高考物理复习课时训练 动能定理
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课时跟踪检测(二十) 动能定理的理解及应用一、立足主干知识,注重基础性和综合性1.静止在地面上的物体在不同合外力F 的作用下通过了相同的位移x 0,下列情况中物体在x 0位置时速度最大的是( )解析:选C F -x 图线与x 轴所围面积表示合外力F 所做的功,由动能定理可知,物体在x 0位置速度最大的情况一定对应F -x 图线与x 轴所围面积最大的情况,故C 正确。
2.(2023·新课标卷)无风时,雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。
一质量为m 的雨滴在地面附近以速率v 下落高度h 的过程中,克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g )( )A .0B .mgh C.12m v 2-mgh D.12m v 2+mgh 解析:选B 地面附近的雨滴做匀速运动,根据动能定理得mgh -W f =0,故雨滴克服空气阻力做功为mgh 。
故选B 。
3.如图所示,AB 为14圆弧轨道,BC 为水平直轨道,BC 恰好在B点与AB 相切,圆弧的半径为R ,BC 的长度也是R 。
一质量为m 的物体与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,它由轨道顶端A 从静止开始下滑,恰好运动到C 处停止,重力加速度为g ,那么物体在AB 段克服摩擦力所做的功为( )A.μmgR 2B.mgR 2C .mgRD .(1-μ)mgR解析:选D 设物体在AB 段克服摩擦力所做的功为W AB ,物体从A 到C 的全过程,根据动能定理有mgR -W AB -μmgR =0-0,所以W AB =mgR -μmgR =(1-μ)mgR ,故D 正确。
4.如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m 的小球A ,若将小球A 从弹簧的原长位置由静止释放,小球A 能够下降的最大高度为h 。
若将小球A 换为质量为3m 的小球B ,仍从弹簧原长位置由静止释放,则小球B 下降h 时的速度为(重力加速度为g ,不计空气阻力)( )A.2ghB.4gh3C.ghD.gh 2解析:选B 设小球A 下降h 的过程中克服弹簧弹力做功为W 1,根据动能定理,有mgh -W 1=0;小球B 下降过程,由动能定理,有3mgh -W 1=12·3m v 2-0。
高考物理动能与动能定理题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.滑板运动是极限运动的鼻祖,许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来.如图所示是滑板运动的轨道,BC 和DE 是两段光滑圆弧形轨道,BC 段的圆心为O 点、圆心角 θ=60°,半径OC 与水平轨道CD 垂直,滑板与水平轨道CD 间的动摩擦因数μ=0.2.某运动员从轨道上的A 点以v 0=3m/s 的速度水平滑出,在B 点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC ,经CD 轨道后冲上DE 轨道,到达E 点时速度减为零,然后返回.已知运动员和滑板的总质量为m =60kg ,B 、E 两点与水平轨道CD 的竖直高度分别为h =2m 和H =2.5m.求:(1)运动员从A 点运动到B 点过程中,到达B 点时的速度大小v B ; (2)水平轨道CD 段的长度L ;(3)通过计算说明,第一次返回时,运动员能否回到B 点?如能,请求出回到B 点时速度的大小;如不能,请求出最后停止的位置距C 点的距离. 【答案】(1)v B =6m/s (2) L =6.5m (3)停在C 点右侧6m 处 【解析】 【分析】 【详解】(1)在B 点时有v B =cos60︒v ,得v B =6m/s (2)从B 点到E 点有2102B mgh mgL mgH mv μ--=-,得L =6.5m (3)设运动员能到达左侧的最大高度为h ′,从B 到第一次返回左侧最高处有21'202B mgh mgh mg L mv μ--⋅=-,得h ′=1.2m<h =2 m ,故第一次返回时,运动员不能回到B 点,从B 点运动到停止,在CD 段的总路程为s ,由动能定理可得2102B mgh mgs mv μ-=-,得s =19m ,s =2L +6 m ,故运动员最后停在C 点右侧6m 处.2.如图所示,不可伸长的细线跨过同一高度处的两个光滑定滑轮连接着两个物体A 和B ,A 、B 质量均为m 。
2022年高考物理一轮复习课时作业第19讲动能定理第19讲 动能定理1.一质量为m 的小球用长为L 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平力作用下从平稳位置P 点缓慢地移动到Q 点,如图所示.则力F 所做的功为( )A .mgL cos θB .Fl cos θC .mgL (1-cos θ)D .FL sin θ【解析】由动能定理可知W -mgL (1-cos θ)=0,因此W =mgL (1-cos θ),选C. 【答案】C2.如图所示,DO 是水平面,AB 是斜面,初速度为v 0的物体从D 点动身沿DBA 滑到顶点A 时速度刚好为零,假如斜面改为AC ,让该物体从D 点动身沿DCA 滑到A 点且速度刚好为零.则物体具有的初速度(已知动摩擦因数处处相同,且不考虑拐角的阻碍)( )A .大于v 0B .等于v 0C .小于v 0D .决定于斜面的倾角【解析】物体沿DBA 滑到顶点A 的过程中,只有重力和摩擦力做功,由动能定理可知:-mgh -W f =0-12mv 2W f =μmgL DB +μmgL BA cos α=μmgL OD ,同理可知沿DCA 运动时,W f ′=μmgL OD ,因此第二种情形的初速度也为v 0.【答案】B 3.质量不等、但有相同动能的两物体,在动摩擦因数相同的水平地面上滑行直到停止.则下列说法正确的有( )A .质量大的物体滑行距离大B .质量小的物体滑行距离大C .质量大的物体滑行时刻长D .质量小的物体滑行时刻长【解析】物体的动能全部用来克服摩擦阻力做功,有E k =μmgl ,因此l =E kμmg ,质量小,滑行距离大.而t =va =2E km μg ,质量小,滑行时刻长.【答案】BD4.在离地面高度为h 处竖直向上抛出一质量为m 的物体,抛出时的速度为v 0,当它落到地面时的速度为v .用g 表示重力加速度,则在此过程中物体克服空气阻力做的功为( )A .mgh -12mv 2-12mv 20 B .-12mv 2-12mv 20-mgh C .mgh +12mv 20-12mv 2D .mgh +12mv 2-12mv 2【解析】空气阻力是变力,不能用功的定义求解.物块在运动过程中受到重力和空气的阻力,在整个过程中,重力做的功W G =mgh ,物体克服空气阻力做的功为W 1,依照动能定理有W G -W 1=12mv 2-12mv 20,整理得W 1=W G -12mv 2+12mv 20.【答案】C5.质量为m 的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F 的作用从静止起通过位移s 时的动能为E 1,当物体受水平力2F 作用,从静止开始通过相同位移s ,它的动能为E 2,则( )A. E 2=E 1B. E 2=2E 1C. E 2>2E 1D. E 1<E 2<2E 1【解析】物体在粗糙的水平面上通过位移s 的过程中,所受到的摩擦力不变,由动能定理可得:水平力为F 时,(F -f )s =E 1 水平力为2F 时,(2F -f )s =E 2则E 2=2(F -f )s +fs =2E 1+fs >2E 1. 【答案】C6.一质量m =2.0 kg 的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°的足够长的斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用运算机作出了小物块上滑过程的速度—时刻图线,如图甲所示.(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g =10 m/s 2)求:(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小. (2)小物块与斜面间的动摩擦因数. (3)小物块返回斜面底端时的动能.【解析】(1)由小物块上滑过程的速度—时刻图线可知:a =v t -v 0t =-8.0 m/s 2小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8.0 m/s 2. (2)如图乙所示,小物块受重力mg 、支持力F N 和摩擦力f 作用,沿斜面建立直角坐标系,有:-mg sin 37°-f =-maF N -mg cos 37°=0,f =μF N 代入数据解得:μ=0.25.(3)设物块冲上斜面所能达到的最高点与斜面底端的距离为s ,物块返回到斜面底端时的动能为E k .沿斜面运动全过程中依照动能定理,有:-2μmgs cos 37°=E k -12mv 20又s =v 0+v t 2t解得:E k =32 J.【答案】(1)8.0 m/s 2 (2)0.25 (3)32 J7.构建和谐型、节约型社会深得民心,遍布于生活的方方面面.自动充电式电动车确实是专门好的例子,电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接.在骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时,自行车就能够连通发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现有某人骑车以500 J 的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭自充电装置,让车自由滑行,其动能随位移变化的关系如图①所示;第二次启动自充电装置,其动能随位移变化的关系如图线②所示.则第二次向蓄电池所充的电能是( )A .200 JB .250 JC .300 JD .500 J【解析】设自行车与路面的摩擦阻力为F f ,由图可知,关闭自动充电装置时,由动能定理得:0-E k0=-F f ·x 1,可得F f =50 N ,启动自充电装置后,自行车向前滑行时用于克服摩擦力做的功为:W =F f x 2=300 J ,设克服电磁阻力做的功为W ′,由动能定理得:-W ′-W =0-E k0,可得W ′=200 J.【答案】A8.如图所示,质量为m 的小车在水平恒力F 推动下,从山坡(粗糙)底部A 处由静止起运动至高为h 的坡顶B ,获得速度为v ,AB 之间的水平距离为x ,重力加速度为g .下列说法正确的是( )A .小车克服重力所做的功是mghB .合外力对小车做的功是12mv 2C .推力对小车做的功是12mv 2+mgh D .阻力对小车做的功是12mv 2+mgh -Fx【解析】小车克服重力做的功W =Gh =mgh ,A 选项正确;由动能定理知小车受到的合力做的功等于小车动能的增加,W 合=ΔE k =12mv 2,B 选项正确;由动能定理有:W 合=W 推+W 重+W 阻=12mv 2,因此推力做的功W 推=12mv 2-W 阻-W 重=12mv 2+mgh -W 阻,C 选项错误;阻力对小车做的功W 阻=12mv 2-W 推-W 重=12mv 2+mgh -Fx ,D 选项正确.【答案】ABD9.如图所示,一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8 m 处自由滑下,当下滑到距离坡底s 1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斜坡(不计通过坡底时的机械能缺失),当上滑到距离坡底s 2处时,运动员的动能和势能又相等,上滑的最大距离为4 m .关于那个过程,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 .s 1<4 m ,s 2>2 mD .s 1>4 m ,s 2<2 m【解析】依照动能定理知重力和摩擦力做的总功等于运动员动能的变化,B 项正确;下滑过程中,重力做正功,假设没有摩擦力,在中点动能与重力势能应相等;由于摩擦力做负功,因此动能与重力势能相等的点在中点下面;上升过程中,动能减小一半,但没有全部转化为势能,故动能和势能相等的点在中点的上方,因此C 项正确.【答案】BC10.如图所示,ABCD 为一竖直平面的轨道,其中BC 水平,A 点比BC 高出H =10 m ,BC 长1 m ,AB 和CD 轨道光滑.一质量为1 kg 的物体从A 点以4 m/s 的速度开始运动,通过BC 后滑到高出C 点h =10.3 m 的D 点速度为零.求:(取g =10 m/s 2)(1)物体与BC 轨道的动摩擦因数. (2)物体第5次通过B 点时的速度. (3)物体最后停止的位置(距B 点).【解析】(1)分析从A 到D 过程,由动能定理得: -mg (h -H )-μmgs BC =0-12mv 21解得:μ=0.5.(2)物体第5次通过B 点时,物体在BC 上滑动了4次,由动能定理得: mgH -μmg ·4s BC =12mv 22-12mv 21 解得:v 2=411 m/s≈13.3 m/s. (3)分析整个过程,由动能定理得: mgH -μmgs =0-12mv 21解得:s =21.6 m因此物体在轨道上来回了20次后,还有1.6 m ,故离B 的距离为:d =2 m -1.6 m =0.4 m.【答案】(1)0.5 (2)13.3 m/s (3)0.4 m11.图示是游乐园内某种过山车的示意图.图中半径分别为R 1=2.0 m 和R 2=8.0 m 的两个光滑圆形轨道固定在倾角θ=37°的斜轨道面上的A 、B 两点.已知两圆形轨道的最高点C 、D 均与P 点平齐,圆形轨道与斜轨道之间平滑连接.现使小车(可视为质点)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μ=16,g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(1)若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点C ,则它在P 点的初速度应为多大?(2)若小车在P 点的初速度为15 m/s ,则小车能否安全通过两个圆形轨道?试通过分析论证之.【解析】(1)设小车通过C 点时的临界速度为v 1,则:mg =mv 21R 1设P 、A 两点间的距离为L 1,由几何关系可得:L 1=R 11+cos θsin θ小车从P 运动到C ,依照动能定理,有: -μmgL 1cos θ=12mv 21-12mv 20解得:v 0=6 m/s.(2)设P 、B 两点间的距离为L 2,由几何关系可得:L 2=R 21+cos θsin θ设小车能安全通过这两个圆形轨道,在D 点的临界速度为v 2,则:mg =mv 22R 2设D 点临界速度对应的P 点的初速度为v 0′,小车从P 运动到D ,依照动能定理,有: -μmgL 2cos θ=12mv 22-12mv 0′2解得:v 0′=12 m/s因为v 0=12 m/s<15 m/s ,因此小车能安全通过两个圆形轨道. 【答案】(1)6 m/s (2)能安全通过两个圆形轨道。
完整版)高中物理动能定理典型练习题(含答案)1.正确答案是D。
对于一个物体来说,只有在速度大小(速率)发生变化时,它的动能才会改变。
速度的变化是一个矢量,它可以完全由于速度方向的变化而引起,例如匀速圆周运动。
速度变化的快慢是指加速度,加速度大小与速度大小之间没有必然的联系。
2.一个物体从高度为H的地方自由落体,落到高度为h的沙坑中停止。
假设物体的质量为m,重力加速度为g,根据动能定理,当物体速度为v时,mgH = 1/2mv^2,因此v =sqrt(2gH)。
在沙坑中,重力做正功,阻力做负功,根据动能定理,1/2mv^2 - Fh = mgh,其中F为物体在沙坑中受到的平均阻力。
解方程得到F = (H + h)mg / (gh)。
3.一个物体沿一曲面从A点无初速度滑下,滑至曲面的最低点B时,下滑高度为5m,物体质量为1kg,速度为6m/s。
假设物体在滑行过程中克服了摩擦力,设摩擦力为F,根据动能定理,mgh - W = 1/2mv^2,其中W为物体克服阻力所做的功。
解方程得到W = 32J。
课后创新演练:1.滑块的质量为1kg,初速度为4m/s,水平力方向向左,大小未知。
在一段时间内,水平力方向变为向右,大小不变为未知。
根据动能定理,水平力所做的功等于滑块动能的变化量,即1/2mv^2 - 1/2mu^2,其中v和u分别为滑块在水平力作用下的末速度和初速度。
根据题意,v = u = 4m/s,解方程得到水平力所做的功为16J。
2.两个物体的质量之比为1:3,高度之比也为1:3.根据动能定理,物体的动能等于1/2mv^2,其中v为物体的速度。
假设两个物体在落地时的速度分别为v1和v2,则v1 : v2 =sqrt(h1) : sqrt(h2),其中h1和h2分别为两个物体的高度。
因此,v1^2 : v2^2 = h1 : h2 = 1 : 9,即它们落地时的动能之比为1:9.3.物体沿长为L的光滑斜面下滑,速度达到末速度的一半时,物体沿斜面下滑的距离为L。
高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,轨道ABC 被竖直地固定在水平桌面上,A 距水平地面高H =0.75m ,C 距水平地面高h =0.45m 。
一个质量m =0.1kg 的小物块自A 点从静止开始下滑,从C 点以水平速度飞出后落在地面上的D 点。
现测得C 、D 两点的水平距离为x =0.6m 。
不计空气阻力,取g =10m/s 2。
求(1)小物块从C 点运动到D 点经历的时间t ; (2)小物块从C 点飞出时速度的大小v C ;(3)小物块从A 点运动到C 点的过程中克服摩擦力做的功。
【答案】(1) t=0.3s (2) v C =2.0m/s (3)0.1J 【解析】 【详解】(1)小物块从C 水平飞出后做平抛运动,由212h gt = 得小物块从C 点运动到D 点经历的时间20.3ht g==s (2)小物块从C 点运动到D ,由C x v t = 得小物块从C 点飞出时速度的大小C xv t==2.0m/s (3)小物块从A 点运动到C 点的过程中,根据动能定理 得()2102f C mg Hh W mv -+=- ()212f C W mv mg Hh =--= -0.1J 此过程中克服摩擦力做的功f f W W '=-=0.1J2.某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53°,长为L 1=7.5m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC 相连,然后在C 处连接一个竖直的光滑圆轨道.如图所示.高为h =0.8m 光滑的平台上有一根轻质弹簧,一端被固定在左面的墙上,另一端通过一个可视为质点的质量m =1kg 的小球压紧弹簧,现由静止释放小球,小球离开台面时已离开弹簧,到达A 点时速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与AB 间的动摩擦因数为μ=0.5,g 取10m/s 2,sin53°=0.8.求:(1)弹簧被压缩时的弹性势能; (2)小球到达C 点时速度v C 的大小;(3)小球进入圆轨道后,要使其不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件. 【答案】(1)4.5J ;(2)10m/s ;(3)R ≥5m 或0<R ≤2m 。
第课时动能动能定理【测控导航】知识点题号1.动能定理的理解1、5、62.用动能定理求变力的功2、4、83.动能定理的基本应用3、7、94.用动能定理求解多过程问题10、11、121.如图所示,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v A和v B,物块由A运动到B点的过程中,力F对物块做的功W为( B )A.W>m-mB.W=m-mC.W=m-mD.由于F的方向未知,W无法求出解析:对物块由动能定理得:W=m-m,故B正确.2. (2012上海复旦、交大、华师大附中三校联考)如图所示,质量为m的物体静置在水平光滑的平台上,系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮,由地面上的人以速度v0向右匀速拉动,设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向夹角为45°处,在此过程中人所做的功为( C )A. B.C. D.m解析:人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向夹角为45°处,沿绳方向的速度v=v0cos 45°=,故质量为m的物体速度等于,对物体由动能定理可知,在此过程中人所做的功为,故选项C正确.3.两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质量之比m1∶m2=1∶2,速度之比v1∶v2=2∶1.当两车急刹车后,甲车滑行的最大距离为l1,乙车滑行的最大距离为l2,设两车与路面间的动摩擦因数相等,不计空气阻力,则( D )A.l1∶l2=1∶2B.l1∶l2=1∶1C.l1∶l2=2∶1D.l1∶l2=4∶1解析:由动能定理,对两车分别列式-μm1gl1=0-m1,-μm2gl2=0-m2,联立得l1∶l2=4∶1,故D正确.4.(2012福州调研)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( D )A.mgsB.0C.μmgsD.mv2解析: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,静摩擦力对物体做的功即为人对物体做的功W=mv2.5.某物体同时受到两个在同一直线上的力F1、F2的作用,由静止开始做直线运动,力F1、F2与位移s的关系图象如图所示,在物体开始运动后的前4 m内,物体具有最大动能时对应的位移是( A )A.2 mB.1 mC.3 mD.4 m解析:由题图知s=2 m时,F合=0,此前F合做正功,此后F合做负功,故s=2 m时物体动能最大.A正确.6.如图所示,质量相等的物体A和物体B与地面间的动摩擦因数相等,在力F的作用下,一起沿水平地面向右移动s,则( B )A.摩擦力对A、B做功相等B.A、B动能的增量相同C.F对A做的功与F对B做的功相等D.合力对A做的功与合力对B做的功不相等解析:因F斜向下作用在物体A上,A、B受的摩擦力不相同,因此,摩擦力对A、B做的功不相等,A 错误;但A、B两物体一起运动,速度始终相同,故A、B动能增量一定相同,B正确;F不作用在B 上,因此力F对B不做功,C错误;合力对物体做的功应等于物体动能的增量,故D错误.7.(2012重庆调研)如图所示,斜面AB、DB动摩擦因数相同.可视为质点的物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端,下列说法正确的是( B )A.物体沿斜面DB滑动到底端时动能较大B.物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大C.物体沿斜面DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多D.物体沿斜面AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多解析:已知斜面AB、DB动摩擦因数相同,设斜面倾角为θ,底边为x,斜面长度L=,物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端,由动能定理有mgh-μmgLcos θ=mv2,即mgh-μmgx=mv2可知物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大,故选项A错误,选项B正确;物体沿斜面滑动过程中克服摩擦力做的功W f=μmgLcos θ=μmgx相同,故选项C、D错误.8.如图所示,一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中(容器固定)由静止开始自边缘上的A 点滑下,到达最低点B时,它对容器的正压力为N.重力加速度为g,则质点自A滑到B的过程中,摩擦力对其所做的功为( A )A.R(N-3mg)B.R(3mg-N)C.R(N-mg)D.R(N-2mg)解析:质点到达最低点B时,根据牛顿第二定律有N'-mg=m,N'=N,根据动能定理,质点自A滑到B的过程中有W f+mgR=mv2,故摩擦力对其所做的功W f=RN-mgR.故A正确.9.(2012新疆模拟)在新疆旅游时,最刺激的莫过于滑沙运动.某人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线下滑到斜面底端时,速度为2v0,设人下滑时所受阻力恒定不变,沙坡长度为L,斜面倾角为α,人的质量为m,滑沙板质量不计,重力加速度为g,则下列说法错误的是( A ) A.若人在斜面顶端被其他人推了一把,沿斜面以v0的初速度下滑,则人到达斜面底端时的速度大小为3v0B.若人在斜面顶端被其他人推了一把,沿斜面以v0的初速度下滑,则人到达斜面底端时的速度大小为v0C.人沿沙坡下滑时所受阻力f=mgsin α-2m/LD.人在下滑过程中重力功率的最大值为2mgv0sin α解析:对人进行受力分析如图所示,根据匀变速直线运动的规律有(2v0)2-0=2aL,-=2aL,可解得v1=v0,所以选项A错误,B正确;根据动能定理有mgLsin α-fL=m(2v0)2,可解得f=mgsin α-2m/L,选项C正确;重力功率的最大值为P m=2mgv0sin α,选项D正确.10.如图所示,斜面高h,质量为m的物块,在沿斜面向上的恒力F作用下,能匀速沿斜面向上运动,若把此物块放在斜面顶端,在沿斜面向下同样大小的恒力F作用下物块由静止向下滑动,滑至底端时其动能的大小为( B )A.mghB.2mghC.2FhD.Fh解析:物块匀速向上运动,即向上运动过程中物块的动能不变,由动能定理知物块向上运动过程中外力对物块做的总功为0,即W F-mgh-W f=0,物块向下运动过程中,恒力F与摩擦力对物块做功与上滑过程中相同,设滑至底端时的动能为E k,由动能定理W F+mgh-W f=E k-0,联立以上两式解得:E k=2mgh,B正确.11.(2012福州调研)跳水的过程可简化为:运动员将跳板向下压到最低点C,跳板反弹将运动员上抛到最高点A,然后做自由落体运动,竖直落入水中.如果将运动员视为质点,且已知运动员的质量为m,重力加速度为g,AB间、BC间和B与水面间的竖直距离分别为h1、h2、h3,如图所示.试求:(1)运动员从A点下落到水面的时间和她入水时的速度大小;(2)跳板反弹过程中对运动员所做的功W.解析:(1)运动员从最高点A到水面的时间由h1+h3=gt2得t=从A点下落到水面,根据动能定理,有mg(h1+h3)=mv2(由运动学公式v2=2g(h1+h3)求解同样给分)解得入水速度大小为 v=.(2)从C到A对运动员运用动能定理,有W-mg(h1+h2)=0-0解得W=mg(h1+h2).答案:(1)(2)mg(h1+h2)12. (2013唐山一中检测)如图所示,水平传送带的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小.传送带的运行速度为v0=6 m/s,将质量m=1.0 kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带A端,传送带长度为L=12.0 m,“9”字全高H=0.8 m,“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2 m,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10 m/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时对轨道作用力的大小和方向;(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).解析:(1)在传送带上加速运动时,由牛顿第二定律μmg=ma得a=μg=3 m/s2加速到与传送带达到共速所需要的时间t==2 s前2 s内的位移x1=at2=6 m之后滑块做匀速运动的位移x2=L-x1=6 m所用的时间t2==1 s,故t=t1+t2=3 s.(2)滑块由B到C的过程中由动能定理得-mgH=m-m在C点,轨道对滑块的弹力与其重力的合力为其做圆周运动提供向心力,设轨道对滑块的弹力方向竖直向下,由牛顿第二定律得F N+mg=m,解得F N=90 N,方向竖直向下,由牛顿第三定律得,滑块对轨道的压力大小 90 N,方向竖直向上.(3)滑块从B到D的过程中由动能定理得-mg(H-2R)=m-mv02在P点v y=,又h=,故h=1.4 m.答案:(1)3 s (2)90 N 竖直向上(3)1.4 m。
动能和动能定理--高一物理专题练习(内容+练习)一、动能的表达式1.表达式:E k=12m v2.2.单位:与功的单位相同,国际单位为焦耳,符号为J.3.标矢性:动能是标量,只有大小,没有方向.二、动能定理1.内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化.2.表达式:W=12m v22-12m v12.如果物体受到几个力的共同作用,W即为合力做的功,它等于各个力做功的代数和.3.动能定理既适用于恒力做功的情况,也适用于变力做功的情况;既适用于直线运动,也适用于曲线运动.三.对动能定理的理解(1)在一个过程中合外力对物体做的功或者外力对物体做的总功等于物体在这个过程中动能的变化.(2)W与ΔE k的关系:合外力做功是物体动能变化的原因.①合外力对物体做正功,即W>0,ΔE k>0,表明物体的动能增大;②合外力对物体做负功,即W<0,ΔE k<0,表明物体的动能减小;如果合外力对物体做功,物体动能发生变化,速度一定发生变化;而速度变化动能不一定变化,比如做匀速圆周运动的物体所受合外力不做功.③如果合外力对物体不做功,则动能不变.(3)物体动能的改变可由合外力做功来度量.一、单选题1.如图所示,在光滑水平面上小物块在水平向右恒力1F作用下从静止开始向右运动,经时间t撤去1F,同时在小物块上施加水平向左的恒力2F,再经2t物块回到出发点,此时小物块的动能为k E,则以下说法正确的是()A .2145F F =B .12F F =C .1F 做的功为k49E D .2F 做功的为kE 【答案】C【解析】AB .设第一阶段的加速度为1a ,第二阶段的加速度为2a ,从静止出发到回到出发点对两个阶段列方程22112112422a t a t t a t ⎛⎫=-⋅- ⎪⎝⎭解得1254a a =根据牛顿第二定律得2154F F =故AB 错误;CD .由于12:4:5F F =所以二者做功之比为12:4:5W W =二者做功之和等于k E ,所以1F 做的功为k 49E ,2F 做的功为k 59E ,故C 正确,D 错误。
高考物理一轮复习 专项训练 物理动能与动能定理及解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示,水平地面上一木板质量M =1 kg ,长度L =3.5 m ,木板右侧有一竖直固定的四分之一光滑圆弧轨道,轨道半径R =1 m ,最低点P 的切线与木板上表面相平.质量m =2 kg 的小滑块位于木板的左端,与木板一起向右滑动,并以0v 39m /s 的速度与圆弧轨道相碰,木板碰到轨道后立即停止,滑块沿木板冲上圆弧轨道,后又返回到木板上,最终滑离木板.已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,g 取10 m/s 2.求: (1)滑块对P 点压力的大小;(2)滑块返回木板上时,木板的加速度大小; (3)滑块从返回木板到滑离木板所用的时间.【答案】(1)70 N (2)1 m/s 2 (3)1 s 【解析】 【分析】 【详解】(1)滑块在木板上滑动过程由动能定理得:-μ1mgL =12mv 2-1220mv 解得:v =5 m/s在P 点由牛顿第二定律得:F -mg =m 2v r解得:F =70 N由牛顿第三定律,滑块对P 点的压力大小是70 N (2)滑块对木板的摩擦力F f 1=μ1mg =4 N 地面对木板的摩擦力 F f 2=μ2(M +m )g =3 N对木板由牛顿第二定律得:F f 1-F f 2=Ma a =12f f F F M-=1 m/s 2(3)滑块滑上圆弧轨道运动的过程机械能守恒,故滑块再次滑上木板的速度等于v =5 m/s 对滑块有:(x +L )=vt -12μ1gt 2 对木板有:x =12at 2解得:t =1 s 或t =73s(不合题意,舍去) 故本题答案是: (1)70 N (2)1 m/s 2 (3)1 s 【点睛】分析受力找到运动状态,结合运动学公式求解即可.2.儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。
第二节 动能定理一、单项选择题1.(2011年东莞模拟)如图所示,质量为m 的物块,在恒力F 的作用下,沿光滑水平面运动,物体通过A 点和B 点的速度分别是v A 和v B ,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 >12m v 2B -12m v 2A B .W =12m v 2B -12m v 2A C .W =12m v 2A -12m v 2BD .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 =12m v 2B -12m v 2A ,故选项B 正确. 2.(2009年高考全国卷Ⅱ)以初速度v 0竖直向上抛出一质量为m 的小物体.假定物块所受的空气阻力f 大小不变.已知重力加速度为g ,则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为( )A.v 202g (1+f mg )和v 0mg -f mg +fB.v 202g (1+f mg)和v 0mg mg +f C.v 202g (1+2f mg)和v 0mg -f mg +f D.v 202g (1+2f mg )和v 0mg mg +f 解析:选A.上升的过程由牛顿第二定律得:mg +f =ma 1,由运动学知识得:v 20=2a 1h ,联立解得:h =v 202g (1+f mg).下落的过程中由牛顿第二定律得:mg -f =ma 2,由运动学知识得:v 2=2a 2h ,将a 2和h 代入可得:v =v 0mg -fmg +f ,故A 正确.3.(2010年高考福建卷)如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t =0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F 随时间t 变化的图象如图乙所示,则( )A .t 1时刻小球动能最大B .t 2时刻小球动能最大C .t 2~t 3这段时间内,小球的动能先增大后减小D .t 2~t 3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析:选C.0~t 1时间内小球做自由落体运动,落到弹簧上并往下运动的过程中,小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上,故小球先加速后减速,t 2时刻到达最低点,动能为0,A 、B 错;t 2~t 3时间内小球向上运动,合力方向先向上后向下,小球先加速后减速,动能先增加后减少,C 对;t2~t 3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能,D 错.4.(2011年广东珠海调研)如图所示,一个小环沿竖直放置的光滑圆环轨道做圆周运动.小环从最高点A (初速度为零)滑到最低点B 的过程中,小环线速度大小的平方v 2随下落高度h 的变化图象可能是图中的( )解析:选B.考虑环下降过程中受到的各个力的做功情况,重力做正功,圆环对小环的支持力始终与小环运动方向垂直,不做功,由动能定理ΔE k =12m v 2=mgh ,v 2与h 的关系为线性关系,又因h =0时,v =0.所以图象过原点,只有B 符合条件,故选B.二、双项选择题5.(2011年广州一模)质量为1 kg 的物体以某一初速度在水平地面上滑行,由于受到地面摩擦阻力作用,其动能随位移变化的图线如图所示,g 取10 m/s 2,则物体在水平地面上( )A .所受合外力大小为5 NB .滑行的总时间为4 sC .滑行的加速度大小为1 m/s 2D .滑行的加速度大小为2.5 m/s 2解析:选BD.物体初动能为50 J(初速度为10 m/s),在摩擦力作用下滑动20 m 后动能为零,根据动能定理得所受合外力为2.5 N ,A 错;由牛顿第二定律知物体加速度大小为2.5m/s 2,C 错D 对;时间t =v 0a=4 s ,B 对. 6.(2011年广东六校联考)一物体沿斜面向上运动,运动过程中质点的机械能E 与竖直高度h 关系的图象如图所示,其中O ~h 1过程的图线为水平线,h 1~h 2过程的图线为倾斜直线.根据该图象,下列判断正确的是( )A .物体在O ~h 1过程中除重力外不受其他力的作用B .物体在O ~h 1过程中只有重力做功其他力不做功C .物体在h 1~h 2过程中合外力与速度的方向一定相反D .物体在O ~h 2过程中动能可能一直保持不变解析:选BC.O ~h 1过程的图线为水平线,说明物体的机械能不变,即没有除重力以外的其他力做功,而并非一定不受其他力作用,故A 错误B 正确;在h 1~h 2过程中由于物体的机械能减小,重力势能增加,只能是动能减小,即合外力与速度方向相反,故C 正确;在O ~h 2过程中物体的机械能减小,重力势能增大,动能只能减小不可能保持不变,故D 错误.7.(2011年江苏省高三统一考试)如图所示,一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动,当物体从M 点运动到N 点时,其速度方向恰好改变了90°,则物体在M 点到N 点的运动过程中,下列判断正确的是( )A .力对物体先做负功后做正功B .物体的速度不断减小C .物体的动能先减小后增大D .物体的动能先增大后减小解析:选AC.物体在v M 方向的速度逐渐变为零,说明物体受到的力在v M 的反方向上有分力,同时物体受的力在垂直于v M 向右的方向上也有分力,所以物体所受恒力的方向与v M 的方向成钝角,故力对物体先做负功后做正功,物体的动能先减小后增大.故选AC.8.用大于物体重力的恒力F 作用于质量为m 的物体上,使物体由静止开始竖直向上提升,已知物体上升h 时的速度大小为v ,则此过程中( )A .恒力F 对物体所做的功为FhB .恒力F 对物体所做的功为mgh -12m v 2 C .重力对物体所做的功为mghD .合外力对物体所做的功为12m v 2 解析:选AD.由恒力做功的定义W =F ·s cos θ知A 选项正确.根据动能定理,合外力做功等于物体动能的变化,故D 项正确.三、非选择题9.如图所示,一个质量为m 的小球拴在钢绳的一端,另一端施加大小为F 1的拉力作用,使小球在水平面上做半径为R 1的匀速圆周运动,今将力的大小改变为F 2,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R 2.求小球运动的半径由R 1变为R 2的过程中拉力对小球做的功.解析:设半径为R 1和R 2时小球做圆周运动的线速度大小分别为v 1和v 2,由向心力公式得F 1=m v 21R 1① F 2=m v 22R 2② 由动能定理得:W =12m v 22-12m v 21③ 由①②③得:W =12(F 2R 2-F 1R 1). 答案:12(F 2R 2-F 1R 1)10.如图所示,AB 是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD 是光滑的圆弧轨道,AB 恰好在B 点与圆弧相切,圆弧的半径为R .一个质量为m的物体(可以看成质点)从直轨道上的P 点由静止释放,结果它能在两轨道间做往返运动.已知P 点与圆弧的圆心O 等高,物体与轨道AB 间的动摩擦因数为μ.求:(1)物体做往返运动的整个过程中在AB 轨道上通过的总路程;(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E 时,对圆弧轨道的压力;(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D ,释放点距B 点的距离L ′应满足什么条件?解析:(1)摩擦力对物体始终做负功,故物体最终在圆心角为2θ的圆弧上做往复运动. 设物体在AB 轨道上通过的总路程为x ,则全程应用动能定理,得:mgR cos θ-μmg ·cos θ·x =0解得:x =R μ. (2)最终当物体通过圆弧最低点E 时,设速度为v E ,在E 点:F N -mg =m v 2E R① 从B →E 由动能定理,得:mgR (1-cos θ)=12m v 2E② ①②两式联立,得:F N =(3-2cos θ)mg由牛顿第三定律得物体对轨道的压力为(3-2cos θ)mg .(3)若物体刚好到达D 点,设速度为v D ,则mg =m v 2D R③ 对全过程由动能定理,得:mgL ′sin θ-μmg cos θ·L ′-mgR (1+cos θ)=12m v 2D④ ③④联立得L ′=3+2cos θ2(sin θ-μcos θ)R . 答案:(1)R μ(2)(3-2cos θ)mg (3)3+2cos θ2(sin θ-μcos θ)·R1.(2010年高考江苏卷)如图所示,平直木板AB 倾斜放置,板上的P 点距A 端较近,小物块与木板间的动摩擦因数由A 到B 逐渐减小.先让物块从A 由静止开始滑到B .然后,将A 着地,抬高B ,使木板的倾角与前一过程相同,再让物块从B 由静止开始滑到A .上述两过程相比较,下列说法中一定正确的有( )A .物块经过P 点的动能,前一过程较小B .物块从顶端滑到P 点的过程中因摩擦产生的热量,前一过程较少C .物块滑到底端的速度,前一过程较大D .物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长解析:选AD.前一过程,从A 到P ,所受摩擦力较大,下滑加速度较小,位移较小,故在P 点的动能较小;后一过程,从B 到P ,下滑加速度较大,位移较大,故在P 点的动能较大,所以A 正确;两过程中,前者摩擦力大,位移小,后者摩擦力小,位移大,无法比较产生热量的大小,故B 不正确;物块滑到底端的两过程合外力做的功相同,根据动能定理,滑到底端速度相等,即C 不正确;由牛顿第二定律,结合两次加速度变化特点,两次v -t 图象如图所示,位移相等,故前一过程时间较长,D 正确.2.(2011年湖北宜昌高三质检)如图甲所示为游乐场中过山车的实物图片,图乙是过山车的模型图.在模型图中,半径分别为R 1=2.0 m 和R 2=8.0 m 的两个光滑圆形轨道,固定在倾角为α=37°的倾斜直轨道平面上的Q 、Z 两点,且两圆形轨道的最高点A 、B 均与P 点平齐,圆形轨道与斜直轨道之间圆滑连接.现使小车(视作质点)从P 点以一定的初速度沿斜直轨道向下运动.已知斜直轨道与小车间的动摩擦因数为μ=124,g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:(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10 m/s ,则小车能否安全通过两个圆形轨道?解析:(1)设小车经过A 点时的临界速度为v 1,根据牛顿第二定律有mg =m v 21R 1设Q 点与P 点高度差为h 1,PQ 间距离为L 1,则L 1=R 1(1+cos α)sin α设小车在P 点的初速度为v 01,从P 点到A 点的过程中,由动能定理得-(μmg cos α)L 1=12m v 21-12m v 201解得v 01=2 6 m/s =4.89 m/s.(2)设Z 点与P 点高度差为h 2,PZ 间距离为L 2.则L 2=R 2(1+cos α)sin α小车能安全通过两个圆形轨道的临界条件,是在B 点速度为v 2时,由牛顿第二定律知,小车满足mg =m v 22R 2设小车在P 点的初速度为v 02,从P 点到B 点的过程中,由动能定理得:-μmg cos αL 2=12m v 22-12m v 202 解得:v 02=4 6 m/s =9.80 m/s因为4 2 m/s <10 m/s ,故能安全通过两圆形轨道. 答案:(1)4.89 m/s (2)能。