2020高中物理 第四章 机械能和能源 动能定理的应用练习（提高篇）教科版必修2

2020高中物理 第四章 机械能和能源 动能定理的应用练习（提高篇）教科版必修2

动能定理的应用(提高篇)‎ 一、选择题：‎ ‎1．一质量为0.3㎏的弹性小球，在光滑的水平面上以‎6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎2．在h高处，以初速度v0向水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎3．如图，质量为m的小球用轻绳悬挂在O点，在水平恒力作用下，小球从静止开始由A经B向C运动。则小球（ ）‎ A．先加速后减速 B．在B点加速度为零 C．在C点速度为零 D．在C点加速度为gtanθ 二、解答题：‎ ‎1．如图，汽车在平直路面上匀速运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与滑轮间的绳保持水平。当牵引轮船的绳与水平方向成θ角时，轮船速度为v，绳的拉力对船做功的功率为P，(1)此时绳对船的拉力为多少？（2）若汽车还受到恒定阻力f则汽车发动机的输出功率为多少？‎ ‎2．将质量m=‎2kg的一块石头从离地面H=‎2m高处由静止开始释放，落入泥潭并陷入泥中h=‎5cm深处，不计空气阻力，求泥对石头的平均阻力。（g取‎10m/s2）‎ ‎3．如图所示，绷紧的传送带在电动机带动下，始终保持v0＝‎2m/s的速度匀速运行，传送带与水平地面的夹角θ＝30°，现把一质量m＝l‎0kg的工件轻轻地放在传送带底端，由传送带传送至h＝‎2m的高处。已知工件与传送带间的动摩擦因数，g取‎10m/s2。‎ ‎(1) 试通过计算分析工件在传送带上做怎样的运动?‎ ‎(2) 工件从传送带底端运动至h＝‎2m高处的过程中摩擦力对工件做了多少功?．‎ 5‎ ‎4．如图所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R=‎0.8m，BC是水平轨道，长S=‎3m，BC处的摩擦系数为μ=1/15，今有质量m=‎1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。‎ ‎ ‎ ‎5．电动机通过一条绳子吊起质量为‎8kg的物体。绳的拉力不能超过120N，电动机的功率不能超过1 200W，要将此物体由静止起，用最快的方式将物体吊高‎90m（已知物体在被吊高‎90m以前已开始以最大速度匀速上升），所需时间为多少？（g取‎10 m/s2）‎ ‎6．一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，测得停止处对开始运动处的水平距离为S，如图所示，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同．求动摩擦因数μ．‎ ‎7．如图甲所示，物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为l。开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60°角，如图乙所示，此时传感装置的示数为初始值的1.25倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的0.6倍。不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为g。求：‎ ‎ (1)物块的质量；‎ ‎ (2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功。‎ ‎ ‎ 5‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题：‎ ‎1.BC 解析：由于碰撞前后速度大小相等方向相反，所以Δv=vt-(-v0)=‎12m/s,根据动能定理 ‎2.C 解析： 小球下落为曲线运动，在小球下落的整个过程中，对小球应用动能定理，有 ‎   ，‎ 解得小球着地时速度的大小为  。‎ 正确选项为C。‎ ‎3、ACD 解析：根据动能定理：，解得vC=0，所以小球先加速运动，后加速运动，故A、C正确；小球做圆周运动在B点有向心加速度，故B错误；在C点时，因为速度为0，所以向心力为零，即指向圆心方向的合力为0，沿切线方向的合力，所以在C点的加速度为，故D正确。‎ ‎&故选：ACD 二、解答题：‎ ‎1、解析：由功率公式： ，解得绳对船的拉力，此时汽车的速度，所以汽车匀速运动，汽车发动机的输出功率。‎ ‎2. ‎ 解析：石头在空中只受重力作用；在泥潭中受重力和泥的阻力。‎ 对石头在整个运动阶段应用动能定理，有 ‎。‎ 所以，泥对石头的平均阻力 ‎。‎ ‎3.解析： (1) 工件刚放上皮带时受滑动摩擦力 ‎ ，‎ 工件开始做匀加速直线运动，由牛顿运动定律 可得 ‎ 设工件经过位移x与传送带达到共同速度，由匀变速直线运动规律 5‎ 可得  ‎ 故工件先以‎2.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，运动‎0.8m与传送带达到共同速度‎2m/s后做匀速直线运动。‎ ‎(2) 在工件从传送带底端运动至h＝‎2m高处的过程中，设摩擦力对工件做功Wf ，由动能定理 ,‎ 可得 =220J。‎ ‎4. 6J 解析：物体在从A滑到C的过程中，有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三个力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物体在AB段受的阻力是变力，做的功不能直接求。根据动能定理可知：W外=0，‎ 所以mgR-umgS-WAB=0‎ 即WAB=mgR-umgS=1×10×0.8-1×10×3/15=6(J)‎ ‎5. 7.75s 解析： 起吊最快的方式是：开始时以最大拉力起吊，达到最大功率后维持最大功率起吊。在匀加速运动过程中，加速度为 m/s2=‎5 m/s2，‎ 末速度  m/s=‎10m/s，‎ 上升时间 s=2s，‎ 上升高度 m=‎10m。‎ 在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速度为 ‎ m/s=‎15m/s，‎ 由动能定理有 ，‎ 解得上升时间 s=5.75s。‎ 所以，要将此物体由静止起，用最快的方式将物体吊高‎90m，所需时间为 5‎ ‎  ‎ ‎6.‎ 解析：设该斜面倾角为α，斜坡长为l，则物体沿斜面下滑时，重力和摩擦力在斜面上的功分别为：‎ 物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功，设平面上滑行距离为S2，则 对物体在全过程中应用动能定理：mglsinα－μmglcosα－μmgS2=0‎ 得　　　　　 　　 h－μS1－μS2=0．‎ 式中S1为斜面底端与物体初位置间的水平距离．故 ‎7、解析：（1）分别对开始时和细绳与竖直方向成60°时两个状态进行（1）设开始时细绳的拉力大小为T1，传感装置的初始值为F1，物块质量为M，由平衡条件得 对小球，T1=mg ①‎ 对物块，F1+T1=Mg ②‎ 当细绳与竖直方向的夹角为60°时，设细绳的拉力大小为T2，传感装置的示数为F2，据题意可知，F2=‎1.25F1，由平衡条件得 对小球，T2=mgcos60° ③‎ 对物块，F2+T2=Mg ④‎ 联立①②③④式，代入数据得 M=‎3m ⑤‎ ‎（2）设小球运动至最低位置时速度的大小为v，从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力所做的功为Wf，由动能定理得 ‎ ⑥‎ 在最低益，设细绳的拉力大小为T3，传感装置的示数为F3，据题意可知，‎ F3=‎0.6F1，对小球，由牛顿第二定律得 ‎ ⑦‎ 5‎