2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第5章機(jī)械能練案15動(dòng)能定理及其應(yīng)用新人教版

1、練案15動(dòng)能定理及其應(yīng)用一、選擇題(本題共8小題，15題為單選，68題為多選)1(2018四川成都期中)如圖所示，游樂(lè)園里，質(zhì)量為m的小女孩從滑梯上離地面h高處由靜止滑下，到地面時(shí)的速度為v。不計(jì)空氣阻力，已知重力加速度g，則小女孩下滑過(guò)程中克服摩擦力做的功是( C )AfhBmghCmghmv2Dmv2mgh解析設(shè)摩擦力做的功為W，對(duì)小女孩由動(dòng)能定理得Wmghmv20，所以有Wmv2mgh，因摩擦力做負(fù)功，故小女孩滑下過(guò)程中克服摩擦力做的功為mghmv2，選項(xiàng)C正確。2.(2018山東濟(jì)南期中)2017年4月29日，朝鮮在平安南道北昌一帶向北疑似試射了一枚彈道導(dǎo)彈，但發(fā)射升空數(shù)秒內(nèi)發(fā)生爆炸，

2、產(chǎn)生大量殘片。如圖所示，某一質(zhì)量為m的殘片(下落過(guò)程中認(rèn)為質(zhì)量不變)從離地面H高處由靜止落至地面并陷入泥土一定深度h而停止，設(shè)殘片受到的空氣阻力為f，則下列說(shuō)法正確的是( C )A殘片落地時(shí)動(dòng)能等于mgHB殘片陷入地下的過(guò)程中克服泥土阻力所做的功小于剛落地面時(shí)的功能C整個(gè)過(guò)程中殘片克服阻力做的功等于mg(Hh)D殘片在泥土中受到的平均阻力為mg(1H/h)解析殘片下落高度為H的過(guò)程中需要克服空氣阻力做功，故其落地時(shí)的動(dòng)能為(mgf)H，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)殘片剛落地時(shí)的動(dòng)能為Ek，殘片在泥土中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中克服阻力做功為W1，由動(dòng)能定理得mghW10Ek，解得W1mghEk，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)全過(guò)程中殘片

3、克服阻力做功為W2，則mg(Hh)W20，解得W2mg(Hh)，選項(xiàng)C正確；設(shè)殘片在泥土中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的平均阻力為F阻，則全程由動(dòng)能定理得mg(Hh)fHF阻h0，解得f阻，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3(2018河南商丘月考)如圖所示，若物體與接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，DO是水平面，AB是斜面。初速度為10m/s的物體從D點(diǎn)出發(fā)沿路面DBA恰好可以達(dá)到頂點(diǎn)A，如果斜面改為AC，再讓該物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DCA恰好也能達(dá)到A點(diǎn)，則物體第二次運(yùn)動(dòng)具有的初速度( C )A可能大于12m/sB可能等于8m/sC一定等于10m/sD可能等于10m/s，具體數(shù)值與斜面的傾角有關(guān)解析物體從D點(diǎn)滑動(dòng)到頂點(diǎn)A過(guò)程中，由動(dòng)能

4、定理，可得mgxOAmgxDBmgcosxAB0mv2，由幾何關(guān)系cosxABxOB，因而上式可以簡(jiǎn)化為mgxOAmgxOD0mv2；同理得沿DCA有mgxOAmgxOD0mv，解得v2v，C選項(xiàng)正確。4如圖所示，豎直面內(nèi)光滑的3/4圓形導(dǎo)軌固定在一水平地面上，半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的小球從距水平地面正上方h高處的P點(diǎn)由靜止開始自由下落，恰好從N點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓軌道。不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是( C )A適當(dāng)調(diào)整高度h，可使小球從軌道最高點(diǎn)M飛出后，恰好落在軌道右端口N處B若h2R，則小球在軌道最低點(diǎn)對(duì)軌道的壓力為4mgC只有h2.5R時(shí)，小球才能到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)MD若hR，則小球

5、能上升到圓軌道左側(cè)離地高度為R的位置，該過(guò)程重力做功為mgR解析若小球從M到N做平拋運(yùn)動(dòng)，故有：RvMt，Rgt2，所以，vM；若小球能到達(dá)M點(diǎn)，對(duì)小球在M點(diǎn)應(yīng)用牛頓第二定律可得：mgm，所以vM，故小球不可能從軌道最高點(diǎn)M飛出后，恰好落在軌道右端口N處，故A錯(cuò)誤；設(shè)小球在最低點(diǎn)速度為v，對(duì)小球從靜止到軌道最低點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理可得：mghmv2；對(duì)小球在最低點(diǎn)應(yīng)用牛頓第二定律可得：FNmg，再由牛頓第三定律，小球在軌道最低點(diǎn)對(duì)軌道的壓力FNFNmgmmg(1)5mg，故B錯(cuò)誤；對(duì)小球從靜止到M點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理可得：mg(h2R)mvmgR，所以，h2.5R，故C正確；若hR，由動(dòng)能定理可得：小球能

6、上升到圓軌道左側(cè)離地高度為R的位置，該過(guò)程始末位置高度差為零，故重力做功為零，故D錯(cuò)誤；故選C。5(2018河北邯鄲月考)如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道。質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功。則( C )AWmgR，質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)BWmgR，質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)CWmgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離DWmgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離解析根據(jù)動(dòng)能定理可得P點(diǎn)動(dòng)能EkPmgR，經(jīng)過(guò)N

7、點(diǎn)時(shí)，半徑方向的合力提供向心力，可得4mgmgm，所以N點(diǎn)動(dòng)能為EkN，從P點(diǎn)到N點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理可得mgRWmgR，即摩擦力做功W。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，半徑方向的合力提供向心力即FNmgsinmam，根據(jù)左右對(duì)稱，在同一高度，由于摩擦力做功導(dǎo)致右半邊的速度小，軌道彈力變小，滑動(dòng)摩擦力fFN變小，所以摩擦力做功變小，那么從N到Q，根據(jù)動(dòng)能定理，Q點(diǎn)動(dòng)能EkQmgRW，由于W，所以Q點(diǎn)速度仍然沒(méi)有減小到0，仍會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離，對(duì)照選項(xiàng)C對(duì)。6(2018河北省唐山市豐南區(qū)高三上學(xué)期期中試題)一物體在水平面上受恒定的水平拉力和摩擦力作用由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，在第1秒末撤去水平拉力，其Ekx圖象如圖所示

8、，g10m/s2，則( AD )A物體的質(zhì)量為10kgB物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2C第1秒內(nèi)合力對(duì)物體做的功為30JD前4秒內(nèi)拉力對(duì)物體做的功為60J解析由圖知：當(dāng)位移為x11.5m時(shí)，撤去外力，所以x11.5m所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為1s物體在第1s內(nèi)的位移為x1at2，得a3m/s2則由動(dòng)能定理可得合外力做功WF合x145J得F合30N，又由牛頓第二定律知F合ma解得m10kg，故A正確；當(dāng)撤掉外力F后，物體做減速運(yùn)動(dòng)，由圖可知物體發(fā)生的位移為x24.5m，物體在摩擦力作用下減速，此時(shí)合外力做功為WF合x245J，得到F合Fmg10N解得0.1，故B錯(cuò)誤；從圖象可以知道在第1s內(nèi)合外力做的功就

9、等于動(dòng)能的變化量，所以合外力做功為45J，故C錯(cuò)誤；第1s內(nèi)由動(dòng)能定理可得合外力做功WF合x145J得F合Fmg30N，即F40N，物體在第1s內(nèi)受拉力作用，所以前4秒內(nèi)拉力做的功即等于第1s內(nèi)拉力做的功，WFFx1401.560J，故D正確。7(2018河南省漯河市高級(jí)中學(xué)高三期中試題)如圖所示，在粗糙水平面上A處平滑連接一半徑R0.1m、豎直放置的光滑半圓軌道，半圓軌道的直徑AB垂直于水平面，一質(zhì)量為m的小滑塊從與A點(diǎn)相距為x(x0)處以初速度v0向左運(yùn)動(dòng)，并沖上半圓軌道，小滑塊從B點(diǎn)飛出后落在水平地面上，落點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為y。保持初速度v0不變，多次改變x的大小，測(cè)出對(duì)應(yīng)的y的大小，通過(guò)

10、數(shù)據(jù)分析得出了y與x的函數(shù)關(guān)系式為y20.16x0.48，其中x和y的單位均為m，取g10m/s2。則有( AC )A小滑塊的初速度v04m/sB小滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5C小滑塊在水平地面上的落點(diǎn)與A點(diǎn)的最小距離ymin0.2mD如果讓小滑塊進(jìn)入半圓軌道后不脫離半圓軌道(A、B兩端除外)，x應(yīng)滿足0x2.75m解析滑塊從出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mgxmg2Rmvmv，滑塊從B離開后做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：2Rgt2，yvBt，聯(lián)立得：y28Rxv16R2，代入數(shù)據(jù)解得：y20.8x0.04v0.16與y20.16x0.48比較系數(shù)可得：0.2，v04m/s，故A正確，B錯(cuò)誤；

11、當(dāng)滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)，在水平地面上的落點(diǎn)與A點(diǎn)的最小距離，則在B點(diǎn)有：mgm，滑塊從B離開后做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：2Rgt2，yvBt，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得最小距離為：ymin0.2m，故C正確；滑塊通過(guò)B點(diǎn)的臨界條件是重力等于向心力，則在B點(diǎn)有：mgm，滑塊從出發(fā)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mgxmg2Rmvmv，聯(lián)立解得 x2.5m，所以x的取值范圍是 0x2.5m，故D錯(cuò)誤。所以A、C正確，B、D錯(cuò)誤。8(2018安徽省合肥期中)如圖所示，BOD是半圓的水平直徑，OC為豎直半徑，半圓半徑為R?，F(xiàn)有質(zhì)量相同的a、b兩個(gè)小球分別從A、B兩點(diǎn)以一定的初速度水平拋出，分別擊中半圓軌道上的D點(diǎn)和C點(diǎn)，已

12、知b球擊中C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為Ek，A點(diǎn)在B點(diǎn)正上方且A、B間距為R，不計(jì)空氣阻力，則( AD )Aa球擊中D點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為1.6EkBa球擊中D點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為1.25EkCa、b兩球初速度之比為11Da、b小球與軌道碰撞瞬間，重力的瞬時(shí)功率之比為11解析由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：水平位移xv0t，豎直位移ygt2R，知運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同，而xA2R2xB，則vA2vB；豎直方向速度滿足v2gR，解得vy；a、b小球與軌道碰撞瞬間，重力的瞬時(shí)功率為Pmgvy相等，比值為11，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；b小球擊中C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkmvmvmvmgRmgR，a小球擊中D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkAmvmvmvmgR2mgR1.6Ek，則選項(xiàng)A

13、正確，B錯(cuò)誤。二、非選擇題9(2018河北省唐山市灤縣二中高三上學(xué)期期中試題)如圖1所示為單板滑雪U型池的比賽場(chǎng)地，比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員在U形滑道內(nèi)邊滑行邊利用滑道做各種旋轉(zhuǎn)和跳躍動(dòng)作，裁判員根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的騰空高度、完成的動(dòng)作難度和效果評(píng)分。圖2為該U型池場(chǎng)地的橫截面圖，AB、CD為半徑R4m的四分之一光滑圓弧雪道，BC為水平雪道且與圓弧雪道相切，BC長(zhǎng)為4.5m，質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員(含滑板)以5m/s的速度從A點(diǎn)滑下，經(jīng)U型雪道從D點(diǎn)豎直向上飛出，在D點(diǎn)上方完成動(dòng)作的時(shí)間為t0.8s，然后又從D點(diǎn)返回U型雪道，忽略空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，g10m/s2，求：(1)運(yùn)動(dòng)員與BC雪道間的動(dòng)摩擦因數(shù)

14、；(2)運(yùn)動(dòng)員首次運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)雪道的壓力；(3)運(yùn)動(dòng)員最后距離B點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下。答案：(1)0.1(2)2040N(3)B點(diǎn)右側(cè)1.5m處解析(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)向上飛出的速度為vD，則vDg4m/s運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程，由動(dòng)能定理得，mgxBCmvmv解得0.1。(2)運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得mgRmvmv設(shè)運(yùn)動(dòng)員首次運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)雪道的壓力為N，由牛頓第二定律知Nmgm聯(lián)立得N2040N，方向豎直向上(3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程在水平雪道上通過(guò)的路程為x，由動(dòng)能定理得mgRmgx0mv解得x52.5m所以運(yùn)動(dòng)員在水平雪道上運(yùn)動(dòng)了5.5個(gè)來(lái)回后到達(dá)C點(diǎn)左側(cè)3m處，故最后

15、在B點(diǎn)右側(cè)1.5m處停下。10(2018江西省臨川二中高三上學(xué)期第五次理綜物理)如圖所示，從A點(diǎn)以某一水平速度v0拋出質(zhì)量m1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，恰好沿切線方向進(jìn)入圓心角BOC37的光滑圓弧軌道BC，經(jīng)圓弧軌道后滑上與C點(diǎn)等高、靜止在粗糙水平面上的長(zhǎng)木板，圓弧軌道C端的切線水平。已知長(zhǎng)木板的質(zhì)量M4kg，A、B兩點(diǎn)距C點(diǎn)的高度分別為H0.6m、h0.15m，圓弧軌道半徑R0.75m，物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.7，長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.2，g10m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(1)小物塊在B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)小物塊滑至C點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓弧軌道的壓力大??；(3)長(zhǎng)木板至少為多長(zhǎng)，才能保證小物塊不滑出長(zhǎng)木板(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)。答案：(1)5m/s(2)N