【創(chuàng)新導(dǎo)學(xué)案】2021年高考物理總復(fù)習(xí)課時知能訓(xùn)練：5-2-動能定理及其應(yīng)用

5-2動能定理及其應(yīng)用(45分鐘100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題7分，共70分。每小題至少一個答案正確，選不全得4分。)1．一人站在電梯中，當(dāng)電梯勻加速上升時()A．人處于超重狀態(tài)B．人對電梯的壓力大于電梯對人的支持力C．電梯對人做的功等于人增加的動能D．電梯對人做的功等于人增加的機(jī)械能【解析】當(dāng)物體具有向上的加速度時，處于超重狀態(tài)，故A正確。由牛頓第三定律可知，人對電梯的壓力等于電梯對人的支持力，故B錯誤。設(shè)人受的支持力為F，則有F－mg＝ma，上上升度h時，由動能定理(F－mg)h＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，得Fh＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，所以電梯對人做的功等于人增加的機(jī)械能，故C錯D對?！敬鸢浮緼D2．質(zhì)量m＝2kg的物體，在水平面上以v1＝6m/s的速度勻速向西運動，若有一個F＝8N方向向北的恒力作用于物體，在t＝2s內(nèi)物體的動能增加了()A．28JB．64JC．32JD．36J【答案】B3．如圖所示，長為L的長木板水平放置，在木板的A端放置一個質(zhì)量為m的小物塊?，F(xiàn)緩慢地抬高A端，使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為α?xí)r小物塊開頭滑動，此時停止轉(zhuǎn)動木板，小物塊滑到底端的速度為v，則在整個過程中()A．支持力對小物塊做功為0B．支持力對小物塊做功為mgLsinαC．摩擦力對小物塊做功為mgLsinαD．滑動摩擦力對小物塊做功為eq\f(1,2)mv2－mgLsinα【答案】BD4．質(zhì)量為10kg的物體，在變力F作用下沿x軸做直線運動，力隨坐標(biāo)x的變化狀況如圖所示。物體在x＝0處，速度為1m/s，不計一切摩擦，則物體運動到x＝16m處時，速度大小為()A．2eq\r(2)m/sB．3m/sC．4m/sD.eq\r(17)m/s【解析】由圖可知變力F做的正功W1＝10×4J＋10×4×eq\f(1,2)J＝60J，變力F做的負(fù)功大小W2＝10×4×eq\f(1,2)J＝20J，由動能定理得：W1－W2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，即60－20＝eq\f(1,2)×10veq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)×10×12，解得：v2＝3m/s，故B正確?！敬鸢浮緽5．如圖所示，圖線表示作用在某物體上的合力隨時間變化的關(guān)系，若物體開頭時是靜止的，那么()A．從t＝0開頭，5s內(nèi)物體的動能變化量為零B．在前5s內(nèi)只有第1s末物體的動能最大C．在前5s內(nèi)只有第5s末物體的速率最大D．前3s內(nèi)合外力對物體做的功為零【解析】由圖像可知0～1s的合外力的大小是1～5s的合外力的大小的2倍，所以加速度大小的關(guān)系也是2∶1，物體的運動狀態(tài)可描述為0～1s物體做勻加速運動到速度最大，3s末減速到零，5s末反向加速到最大，因此5s內(nèi)動能變化量不為零，故選項A錯；第1s末和第5s末物體的動能和速率一樣大，所以選項B、C都不對；3s末減速到零，所以前3s內(nèi)合外力對物體做的功為零，所以正確選項為D?！敬鸢浮緿6．質(zhì)量均為m的兩物塊A、B以肯定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑動，如圖所示是它們滑動的最大位移x與初速度的平方veq\o\al(2,0)的關(guān)系圖像，已知veq\o\al(2,02)＝2veq\o\al(2,01)，下列描述中正確的是()A．若A、B滑行的初速度相等，則到它們都停下來時滑動摩擦力對A做的功是對B做功的2倍B．若A、B滑行的初速度相等，則到它們都停下來時滑動摩擦力對A做的功是對B做功的eq\f(1,2)C．若A、B滑行的最大位移相等，則滑動摩擦力對它們做的功相等D．若A、B滑行的最大位移相等，則滑動摩擦力對B做的功是對A做功的2倍【解析】由于兩物塊質(zhì)量均為m，若A、B滑行的初速度相等則初動能相等，由動能定理得－WFf＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，即滑動摩擦力做的功相等，A、B錯；若A、B滑行的最大位移相等，由題意可知veq\o\al(2,02)＝2veq\o\al(2,01)，B的初動能是A的初動能的2倍，滑動摩擦力對B做的功是對A做功的2倍，C錯，D對?！敬鸢浮緿7．一環(huán)狀物體套在光滑水平直桿上，能沿桿自由滑動，繩子一端系在物體上，另一端繞過定滑輪，用大小恒定的力F拉著，使物體沿桿自左向右滑動，如圖所示，物體在桿上通過a、b、c三點時的動能分別為Ea、Eb、Ec，且ab＝bc，滑輪質(zhì)量和摩擦均不計，則下列關(guān)系中正確的是()A．Eb－Ea＝Ec－EbB．Eb－Ea＜Ec－EbC．Eb－Ea＞Ec－EbD．Ea＜Ec＜Eb【解析】對環(huán)狀物體，繩的拉力對其做正功，物體的動能增加，D錯；但這個力為變力，它做的功等于恒力F的功，恒力F的功等于F與它作用的繩伸長的距離的乘積，從a到b繩伸長的距離大于從b到c繩伸長的距離，依據(jù)動能定理，故C對?！敬鸢浮緾8．質(zhì)量為2kg的物體，放在動摩擦因數(shù)μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開頭運動，水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移L之間的關(guān)系如圖所示，重力加速度g取10m/s2，則此物體()A．在位移L＝9m時的速度是3eq\r(3)m/sB．在位移L＝9m時的速度是3m/sC．在OA段運動的加速度是2.5m/s2D．在AB段運動的加速度是1m/s2【解析】由圖像可知當(dāng)L＝9m時，W＝27J，而摩擦力做功WFf＝－18J，則W合＝W＋WFf＝9J，由動能定理有W合＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝3m/s，B正確A錯誤；在OA段過程中，W′＝15J，WFf′＝－μmgL′＝－6J，由動能定理可得vA＝3m/s，則a＝eq\f(veq\o\al(2,A),2L′)＝1.5m/s2，C錯誤；物體在AB段時，W＝12J，WFf＝－μmgL＝－12J，故F＝Ff＝2N，物體做勻速直線運動，故D錯誤?！敬鸢浮緽9．如圖所示，一個粗糙的水平轉(zhuǎn)臺以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺上有一個質(zhì)量為m的物體，物體與轉(zhuǎn)臺間用長L的繩連接著，此時物體與轉(zhuǎn)臺處于相對靜止，設(shè)物體與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)突然制動轉(zhuǎn)臺，則以下結(jié)論錯誤的是()A．由于慣性和摩擦力，物體將以O(shè)為圓心、L為半徑做變速圓周運動，直到停止B．若物體在轉(zhuǎn)臺上運動一周，物體克服摩擦力做的功為μmg2πLC．若物體在轉(zhuǎn)臺上運動一周，摩擦力對物體不做功D．物體在轉(zhuǎn)臺上運動eq\f(Lω2,4μgπ)圈后，停止運動【解析】制動轉(zhuǎn)臺后，物體在繩子約束作用下做圓周運動，速率在減小，運動一周滑動摩擦力做功為WFf＝－μmg2πL，繩子的拉力對物體不做功，由動能定理可知：－Nμmg2πL＝0－eq\f(1,2)mv2，又v＝ωL，聯(lián)立得物體在轉(zhuǎn)臺上轉(zhuǎn)動的圈數(shù)為N＝eq\f(Lω2,4μgπ)，A、B、D正確，C錯誤?！敬鸢浮緾10．如圖所示，在光滑的水平面上有一個質(zhì)量為M的木板B處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)有一個質(zhì)量為m的木塊A在B的左端以初速度v0開頭向右滑動，已知M＞m，用①和②分別表示木塊A和木板B的圖像，在木塊A從B的左端滑到右端的過程中，下面關(guān)于速度v隨時間t、動能Ek隨位移x的變化圖像，其中可能正確的是()【解析】設(shè)A、B間動摩擦因數(shù)為μ，二者加速度分別為aA、aB，則μmg＝maA，μmg＝MaB，可知aA＞aB，v-t圖像中，①的斜率確定值應(yīng)大于②，故A、B均錯誤；對A、B分別由動能定理得－μmgxA＝EkA－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，μmgxB＝EkB，故有EkA＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmgxA，EkB＝μmgxB，可知Ek-x圖像中，①、②的斜率確定值應(yīng)相同，故C錯誤，D正確?！敬鸢浮緿二、計算題(本大題共2小題，共30分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(2021·天津理綜)(15分)質(zhì)量為m＝4kg的小物塊靜止于水平地面上的A點，現(xiàn)用F＝10N的水平恒力拉動物塊一段時間后撤去，物塊連續(xù)滑動一段位移停在B點，A、B兩點相距x＝20m，物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10m/s2，求：(1)物塊在力F作用過程發(fā)生位移x1的大小；(2)撤去力F后物塊連續(xù)滑動的時間t?！窘馕觥?1)設(shè)物塊受到的滑動摩擦力為F1，則F1＝μmg①依據(jù)動能定理，對物塊由A到B整個過程，有Fx1－F1x＝0②代入數(shù)據(jù)，解得x1＝16m③(2)設(shè)剛撤去力F時物塊的速度為v，此后物塊的加速度為a，滑動的位移為x2，則x2＝x－x1④由牛頓其次定律得a＝eq\f(F1,m)⑤由勻變速直線運動公式得v2＝2ax2⑥以物塊運動的方向為正方向，由動量定理，得－F1t＝0－mv⑦代入數(shù)據(jù)，解得t＝2s⑧【答案】(1)16m(2)2s12．(力量挑戰(zhàn)題)(15分)如圖所示，AB是傾角為θ的粗糙直軌道，BCD是光滑的圓弧軌道，AB恰好在B點與圓弧相切，圓弧的半徑為R。一個質(zhì)量為m的物體(可以看做質(zhì)點)從直軌道上的P點由靜止釋放，結(jié)果它能在兩軌道間做來回運動。已知P點與圓弧的圓心O等高，物體與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為μ，求：(1)物體做來回運動的整個過程中在AB軌道上通過的總路程；(2)最終當(dāng)物體通過圓弧軌道最低點E時，對圓弧軌道的壓力；(3)為使物體能順當(dāng)?shù)竭_(dá)圓弧軌道的最高點D，釋放點距B點的距離L′應(yīng)滿足什么條件。【解析】(1)由于摩擦力始終對物體做負(fù)功，所以物體最終在圓心角為2θ的圓弧軌道上往復(fù)運動。對整體過程由動能定理得：mgR·cosθ－μmgcosθ·s＝0，所以總路程為s＝eq\f(R,μ)(2)對B→E過程mgR(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,E)①FN－mg＝eq\f(mveq\o\al(2,E),R)②由①②得FN＝(3－2cosθ)mg由牛頓第三定律可知，物體對軌道的壓力FN′＝FN＝(3－2cosθ)mg，方向豎直向下。(3)設(shè)物體剛好到D點，則mg＝eq\f(mveq\o\al(2,D),R)