鲁科版高中物理必修第2册课后习题 第1章 功和机械能 习题课 动能定理的应用.docVIP

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习题课:动能定理的应用

合格考达标练

1.

如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一小球向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则从A到C的过程中弹簧弹力做功是()

A.mgh-12mv2 B.12mv

C.-mgh D.-mgh+

解析由A到C的过程运用动能定理可得

-mgh+W=0-12mv2

所以W=mgh-12mv2

答案A

2.在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块,抛出时的速度为v0,当它落到地面时速度为v,用g表示重力加速度,则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于()

A.mgh-12mv2-

B.12mv2-1

C.mgh+12m

D.mgh+12mv2-

解析选取物体从刚抛出到正好落地时的过程,由动能定理可得mgh-Wf=12mv2-

解得Wf=mgh+12mv

答案C

3.用竖直向上、大小为30N的力F,将2kg的物体从沙坑表面由静止提升1m时撤去力F,经一段时间后,物体落入沙坑,测得落入沙坑的深度为20cm。若忽略空气阻力,g取10m/s2,则物体克服沙坑的阻力所做的功为()

A.20J B.24J C.34J D.54J

解析对全程应用动能定理,有Fh+mgd-Wf=0,解得物体克服沙坑的阻力所做的功Wf=34J,选项C正确。

答案C

4.

如图所示在足球赛中,红队球员在白队禁区附近主罚定位球,并将球从球门右上角贴着球门射入,球门高度为h,足球飞入球门的速度为v,足球质量为m,则红队球员将足球踢出时对足球做的功W为(不计空气阻力、足球可视为质点) ()

A.12mv2

C.12mv2+mgh D.12mv

解析根据动能定理可得W-mgh=12mv2-0,所以W=12mv

答案C

5.

如图所示为10m跳台跳水示意图,运动员从10m高处的跳台跳下,设水的平均阻力约为其体重的3倍,在粗略估算中,把运动员当作质点处理,为了保证运动员的人身安全,池水深度至少为(不计空气阻力)()

A.5m B.3m C.7m D.1m

解析设水的深度为h,由动能定理mg(10+h)-3mgh=0,解得h=5m,选项A正确。

答案A

6.

如图所示,质量m=1kg的木块静止在高h=1.2m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数μ=0.2,用水平推力F=20N,使木块产生位移s1=3m时撤去,木块又滑行s2=1m后飞出平台,求木块落地时速度的大小。(g取10m/s2)

解析物体运动分为三个阶段,先是在s1段匀加速直线运动,然后是在s2段匀减速直线运动,最后是由平台落到地面。设木块落地时的速度为v,整个过程中各力做功情况分别为

推力做功WF=Fs1,摩擦力做功Wf=-μmg(s1+s2),重力做功WG=mgh。

设木块落地速度为v

全过程应用动能定理得WF+Wf+WG=12mv2,解得v=82

答案82m/s

等级考提升练

7.

(多选)在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达到vmax后,立即关闭发动机直至静止,v-t图像如图所示。设汽车的牵引力为F,受到的摩擦力为f,全程中牵引力做功为W1,克服摩擦力做功为W2,则()

A.F∶f=1∶3 B.W1∶W2=1∶1

C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3

解析对汽车运动的全过程,由动能定理得W1-W2=ΔEk=0,所以W1=W2,选项B正确,选项D错误;由图像知s1∶s2=1∶4。由动能定理得Fs1-fs2=0,所以F∶f=4∶1,选项A错误,选项C正确。

答案BC

8.一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处。物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能Ek与位移s关系的图线是()

解析如图1所示,设斜面倾角为θ,小物块与斜面之间的动摩擦因数为μ,当小物块沿着斜面向上滑动的时候,位移大小为s,则根据动能定理可得-mgssinθ-μmgcosθ·s=Ek-Ek0,所以有Ek=Ek0-(mgsinθ+μmgcosθ)s,所以在向上滑动的时候,动能Ek与位移s之间的关系为一次函数关系,图线为一条倾斜的直线,且斜率小于零,与Ek轴的交点为Ek0;当小物块达到斜面最高点,再向下滑动时,设小物块到最高点的位移为s0,如图2所示。显然在最高点时,小物块的速度为零,向下滑动时,根据动能定理有mg(s0-s)sinθ-μmgcosθ·(s0-s)=Ek-0,所以动能Ek=(mgsinθ-μmgcosθ)s0-(mgsinθ-μmgcosθ)s,所以向下滑动的时候,小物块的动能Ek与位移s之间的关系也是一次函数关系,图线为一