【走向高考】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 第2講 動(dòng)能動(dòng)能定理

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1、第5章 第2講 一、選擇題 1．在2020年亞運(yùn)會(huì)田徑比賽上，設(shè)某運(yùn)動(dòng)員臂長(zhǎng)為L(zhǎng)，將質(zhì)量為m的鉛球推出，鉛球出手的速度大小為v0，方向與水平方向成30°角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是(　　) A.　　　　　　 B．mgL＋mv02 C.mv02 D．mgL＋mv02. [答案]　A [解析]　設(shè)運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球做功為W，由動(dòng)能定理W－mgLsin30°＝mv02，所以W＝mgL＋mv02. 2．(2020·陜西名校聯(lián)考)物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖所示．下列表述正確的是(　　) A．在0～2s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功 B．在1～2s內(nèi)，合

2、外力不做功 C．在0～3s內(nèi)，合外力做功為零 D．在0～1s內(nèi)比1～3s內(nèi)合外力做功快 [答案]　CD [解析]　根據(jù)物體的速度圖象和動(dòng)能定理可知在0～2s內(nèi)物體先加速后減速，合外力先做正功后做負(fù)功，A錯(cuò)；根據(jù)動(dòng)能定理得0～3s內(nèi)合外力做功為零，1～2s內(nèi)合外力做負(fù)功，C對(duì)，B錯(cuò)；在0～1s 內(nèi)比1～3s內(nèi)合外力做功快，D對(duì)． 3．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平長(zhǎng)直桿上，環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度v0，同時(shí)對(duì)環(huán)施加一個(gè)豎直向上的作用力F，并使F的大小隨環(huán)的速度的大小變化，兩者關(guān)系為F＝kv，其中k為常數(shù)，則環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦所做的功的大小不可能

3、為(　　) A. B．0 C.＋ D.－ [答案]　C [解析]　若圓環(huán)最終靜止，則－Wf＝0－，Wf＝，A可能；若圓環(huán)剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，mg＝F＝kv0，圓環(huán)一直做勻速運(yùn)動(dòng)，克服摩擦所做的功為零，B可能；若圓環(huán)最終做勻速運(yùn)動(dòng)，mg＝F＝kv，v＝，則－Wf＝－，化簡(jiǎn)得Wf＝－，D可能，C不可能． 4．(2020·西安地區(qū)名校聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員從左側(cè)斜坡距離坡底8m處自由滑下，當(dāng)下滑到距離坡底s1處時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能相等(以坡底為參考平面)；到坡底后運(yùn)動(dòng)員又靠慣性沖上右側(cè)斜坡(不計(jì)經(jīng)過(guò)坡底時(shí)的機(jī)械能損失)，當(dāng)上滑到距離坡底s2處時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和勢(shì)

4、能又相等，上滑的最大距離為4m.關(guān)于這個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化 B．重力和摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的總功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化 C．s1<4m，s2>2m D．s1>4m，s2<2m [答案]　BC [解析]　根據(jù)功能關(guān)系可知，重力以外的力(摩擦力)做功等于物體機(jī)械能的變化，故A項(xiàng)錯(cuò)；由動(dòng)能定理可知，外力對(duì)運(yùn)動(dòng)員所做的總功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化，B項(xiàng)正確；若無(wú)摩擦力做功，運(yùn)動(dòng)員到距底端4m處動(dòng)能與勢(shì)能相等，由于摩擦力做功，重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，另一部分轉(zhuǎn)化為熱，所以s1<4m；同理，上滑過(guò)程中，動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，另一

5、部分轉(zhuǎn)化為熱，所以運(yùn)動(dòng)員上升超過(guò)一半長(zhǎng)度時(shí)重力勢(shì)能與動(dòng)能才可能相等，C項(xiàng)正確． 5．如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一物體向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面．設(shè)物體在斜面最低點(diǎn)A的速度為v，壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短，C點(diǎn)距地面高度為h，則從A到C的過(guò)程中彈簧彈力做功是(　　) A．mgh－mv2 B.mv2－mgh C．－mgh D．－(mgh＋mv2) [答案]　A [解析]　由A到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理可得： －mgh＋W＝0－mv2 所以W＝mgh－mv2，所以A正確． 6．(2020·馬鞍山市質(zhì)檢)足夠長(zhǎng)的水平傳送帶始終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，

6、某時(shí)刻放上一個(gè)小物體，質(zhì)量為m，初速度大小也是v，但方向與傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向相反，最后小物體的速度與傳送帶相同．在小物體與傳送帶間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)摩擦力對(duì)小物體做的功為W，小物體與傳送帶間摩擦生熱為Q，則下面的判斷中正確的是(　　) 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]　①小物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)只有滑動(dòng)摩擦力對(duì)其做功，W＝ΔEk＝0；②小物體在與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，設(shè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則兩者的相對(duì)位移s相對(duì)＝(v·＋·)＋(v·－·)＝vt，由題意，小物體從0反

7、向加速到v時(shí)，F(xiàn)f·(·)＝mv2，所以相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小物體與傳送帶間摩擦生熱Q＝Ff·s相對(duì)＝2mv2 ，選項(xiàng)D對(duì)． 7．如右圖所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩經(jīng)過(guò)光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，拉力為某個(gè)值F時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R，當(dāng)拉力逐漸減小到時(shí)，物體仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為2R，則外力對(duì)物體所做的功大小是(　　) A.　　　 B.　　 　 C.　　 　 D．0 [答案]　A [解析]　設(shè)當(dāng)繩的拉力為F時(shí)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)線速度為v1，則有 F＝m 當(dāng)繩的拉力減為時(shí)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v2，則有 F＝m 在繩的拉力由F減為F的過(guò)程中，繩的拉力所做的功為

8、 W＝mv22－mv12＝－FR 所以，繩的拉力所做功的大小為FR. 8．(2020·濟(jì)南高三模擬)水平地面上有兩個(gè)固定的、高度相同的粗糙斜面甲和乙，乙的斜面傾角大，甲、乙斜面長(zhǎng)分別為s、L1，如圖所示．兩個(gè)完全相同的小滑塊A、B(可視為質(zhì)點(diǎn))同時(shí)由靜止開(kāi)始從甲、乙兩個(gè)斜面的頂端釋放，小滑塊A一直沿斜面甲滑到底端C，而小滑塊B滑到底端P后沿水平面滑行到D處(小滑塊B在P點(diǎn)從斜面滑到水平面的速度大小不變)，在水平面上滑行的距離PD＝L2 ，且s＝L1＋L2.小滑塊A、B與兩個(gè)斜面和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則(　　) A．滑塊A到達(dá)底端C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能一定比滑塊B到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小 B．

9、兩個(gè)滑塊在斜面上加速下滑的過(guò)程中，到達(dá)同一高度時(shí)，動(dòng)能可能相同 C．A、B兩個(gè)滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過(guò)程中，滑塊A重力做功的平均功率小于滑塊B重力做功的平均功率 D．A、B滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過(guò)程中，由于克服摩擦而產(chǎn)生的熱量一定相同 [答案]　AC [解析]　小滑塊A、B都受到重力、支持力和摩擦力，設(shè)斜面甲、乙的傾斜角分別為α和 β，α<β，小滑塊A、B與兩個(gè)斜面和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，對(duì)A滑到C過(guò)程中由動(dòng)能定理，有EkA＝mgssinα－μmgscosα，對(duì)B滑到D過(guò)程中由動(dòng)能定理，有EkB＝mgL1sinβ－μmgL1cosβ－μmgL2，而s＝L1＋L2

10、，ssinα＝L1sinβ，scosα>L1cosβ＋L2，則滑塊A到達(dá)底端C時(shí)的動(dòng)能一定比滑塊B到達(dá)D時(shí)的動(dòng)能小，故選項(xiàng)A正確；兩個(gè)滑塊在斜面上加速下滑的過(guò)程中，到達(dá)同一高度時(shí)，由動(dòng)能定理有，對(duì)滑塊A：E′kA＝mgh－μmgcosα，對(duì)滑塊B：E′kB＝mgh－μmgcosβ，可知滑塊A、B動(dòng)能不相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；A、B兩個(gè)滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過(guò)程中，滑塊A重力做功的平均功率PA＝mgvAsinα，小于滑塊B重力做功的平均功率PB＝mgvBsinβ，則選項(xiàng)C正確；A、B滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過(guò)程中，由于克服摩擦力而產(chǎn)生熱量，對(duì)滑塊A：QA＝μmgscosα，對(duì)滑塊B：

11、QB＝μmgL1cosβ＋μmgL2，可知兩者一定不相同，故選D錯(cuò)誤． 二、非選擇題 9．如圖所示，物體以100J的初動(dòng)能從斜面的底端向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它通過(guò)斜面上的M點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)能減少80J，機(jī)械能減少32J.如果物體能從斜面上返回底端，則物體到達(dá)底端時(shí)的動(dòng)能為_(kāi)_______． [答案]　20J [解析]　因物體從斜面底端到達(dá)M點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能減少32J，即摩擦生熱32J，在斜面上物體受的各個(gè)力的大小不變，所以從M點(diǎn)到最高點(diǎn)，動(dòng)能減少20J，摩擦生熱8J，所以上滑過(guò)程摩擦生熱40J，物體返回斜面底端時(shí)機(jī)械能損失也等于40J，此時(shí)動(dòng)能應(yīng)為100J－80J＝20J. 10．(2020·福

12、建模擬考試)如圖所示，在一次摩托車飛越壕溝的表演中，摩托車車手駕駛一輛摩托車先在水平路面上加速至v0＝20m/s，然后靠慣性沖上斜坡并從斜坡頂部的平臺(tái)上水平飛出，不計(jì)空氣阻力，g＝10m/s2，求： (1)若已知平臺(tái)高度為5m，摩托車在沖上斜坡過(guò)程中克服摩擦力做功7800J，駕駛員和摩托車的總質(zhì)量為100kg，則從平臺(tái)上飛出的初速度為多少？ (2)在第(1)問(wèn)中，若摩托車車身長(zhǎng)約1.6m，問(wèn)摩托車能否安全飛過(guò)10m寬的壕溝？ [答案]　(1)12m/s　(2)能 [解析]　(1)設(shè)摩托車從平臺(tái)上飛出的初速度為v，在沖上斜坡過(guò)程中，由動(dòng)能定理： WF＋WG＝mv2－mv02 WG

13、＝－mgh 將WF＝－7800J代入上式，解得v＝12m/s (2)摩托車從平臺(tái)上飛出，做平拋運(yùn)動(dòng) h＝gt2 x＝vt 將h＝5m代入，解出x＝12m>10m＋1.6m 故摩托車后輪著地就能安全飛過(guò)10m寬的壕溝 11．(2020·昆明模擬)如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長(zhǎng)光滑斜面AB前，有一粗糙水平面OA，OA長(zhǎng)為4m.有一質(zhì)量為m的滑塊，從O處由靜止開(kāi)始受一水平向右的力F作用．F按圖乙所示的規(guī)律變化，滑塊與OA間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，g取10m/s2.試求： (1)滑塊到A處的速度大?。? (2)不計(jì)滑塊在A處的速率變化，滑塊沖上斜面AB的長(zhǎng)度是多少？ [答案

14、]　(1)5m/s　(2)5m [解析]　(1)由題圖乙知，在前2m內(nèi)，F(xiàn)1＝2mg，做正功； 在第3m內(nèi)，F(xiàn)2＝－0.5mg，做負(fù)功； 在第4m內(nèi)，F(xiàn)3＝0 滑動(dòng)摩擦力 Ff＝－μmg＝－0.25mg，始終做負(fù)功． 對(duì)OA過(guò)程由動(dòng)能定理列式得 F1x1＋F2x2＋Ff·x＝mvA2－0 即2mg×2－0.5mg×1－0.25mg×4＝mvA2 解得vA＝5m/s (2)沖上斜面的過(guò)程，由動(dòng)能定理得 －mg·L·sin30°＝0－mvA2 所以沖上斜面AB的長(zhǎng)度L＝5m. 12．一質(zhì)量為M＝2.0kg的小物塊隨足夠長(zhǎng)的水平傳送帶一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，被一水平向左飛來(lái)的子彈

15、擊中，且子彈從小物塊中穿過(guò)，子彈和小物塊的作用時(shí)間極短，如圖甲所示．地面觀察者記錄的小物塊被擊中后的速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?．已知傳送帶的速度保持不變，g取10m/s2.求： (1)傳送帶的速度v的大小； (2)小物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (3)傳送帶對(duì)小物塊所做的功． [答案]　(1)2.0m/s　(2)0.2　(3)－12J [解析]　(1)小物塊最后與傳送帶的運(yùn)動(dòng)速度相同，從圖象上可讀出傳送帶的速度v的大小為2.0m/s. (2)由速度圖象可得，小物塊在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝Δv/Δt＝2.0m/s2 由

16、牛頓第二定律得f＝μMg＝Ma 得到小物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝＝0.2 (3)從子彈離開(kāi)小物塊到小物塊與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，設(shè)傳送帶對(duì)小物塊所做的功為W，由動(dòng)能定理得： W＝ΔEk＝－ 從速度圖象可知：v1＝4.0m/s　v2＝v＝2.0m/s 解得：W＝－12J. 13．(2020·湖北宜昌高三質(zhì)檢)如圖所示是游樂(lè)場(chǎng)中過(guò)山車的實(shí)物圖片及過(guò)山車的模型圖．在模型圖中半徑分別為R1＝2.0m和R2＝8.0m的兩個(gè)光滑圓形軌道，固定在傾角為α＝37°斜軌道面上的Q、Z兩點(diǎn)，且兩圓形軌道的最高點(diǎn)A、B均與P點(diǎn)平齊，圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接，現(xiàn)使小車(視做質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)以一

17、定的初速度沿斜面向下運(yùn)動(dòng)．已知斜軌道面與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝1/24，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.問(wèn)： (1)若小車恰好能通過(guò)第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)A處，則其在P點(diǎn)的初速度應(yīng)為多大？ (2)若小車在P點(diǎn)的初速度為10m/s，則小車能否安全通過(guò)兩個(gè)圓形軌道． [答案]　(1)4.89m/s　(2)能 [解析]　(1)設(shè)小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的臨界速度為v1，則 mg＝m 設(shè)Q點(diǎn)與P點(diǎn)高度差為h，PQ間距離為L(zhǎng)1，則 L1＝ P到A過(guò)程，對(duì)小車由動(dòng)能定理得 －μmgcosαL1＝mv12－mv012 得v01＝2m/s＝4.89m/s (2)Z點(diǎn)與P點(diǎn)高度差為h2，PZ間距離為L(zhǎng)2，則 L2＝ 小車能安全通過(guò)兩個(gè)圓形軌道的臨界條件是在B點(diǎn)的速度為v2且在B點(diǎn)時(shí)有mg＝m 設(shè)P點(diǎn)的初速度為v02，P點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程，由動(dòng)能定理得－μmgcosαL2＝mv22－mv022 解得v02＝4m/s＝9.80m/s 顯然，因v02＝9.80m/s<10m/s，故能安全通過(guò)．