固 1.質(zhì)量為m的小球從光滑曲面上滑下,在到達(dá)高度為h1的位置A時,速度大小為v1,滑到高度為h2的位置B時,速度大小為v2,則(　C　) A.以A處為重力勢能參考面,則小球在B處的重力勢能為mgh2 B.由于不清楚支持力做功,所以無法斷定機(jī)械能是否守恒 C.無論以什么位置作為參考面,小球在從A滑到B的過程中,重力做功WG=mg(h1-h2) D.以曲面頂部為參考面,則小球在B處重力勢能比在A處的重力勢 能大 2.下列關(guān)于運(yùn)動物體所受合力、合力做功和動能變化的關(guān)系,正確的說法是(　A　) A.物體所受合力為零,其動能一定不變

2、 B.物體所受合力不為零時,其動能一定發(fā)生變化 C.物體的動能保持不變,其所受合力做功可能不為零 D.物體的動能保持不變,則所受合力一定為零 3.下列幾個運(yùn)動過程中,物體彈性勢能增加的是(　B　) A.如圖甲,跳高運(yùn)動員從壓桿到桿伸直的過程中,桿的彈性勢能 B.如圖乙,人拉長彈簧過程中彈簧的彈性勢能 C.如圖丙,模型飛機(jī)用橡皮筋發(fā)射出去的過程中,橡皮筋的彈性勢能 D.如圖丁,小球被彈簧向上彈起的過程中,彈簧的彈性勢能 4.如圖所示,射箭運(yùn)動員用力把弓拉開,然后放手讓箭射出。對此過程的判斷,下列說法正確的是(　C　) A.在把弓拉開過程中,運(yùn)動員的動能轉(zhuǎn)化弓和弦的動能

3、 B.在把弓拉開過程中,弓和弦的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動員的動能 C.在箭射出過程中,弓和弦的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能 D.在箭射出過程中,弓和弦的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動員的動能 解析:在把弓拉開過程中,運(yùn)動員做功把化學(xué)能轉(zhuǎn)化弓和弦彈性勢能,故A,B錯誤。在箭射出過程中,弓和弦的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能,故C正確,D錯誤。 5.一質(zhì)量為2 kg的滑塊,以4 m/s的速度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,滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?大小仍為4 m/s,在這段時間里水平力所做的功為(　A　) A.0 B.8 J C.16 J D.32 J 解析:水平力所做

4、的功等于滑塊動能變化,動能是標(biāo)量,其變化值與速度方向無關(guān),故做功為0。 6.子彈的速度為v,打穿一塊固定的木塊后速度剛好變?yōu)榱?。若木塊對子彈的阻力為恒力,那么當(dāng)子彈射入木塊的深度為其厚度的三分之一時,子彈的速度是(　D　) A.v B.v C.v D.v 解析:子彈的速度為v,打穿一塊固定的木塊后速度剛好變?yōu)榱?則有 -fd=-mv2 當(dāng)子彈射入木塊的深度為其厚度的三分之一時,子彈的速度是 -f=m-mv2 解得vx=v 故D正確。 7.幼兒園的小朋友在做滑梯游戲時,三個小朋友分別經(jīng)圖中A,B,C三條不同的路徑從滑梯的頂端滑到底端。設(shè)三位小朋友的體重相同,則比較三者的下滑過程

5、有(　D　) A.到達(dá)底端的速率一定相同 B.克服摩擦力做功一定相等 C.沿路徑C下滑時到達(dá)底端的速率最大 D.三條不同路徑重力做的功一定相等 解析:由于不能確定三個小朋友所受摩擦力的大小關(guān)系,故無法比較克服摩擦力做功的大小,也就無法比較到達(dá)底端的速率,故選項A,B,C均錯;重力做功只與初末位置的高度差有關(guān),與路徑無關(guān),選項D 正確。 8.人用手托著質(zhì)量為m的物體,從靜止開始沿水平方向運(yùn)動,前進(jìn)距離s后,速度為v(物體與手始終相對靜止),物體與人手掌之間的動摩擦因數(shù)為μ,則人對物體做的功為(　D　) A.mgs B.0 C.μmgs D.mv2 解析:人對物體做的功等于

6、物體動能的變化,故選項D正確。 9.質(zhì)量為m的小物塊,在與水平方向成α角的恒力F作用下,沿粗糙水平面運(yùn)動,物塊通過A點(diǎn)和B點(diǎn)的速度分別是vA和vB,物塊由A運(yùn)動到B的過程中,所發(fā)生的位移是l。設(shè)恒力F對物塊做功為W,以下說法中正確的是(　C　) A.W=m-m B.W=Fl C.W=Flcos α D.W=0 解析:小物塊受重力、支持力FN、恒力F、摩擦力Ff四個力作用,重力,支持力不做功,恒力F做正功,摩擦力Ff做負(fù)功,則W+WFf=m-m,故選項A錯誤;根據(jù)公式W=Flcos α可知選項C正確,B,D錯誤。 10.某同學(xué)用200 N的力將質(zhì)量為0.44 kg 的足球踢出,足球

7、以10 m/s的初速度沿水平草坪滾出60 m后靜止,則足球在水平草坪上滾動過程中克服阻力做的功是(　B　) A.4.4 J B.22 J C.132 J D.12 000 J 解析:根據(jù)動能定理,W克=mv2=×0.44×102 J=22 J,故選項B正確。 能力提高 11.如圖顯示跳水運(yùn)動員從離開跳板到入水前的過程。下列正確反映運(yùn)動員的動能Ek隨時間t變化的曲線圖是(忽略空氣阻力)(　C　) 解析:運(yùn)動員從離開跳板到入水前的過程中先減速后加速,且動能與時間之間是一種非線性關(guān)系,故C正確。 12.運(yùn)動員一般采用蹲踞式起跑,在發(fā)令槍響后,左腳迅速蹬離起跑器,在向前加速的

8、同時提升身體重心,如圖所示。假設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動員,在起跑時重心升高h(yuǎn),獲得的速度為v,在此過程中運(yùn)動員對自身做功為W,若不計其他阻力,則有(　C　) A.W=mv2 B.W+mgh=mv2 C.W-mgh=mv2 D.W+mv2=mgh 解析:起跑時重心升高,運(yùn)動員克服重力做功,故總功為W-mgh,則根據(jù)動能定理,選項C正確。 13.某人騎自行車在平直的路面上運(yùn)動。當(dāng)人停止蹬車后,阻力做功使自行車最終停止。在此過程中,下列關(guān)于克服阻力做的功W與人剛停止蹬車時自行車的速度v的Wv曲線中符合實際情況的是(　C　) 解析:根據(jù)動能定理有-W=0-mv2,則W=mv2,即選項

9、C正確。 14.某特技演員成功挑戰(zhàn)一項世界吉尼斯紀(jì)錄——駕駛汽車通過半徑為6.4 m、豎直平面內(nèi)的環(huán)形車道。在最后一次嘗試中,他的汽車以16 m/s的速度從最低點(diǎn)進(jìn)入車道,以速度10 m/s通過最高點(diǎn)。已知演員與汽車的總質(zhì)量為1 t,汽車可視為質(zhì)點(diǎn),則汽車在進(jìn)入車道從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過程中(　C　) A.在軌道最低點(diǎn)時,軌道受到的壓力為4×104 N B.在環(huán)形軌道運(yùn)動中,演員始終處于超重狀態(tài) C.只有汽車克服合力做的功小于9.6×104 J,才可能挑戰(zhàn)成功 D.最后一次嘗試的過程中機(jī)械能減小了5×104 J 解析:在軌道最低點(diǎn)時,有FN-mg=m,則FN=mg+=5×10

10、4 N,選項A錯誤;在環(huán)形軌道運(yùn)動中,演員在最低點(diǎn)處于超重狀態(tài),在最高點(diǎn)處于失重狀態(tài),選項B錯誤;汽車到達(dá)最高點(diǎn)的最小速度為v==8 m/s,只有到達(dá)最高點(diǎn)時速度不小于8 m/s,才可能挑戰(zhàn)成功,由動能定理可知,W合=mv2-m=-9.6×104 J,選項C正確;以最低處為重力勢能參考面,最低處的機(jī)械能E1=m=1.28×105 J,在最高點(diǎn)的機(jī)械能E2=m+ mg·2R=1.78×105 J,因此整個過程中機(jī)械能增加了5×104 J,選項D錯誤。 15.如圖所示,DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA滑動到頂點(diǎn)A時速度剛好為零。已知物體與路面之間的動摩擦因數(shù)處處相

11、同且不為零,軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接。如果斜面改為AC,讓該物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DCA滑動到A點(diǎn)且速度剛好為零,則物體具有的初速度(　B　) A.大于v0 B.等于v0 C.小于v0 D.決定于斜面的傾角 解析:根據(jù)動能定理有-mgh-WFf=0-m,其中WFf為物體在滑行過程中克服摩擦力做的功,WFf=μmgcos θ·xAB+μmg·xBD=μmg(xOB+xBD),即WFf只與滑過的水平方向距離有關(guān),即沿DBA和沿DCA兩軌道滑行過程中WFf相同,選項B正確。 16.如圖所示,豎直固定放置的斜面DE與一光滑的圓弧軌道ABC相連,C為切點(diǎn),圓弧軌道的半徑為R,斜面的傾角為θ

12、?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的滑塊從D點(diǎn)無初速下滑,滑塊可在斜面和圓弧軌道之間做往復(fù)運(yùn)動,已知圓弧軌道的圓心O與A,D在同一水平面上,滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,求: (1)滑塊第一次滑至左側(cè)弧上時距A點(diǎn)的最小高度差h; (2)滑塊在斜面上能通過的最大路程s。 解析:(1)滑塊從D到達(dá)左側(cè)最高點(diǎn)F經(jīng)歷DC,CB,BF三個過程,現(xiàn)以DF整個過程為研究過程,運(yùn)用動能定理得 mgh-μmgcos θ·=0,解得h=。 (2)通過分析可知,滑塊最終至C點(diǎn)的速度為0時對應(yīng)在斜面上的總路程最大, 由動能定理得 mgRcos θ-μmgcos θ·s=0,解得s=。 答案:(1)　(2) 17.

13、如圖所示是公路上的“避險車道”,車道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險。質(zhì)量m=2.0×103 kg的汽車沿下坡行駛,當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)剎車失靈的同時發(fā)動機(jī)失去動力,此時速度表示數(shù)v1=36 km/h,汽車?yán)^續(xù)沿下坡勻加速直行l(wèi)=350 m、下降高度h=50 m時到達(dá)“避險車道”,此時速度表示數(shù)v2=72 km/h。(g取 10 m/s2) (1)求從發(fā)現(xiàn)剎車失靈至到達(dá)“避險車道”這一過程汽車動能的變 化量; (2)求汽車在下坡過程中所受的阻力; (3)若“避險車道”與水平面間的夾角為17°,汽車在“避險車道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍,求汽車在“避險車道”

14、上運(yùn)動的最大位移(sin 17°≈0.3)。 解析:(1)由ΔEk=m-m, 得ΔEk=3.0×105 J。 (2)由動能定理mgh-Ffl=m-m, 得Ff==2×103 N。 (3)設(shè)向上運(yùn)動的最大位移是l′,由動能定理 -(mgsin 17°+3Ff)l′=0-m, 得l′=≈33.3 m。 答案:(1)3.0×105 J　(2)2×103 N　(3)33.3 m 18.某?？萍寂d趣小組設(shè)計了如圖所示的賽車軌道,軌道由水平直軌道AB、圓軌道BCD(B點(diǎn)與D點(diǎn)在同一水平面上但不重合)、水平直軌道DE、圓弧軌道EP和管道式圓弧軌道PF組成,整個軌道處在同一豎直面內(nèi),AB段粗

15、糙,其他軌道均光滑,EO2和FO3均沿豎直方向。已知R1= 0.5 m,R2=1.2 m,θ=60°。一遙控電動賽車(可視為質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量m=1 kg,其電動機(jī)額定輸出功率P=10 W,靜止放在A點(diǎn)。通電后,賽車開始向B點(diǎn)運(yùn)動,t0=5 s后關(guān)閉電源,賽車?yán)^續(xù)運(yùn)動,到達(dá)B點(diǎn)時速度vB=5 m/s。求:(g取10 m/s2) (1)賽車運(yùn)動到C點(diǎn)時的速度及其對軌道的壓力; (2)賽車克服阻力所做的功; (3)要使賽車沿軌道運(yùn)動到達(dá)F點(diǎn)水平飛出,且對管道F處的上壁無壓力,賽車的通電時間應(yīng)滿足的條件。(假定賽車關(guān)閉電源時仍處于AB軌道上,管道上下壁間距比小車自身高度略大) 解析:(1)從B

16、→C過程,根據(jù)動能定理可得 -mg·2R1=m-m 解得vC= m/s 在C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有 mg+FN=m, 解得FN=0。 (2)A→B過程,設(shè)賽車克服阻力所做的功為Wf 根據(jù)動能定理,則有Pt0-Wf=m 解得Wf=37.5 J。 (3)C→F過程,有-mg·(R2-2R1)=m-m 解得vF=1 m/s, 可知,在恰好能過C點(diǎn)的臨界情況下,賽車到達(dá)F點(diǎn)時速度為1 m/s。 而要使賽車在F點(diǎn)對管道上壁無壓力并從F點(diǎn)水平飛出, 在F點(diǎn)的速度應(yīng)滿足0≤vF≤= m/s 綜合上述結(jié)論,可得1 m/s≤vF≤ m/s A→F過程,有Pt-Wf-mg·R2=m 解得5 s≤t≤5.55 s。 答案:(1) m/s　0　(2)37.5 J　(3)　5 s≤t≤5.55 s - 8 -