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1、2022版高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 習(xí)題課三 動(dòng)能定理的應(yīng)用試題 魯科版必修2
【二維選題表】
物理觀念
科學(xué)思維
科學(xué)探究
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
動(dòng)能的
認(rèn)識(shí)
1(易)
動(dòng)能定理的理解
2(易),3(易),
8(中),9(中)
動(dòng)能定理的應(yīng)用
6(易)
4(易),5(易),
7(中),10(中),
11(中),12(中),
13(中),14(難)
基礎(chǔ)訓(xùn)練
1.(多選)在下列幾種情況中,甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是( CD )
A.甲的速度是乙的2倍,乙的質(zhì)量是甲的2倍
B.甲的質(zhì)量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍
2、
C.甲的質(zhì)量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍
D.質(zhì)量相同,速度大小也相同,但甲向東運(yùn)動(dòng),乙向西運(yùn)動(dòng)
解析:動(dòng)能是狀態(tài)量,反映了物體由于運(yùn)動(dòng)所處的能量狀態(tài),它本身是一個(gè)標(biāo)量,沒(méi)有方向.根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式Ek=mv2可知,如果甲的速度是乙的兩倍,質(zhì)量應(yīng)為乙的,故A錯(cuò);同理可判斷B錯(cuò),C對(duì);又因動(dòng)能是標(biāo)量,沒(méi)有方向,所以只要兩者動(dòng)能大小相等即可,故D對(duì).
2. (多選)物體沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示,已知在第1秒內(nèi)合外力對(duì)物體所做的功為W,則( CD )
A.從第1秒末到第3秒末合外力做功為4W
B.從第3秒末到第5秒末合外力做功為-2W
C.從第5秒末到第7秒末合外力做功為W
3、
D.從第3秒末到第4秒末合外力做功為-0.75W
解析:設(shè)物體在第1秒末速度為v,由動(dòng)能定理可得在第1秒內(nèi)合外力做功W=mv2-0,從第1秒末到第3秒末物體的速度不變,所以合外力做功為W1=0,
從第3秒末到第5秒末合外力做功為
W2=0-mv2=-W,
從第5秒末到第7秒末合外力做功為
W3=m(-v)2-0=W,
第4秒末的速度v4=,
所以從第3秒末到第4秒末合外力做功
W4=m()2-mv2=-W,
故選項(xiàng)C,D正確.
3.(多選)一質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),從某時(shí)刻起受到一恒力作用.此后,該質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能可能( ABD )
A.一直增大
B.先逐漸減小至零,再逐
4、漸增大
C.先逐漸增大至某一最大值,再逐漸減小
D.先逐漸減小至某一非零的最小值,再逐漸增大
解析:若恒力的方向與初速度的方向相同或兩者夾角為銳角,質(zhì)點(diǎn)一直做加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;若恒力的方向與初速度的方向相反,質(zhì)點(diǎn)先做勻減速運(yùn)動(dòng),再反向做勻加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;若恒力方向與初速度方向之間的夾角為鈍角(如斜上拋運(yùn)動(dòng)),則選項(xiàng)D正確.
4.質(zhì)量為m的金屬塊,當(dāng)初速度為v0時(shí),在水平面上滑行的最大距離為s.如果將金屬塊質(zhì)量增加到2m,初速度增大到2v0,在同一水平面上該金屬塊最多能滑行的距離為( C )
A.s B.2s
C.4s D.8s
解析:設(shè)金屬塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ
5、.則由動(dòng)能定理得,
-μmgs=-m,
-μ·2mg·s′=-×2m×(2v0)2,
解得s′=4s.C正確.
5.籃球比賽中一運(yùn)動(dòng)員在某次投籃過(guò)程中對(duì)籃球做功為W,出手高度為h1,籃筐距地面高度為h2,球的質(zhì)量為m,不計(jì)空氣阻力,則籃球進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)能為( A )
A.W+mgh1-mgh2
B.mgh2-mgh1-W
C.mgh1+mgh2-W
D.W+mgh2-mgh1
解析:投籃過(guò)程中,籃球上升的高度h=h2-h1,根據(jù)動(dòng)能定理得W-mgh
=Ek-0,故籃球進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)能Ek=W-mg(h2-h1)=W+mgh1-mgh2,A正確.
6. (多選)質(zhì)量為m的小車(chē)在
6、水平恒力F推動(dòng)下,從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B,獲得速度為v,AB之間的水平距離為x,重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是( ABD )
A.小車(chē)克服重力所做的功是mgh
B.合外力對(duì)小車(chē)做的功是mv2
C.推力對(duì)小車(chē)做的功是mv2+mgh
D.阻力對(duì)小車(chē)做的功是mv2+mgh-Fx
解析:小車(chē)克服重力做功W=Gh=mgh,選項(xiàng)A正確;由動(dòng)能定理,小車(chē)受到的合力做的功等于小車(chē)動(dòng)能的增加,W合=ΔEk=mv2,選項(xiàng)B正確;由動(dòng)能定理,W合=W推+W重+W阻=mv2,所以推力做的功W推=mv2-W重-W阻=mv2+mgh-W阻,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;阻力對(duì)小車(chē)做的功W阻=mv
7、2-W重-W推=mv2+mgh-Fx,選項(xiàng)D正確.
7.質(zhì)量為m=4 kg的小物塊靜止于水平地面上的A點(diǎn),現(xiàn)用F=10 N的水平恒力拉動(dòng)物塊一段時(shí)間后撤去,物塊繼續(xù)滑動(dòng)一段位移停在B點(diǎn),A,B兩點(diǎn)相距s=20 m,物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取
10 m/s2,求:
(1)物塊在力F作用過(guò)程發(fā)生位移s1的大小;
(2)撤去力F后物塊繼續(xù)滑動(dòng)的時(shí)間t.
解析:(1)設(shè)物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為f,則f=μmg,
根據(jù)動(dòng)能定理,對(duì)物塊由A到B整個(gè)過(guò)程,有
Fs1-fs=0,
代入數(shù)據(jù),解得s1=16 m.
(2)設(shè)剛撤去力F時(shí)物塊的速度為v,此后物塊的加速度為a,滑動(dòng)的位移
8、為s2,則s2=s-s1,
由牛頓第二定律得a=,
由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)公式得v2=2as2,s2=vt,
代入數(shù)據(jù),解得t=2 s.
答案:(1)16 m (2)2 s
素養(yǎng)提升
8.關(guān)于動(dòng)能定理,下列說(shuō)法中正確的是( D )
A.在某過(guò)程中,外力做的總功等于各個(gè)力單獨(dú)做功的絕對(duì)值之和
B.只要有力對(duì)物體做功,物體的動(dòng)能就一定改變
C.動(dòng)能定理只適用于直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),不適用于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
D.動(dòng)能定理既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況
解析:外力做的總功等于各個(gè)力單獨(dú)做功的代數(shù)和,A錯(cuò).根據(jù)動(dòng)能定理,決定動(dòng)能是否改變的是總功,而不是某一個(gè)力做的功,B錯(cuò).動(dòng)能定理既適用于直
9、線(xiàn)運(yùn)動(dòng),也適用于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng);既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況,C錯(cuò),D正確.
9.(多選)一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的有( BD )
A.合外力一定對(duì)物體做功,使物體動(dòng)能改變
B.物體所受合外力一定不為零
C.合外力一定對(duì)物體做功,但物體動(dòng)能可能不變
D.物體加速度一定不為零
解析:物體的速度發(fā)生了變化,則合外力一定不為零,加速度也一定不為零,B,D正確;物體的速度變化,可能是大小不變,方向變化,故動(dòng)能不一定變化,合外力不一定做功,A,C錯(cuò)誤.
10.一質(zhì)量為m的滑塊,以速度v在光滑水平面上向左滑行,從某一時(shí)刻起,在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,滑塊
10、的速度變?yōu)?2v(方向與原來(lái)相反),在這段時(shí)間內(nèi),水平力所做的功為( A )
A.mv2 B.-mv2
C.mv2 D.-mv2
解析:由動(dòng)能定理得W=m(2v)2-mv2=mv2.故A正確.
11.某人把質(zhì)量為0.1 kg的一塊小石頭,從距地面為5 m的高處以60°角斜向上拋出,拋出時(shí)的初速度大小為10 m/s,則當(dāng)石頭著地時(shí),其速度大小約為(g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力)( A )
A.14 m/s B.12 m/s
C.28 m/s D.20 m/s
解析:由動(dòng)能定理,重力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化,則mgh=
m-m,v2==10 m/s≈
11、14 m/s,A正確.
12. 如圖所示,物體與路面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同且不為零,運(yùn)動(dòng)中無(wú)碰撞能量損失.DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA滑動(dòng)到頂點(diǎn)A時(shí)速度剛好為零.如果斜面改為AC,讓該物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DCA滑動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速度也剛好為零,則此時(shí)物體具有的初速度v( B )
A.大于v0 B.等于v0
C.小于v0 D.決定于斜面的傾角
解析:設(shè)斜面的傾角為θ,則滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體所做的功為Wf=
-μmg·BD-μmgcos θ·AB=-μmg·BD-μmg·OB=-μmg·OD.可見(jiàn),Wf與θ無(wú)關(guān),也就是說(shuō),物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA或沿DCA
12、滑動(dòng)到A點(diǎn),滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體所做的功相同.根據(jù)動(dòng)能定理,沿DBA有WG+Wf=0-m;沿DCA有WG+Wf=0-mv2,解得v=v0.
13.(多選)質(zhì)量為m的汽車(chē)在平直公路上行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P和汽車(chē)受到的阻力f均恒定不變,在時(shí)間t內(nèi),汽車(chē)的速度由v0增加到最大速度vm,汽車(chē)前進(jìn)的距離為s,則此段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功W可表示為( AC )
A.W=Pt
B.W=fs
C.W=m-m+fs
D.W=m+fs
解析:由題意知,發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變,故t時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=Pt,所以A正確;汽車(chē)做加速運(yùn)動(dòng),故牽引力大于阻力f,故B錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理W-fs=m-m,所以C正確,D錯(cuò)誤.
1
13、4.近年來(lái)全國(guó)多地霧霾頻發(fā),且有愈演愈烈的趨勢(shì),空氣質(zhì)量問(wèn)題備受關(guān)注,在霧霾天氣下,能見(jiàn)度下降,機(jī)動(dòng)車(chē)行駛速度降低,道路通行效率下降,對(duì)城市快速路、橋梁和高速公路的影響很大.如果路上能見(jiàn)度小于200米,應(yīng)開(kāi)啟機(jī)動(dòng)車(chē)的大燈、霧燈、應(yīng)急燈,將車(chē)速控制在60 km/h以下,并與同道前車(chē)保持50米的車(chē)距;當(dāng)能見(jiàn)度小于100米時(shí),駕駛員將車(chē)速控制在40 km/h以下,車(chē)距控制在100米.已知汽車(chē)保持勻速正常行駛時(shí)受到地面的阻力為車(chē)重的0.1倍,剎車(chē)時(shí)受到地面的阻力為車(chē)重的0.5倍,重力加速度為g=10 m/s2(空氣阻力忽略不計(jì)),則
(1)若汽車(chē)在霧霾天行駛的速度為v=54 km/h,則剎車(chē)后經(jīng)過(guò)多
14、長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)停下來(lái)?
(2)若前車(chē)因故障停在車(chē)道上,當(dāng)質(zhì)量為m=1 300 kg的后車(chē)距已經(jīng)停止的前車(chē)為90 m時(shí)緊急剎車(chē),剛好不與前車(chē)相撞,則后車(chē)正常行駛時(shí)的功率為多大?
解析:(1)汽車(chē)的初速度v=54 km/h=15 m/s,
剎車(chē)后,由牛頓第二定律得-0.5mg=ma,
解得a=-0.5g=-5 m/s2,
由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度公式得v′=v+at,
代入數(shù)據(jù)解得t=3 s.
(2)由動(dòng)能定理得-f2s=0-m,
阻力f2=k2mg,
代入數(shù)據(jù)解得v0=30 m/s,
正常行駛時(shí),F-f1=0,f1=k1mg=0.1mg,
功率P=Fv0=0.1×1 300×10×30 W=39 000 W=39 kW.
答案:(1)3 s (2)39 kW
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