《(江蘇專版)2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(十七)動能定理及其應用(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《(江蘇專版)2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(十七)動能定理及其應用(含解析)(7頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、(江蘇專版)2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測(十七)動能定理及其應用(含解析)
對點訓練:對動能定理的理解
1.(2019·姜堰月考)關于動能的理解,下列說法錯誤的是( )
A.動能是機械能的一種表現(xiàn)形式,凡是運動的物體都具有動能
B.物體的動能不能為負值
C.一定質量的物體動能變化時,速度一定變化;但速度變化時,動能不一定變化
D.動能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)
解析:選D 動能是普遍存在的機械能的一種基本形式,運動的物體都有動能,A正確;根據(jù)Ek=mv2知,質量為正值,速度的平方為正值,則動能一定為正值,B正確;一定質量的物體,動能變化,則速度的大小一定變化,所以
2、速度一定變化;但是速度變化,動能不一定變化,比如做勻速圓周運動,速度方向變化,大小不變,則動能不變,C正確;動能不變的物體,速度方向可能變化,則不一定處于平衡狀態(tài),D錯誤。
2.(2018·溧水期中)我國發(fā)射的神舟飛船,進入預定軌道后繞地球做橢圓軌道運動,地球位于橢圓的一個焦點上,如圖所示。飛船從A點運動到遠地點B點的過程中,下列說法中正確的是( )
A.飛船受到的引力逐漸增大
B.飛船的加速度逐漸增大
C.飛船受到的引力對飛船不做功
D.飛船的動能逐漸減小
解析:選D 由題圖可知,飛船由A到B的過程中,離地球的距離增大,則萬有引力減小,飛船的加速度減小,故A、B錯誤;引力對飛船
3、做負功,由動能定理可知,飛船的動能減小,故C錯誤,D正確。
對點訓練:動能定理的應用
3.(2018·揚州期末)某士兵練習迫擊炮打靶,如圖所示,第一次炮彈落點在目標A的右側,第二次調整炮彈發(fā)射方向后恰好擊中目標。忽略空氣阻力的影響,每次炮彈發(fā)射速度大小相等,下列說法正確的是( )
A.第二次炮彈在空中運動時間較長
B.兩次炮彈在空中運動時間相等
C.第二次炮彈落地速度較大
D.第二次炮彈落地速度較小
解析:選A 炮彈在豎直方向上做豎直上拋運動,上升時間與下落時間相等。根據(jù)下落過程豎直方向做自由落體運動,h=gt2,第二次下落高度高,所以第二次炮彈在空中運動的時間較長,故A正確,
4、B錯誤;根據(jù)動能定理:mgh=mv2-mv02,由于兩次在空中運動過程中重力做功都是零,則v=v0,所以兩次炮彈落地速度相等,故C、D錯誤。
4.(2019·啟東月考)竹蜻蜓是我國古代發(fā)明的一種兒童玩具,人們根據(jù)竹蜻蜓的原理設計了直升機的螺旋槳。如圖所示,一小孩搓動質量為20 g的竹蜻蜓,松開后竹蜻蜓能上升到二層樓房頂處。搓動過程中手對竹蜻蜓做的功可能是( )
A.0.2 J B.0.6 J
C.1.0 J D.2.5 J
解析:選D 地面到二層樓房頂?shù)母叨燃s為6 m,竹蜻蜓從地面飛到二層樓房頂高處時,速度剛好為零,此過程中,根據(jù)動能定理得:-mgh-Wf=0
5、-mv02,則:mv02>mgh=0.02×10×6 J=1.2 J,而在搓動過程中手對竹蜻蜓做的功等于竹蜻蜓獲得的初動能,所以在搓動過程中手對竹蜻蜓做的功大于1.2 J,故D正確。
5.如圖,水平轉臺上有一個質量為m的物塊(可視為質點),物塊與豎直轉軸間距為R,物塊與轉臺間動摩擦因數(shù)為μ,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,現(xiàn)讓物塊始終隨轉臺一起由靜止開始緩慢加速轉動至角速度為ω時,( )
A.物塊受到的向心力為μmg
B.物塊受到的摩擦力為mω2R
C.轉臺對物塊做的功為mω2R2
D.轉臺對物塊做的功不小于μmgR
解析:選C 物塊與圓盤間是靜摩擦力,不能用滑動摩擦力公式計算,故
6、A錯誤。物塊受到重力、支持力和摩擦力三個力的作用,摩擦力沿半徑方向的分量充當了向心力Ff=mω2R,因為圓盤加速轉動,摩擦力在切向有分力,所以摩擦力大于mω2R,故B錯誤。物塊始終隨轉臺一起由靜止開始緩慢加速轉動至角速度為ω的過程中,重力和支持力不做功,只有摩擦力做功,末速度v=ωR,根據(jù)動能定理,有W=mv2=mω2R2,故C正確。物體即將滑動時,最大靜摩擦力提供向心力,由向心力公式μmg=m,得mvmax2=μmgR,物體做加速圓周運動過程Wf=mv2,v<vmax,所以轉臺對物塊做的功小于或等于μmgR,故D錯誤。
6.如圖所示,豎直平面內固定一個半徑為R的四分之三光滑圓管軌道,其上端
7、點B在圓心O的正上方,另一個端點A與圓心O等高。一個小球(可視為質點)從A點正上方某一高度處自由下落,由A點進入圓管軌道后從B點飛出,之后又恰好從A點進入圓管軌道。則小球開始下落時距A點的高度為( )
A.R B.
C. D.
解析:選D 小球從B點飛出做平拋運動,恰好從A點進入管道時,水平方向:vt=R,豎直方向:R=gt2,解得:v= ;小球從A點上方自由下落,經B再次從A點落入圓管軌道,整個過程根據(jù)動能定理得:mg(h-R)=mv2,解得h=R,即小球開始下落時距A點的高度為h=R,故D正確。
對點訓練:動能定理的圖像問題
7.(2018·淮安期中)如圖所示,x軸在水
8、平地面上,y軸在豎直方向。圖中畫出了從y軸上不同位置沿x軸正向水平拋出的三個質量相等小球a、b和c的運動軌跡。小球a從(0,2L)拋出,落在(2L,0)處;小球b、c從(0,L)拋出,分別落在(2L,0)和(L,0)處。不計空氣阻力,下列說法正確的是( )
A.b球的初速度是a球的初速度的兩倍
B.b球的初速度是a球的初速度的倍
C.b球的動能增量是c球的動能增量的兩倍
D.a球的動能增量是c球的動能增量的倍
解析:選B a、b兩球的水平位移相同,但運動時間不同,根據(jù)t= 可知=,根據(jù)v0=可知=,選項A錯誤,B正確;b、c兩球的豎直位移相同,根據(jù)動能定理mgh=ΔEk可知,b球的
9、動能增量等于c球的動能增量,選項C錯誤;a球的豎直位移等于c球的2倍,根據(jù)動能定理可知,a球的動能增量等于c球動能增量的2倍,選項D錯誤。
8.[多選](2019·南京調研)如圖所示,滑塊以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面,到達最高點后又返回到出發(fā)點。則能大致反映整個運動過程中,滑塊的加速度a、速度v隨時間t,重力對滑塊所做的功W、動能Ek與位移x關系的是(取初始位置為坐標原點、初速度方向為正方向)( )
解析:選BC 上滑時的加速度a1=-=-(gsin θ+μgcos θ),下滑時的加速度a2=-=-(gsin θ-μgcos θ),則|a1|>|a2|,由于下滑與上滑過程位移大
10、小相等,則根據(jù)位移公式x=at2知下滑時間t2大于上滑的時間t1,又由于機械能有損失,返回到出發(fā)點時速度(動能)小于出發(fā)時的初速度(動能),故A、D錯誤,B正確。重力做功W=-mgh=-mgxsin θ,故C正確。
9.(2018·宿遷期末)一物塊沿傾角為θ的斜面向上滑后又滑回原處,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)不變,運動過程中物塊動能與位移x關系如圖所示。則該過程中(重力加速度為g)( )
A.物塊從底端上滑到最高點過程中克服阻力做功0.5E0
B.物塊從底端上滑到最高點過程中重力做功為0.75E0
C.物塊在上滑過程中加速度大小為gsin θ
D.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為tan θ
11、
解析:選D 由題圖可知,物塊從底端開始運動,再回到底端時,動能損失0.5E0,則克服阻力做功為0.5E0,則物塊從底端上滑到最高點過程中克服阻力做功0.25E0,選項A錯誤;物塊從底端上滑到最高點過程中,根據(jù)動能定理WG-Wf=0-E0,解得WG=-0.75E0,選項B錯誤;因==3,則mgsin θ=3f=3μmgcos θ,解得μ=tan θ,選項D正確;物塊上滑時,根據(jù)牛頓第二定律mgsin θ+f=ma,解得a=gsin θ,選項C錯誤。
考點綜合訓練
10.[多選](2019·鹽城模擬)如圖所示,質量為1 kg的小球靜止在豎直放置的輕彈簧上,彈簧勁度系數(shù)k=50 N/m?,F(xiàn)用
12、大小為5 N、方向豎直向下的力F作用在小球上,當小球向下運動到最大速度時撤去F(g取10 m/s2,已知彈簧一直處于彈性限度內),則小球( )
A.返回到初始位置時的速度大小為1 m/s
B.返回到初始位置時的速度大小為 m/s
C.由最低點返回到初始位置過程中動能一直增加
D.由最低點返回到初始位置過程中動能先增加后減少
解析:選AC 初始時彈簧的壓縮量x1== m=0.2 m,小球向下運動到最大速度時合力為零,由平衡條件得:mg+F=kx2,得x2=0.3 m,則小球從開始向下到速度最大的位置通過的位移x=x2-x1=0.1 m,從開始到返回初始位置的過程,運用動能定理得:F
13、x=mv2,解得小球返回到初始位置時的速度大小為v=1 m/s,故A正確,B錯誤;由最低點返回到初始位置過程中,彈簧對小球的彈力一直大于重力,則小球做加速運動,動能一直增加,故C正確,D錯誤。
11.(2018·宜興期末)如圖所示,在水平勻速運動的傳送帶的左端(P點),輕放—質量為m=1 kg的物塊,物塊隨傳送帶運動到A點后拋出,物塊恰好無碰撞地沿圓弧切線從B點進入豎直光滑圓弧軌道下滑。B、D為圓弧的兩端點,其連線水平。已知圓弧半徑R=1.0 m,圓弧對應的圓心角θ=106°,軌道最低點為C,A點距水平面的高度h=0.80 m。(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0
14、.6)求:
(1)物塊離開A點時水平初速度的大小;
(2)物塊經過C點時對軌道壓力的大?。?
(3)設物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.3,傳送帶勻速運動的速度為5 m/s,求物塊從P點運動至A點過程中電動機多消耗的電能。
解析:(1)物塊運動至B點時,合速度v的方向與水平速度v0的方向成53°,
有tan 53°=,又h=gt2,
聯(lián)立解得v0=3 m/s。
(2)物塊由B運動至C的過程中用動能定理可得
mgR(1-cos 53°)=mvC2-mvB2,
vB=5 m/s,
在C點有:F-mg=m
聯(lián)立解得F=43 N。
由牛頓第三定律得,物塊經過C點時對軌道的壓力大小為
15、F′=F=43 N。
(3)物塊在傳送帶上運動的加速度大小為a=3 m/s2,
物塊從P點運動至A點所需的時間為t==1 s,
物塊與傳送帶的皮帶相對距離s=v皮t-v0t,
多消耗的電能為W=μmgs+mv02,
解得W=15 J。
答案:(1)3 m/s (2)43 N (3)15 J
12.(2019·揚州模擬)如圖所示,水平轉臺上有一個質量為m的物塊,用長為2L的輕質細繩將物塊連接在轉軸上,細繩與豎直轉軸的夾角θ=30°,此時細繩伸直但無張力,物塊與轉臺間動摩擦因數(shù)為μ,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。物塊隨轉臺由靜止開始緩慢加速轉動,重力加速度為g,求:
(1)當轉臺角
16、速度ω1為多大時,細繩開始有張力出現(xiàn);
(2)當轉臺角速度ω2為多大時,轉臺對物塊支持力為零;
(3)轉臺從靜止開始加速到角速度ω3= 的過程中,轉臺對物塊做的功。
解析:(1)當最大靜摩擦力不能滿足物塊做圓周運動所需的向心力時,細繩上開始有張力:μmg=mω12·2Lsin θ
代入數(shù)據(jù)得:ω1= 。
(2) 當支持力為零時,物塊所需要的向心力由重力和細繩拉力的合力提供:
mgtan θ=mω22·2Lsin θ
代入數(shù)據(jù)得:ω2= 。
(3)因為ω3>ω2,所以物塊已經離開轉臺在空中做圓周運動。設細繩與豎直方向夾角為α,有:
mgtan α=mω32·2Lsin α
代入數(shù)據(jù)得:α=60°
轉臺對物塊做的功等于物塊動能增加量與重力勢能增加量的總和,即:
W=m(ω3·2Lsin 60°)2+mg(2Lcos 30°-2Lcos 60°)
代入數(shù)據(jù)得:W=mgL。
答案:(1) (2) (3)mgL