2024_2025学年高中物理第七章习题课动能定理的应用练习含解析新人教版必修2.docxVIP

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习题课:动能定理的应用

基础巩固

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+12mv2

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.(多选)如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力拉B,由于A、B间摩擦力的作用,A将在B上滑动,以地面为参考系,A、B都向前移动一段距离。在此过程中()

A.外力做的功等于A和B动能的增量

B.B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量

C.A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功

D.外力对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和

解析A、B间存在滑动摩擦力,A在B上滑动时,产生热量,故外力做功等于A和B动能的增量和产生的热量之和,A选项错误;依据动能定理可知,B对A的摩擦力做功,增加了A的动能,B选项正确;A在B上滑行,两者位移不同,摩擦力做功不等,C选项错误;以B为探讨对象,依据动能定理可知,W-Wf=ΔEk,则外力对B做的功等于B动能的增量和B克服摩擦力做的功之和,D选项正确。

答案BD

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。若忽视空气阻力,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,质量为m的物体与水平转台间的动摩擦因数为μ,物体与转轴相距R,物体随转台由静止起先转动。当转速增至某一值时,物体即将在转台上滑动,此时转台起先匀速转动。(设物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)。则在这一过程中摩擦力对物体做的功是()

A.0 B.2μmgR

C.2πμmgR D.μmgR

解析物体即将在转台上滑动但还未滑动时,转台对物体的最大静摩擦力恰好供应向心力,设此时物体做圆周运动的线速度为v,则有μmg=mv2R①。在物体由静止到获得速度v的过程中,物体受到的重力和支持力不做功,只有摩擦力对物体做功,由动能定理得W=12mv2-0②。联立①②解得W=

答案D

5.如图所示,MPQ为竖直面内一固定轨道,MP是半径为R的14光滑圆弧轨道,它与水平轨道PQ相切于P,Q端固定一竖直挡板,PQ长为s。一小物块在M端由静止起先沿轨道下滑,与挡板发生一次碰撞后停在距Q点为l的地方,与挡板碰撞过程中无机械能损失,重力加速度为g。求物块与PQ段动摩擦因数μ

解析物块运动存在两种状况,第一种状况是物块水平面运动的路程为l+s,对全过程应用动能定理,mgR-μmg(l+s)=0,解得μ=Rl+s;其次种状况是物块水平面运动的路程为3s-l,同理mgR-μmg(3s-l)=0,解得μ

答案Rl+

6.如图所示,竖直平面内的34圆弧形光滑管道半径略大于小球半径,管道中心线到圆心的距离为R,A端与圆心O等高,AD为水平面,B点在O的正下方,小球自A点正上方由静止释放,自由下落至A点时进入管道,从上端口飞出后落在C点,当小球到达B

(1)释放点距A点的竖直高度。

(2)落点C与A点的水平距离。

解析(1)设小球到达B点的速度为v1,因为到达B点时管壁对小球的弹力大小是小球重力大小的9倍,所以有9mg-mg=mv1

从最高点到B点的过程中,由动能定理得

mg(h+R)=12m

由①②得h=3R。③

(2)设小球到达圆弧最高点的速度为v2,落点C与A点的水平距离为x

从B到最高点的过程中,由动能定理得

-2mgR=12m

由平抛运动的规律得R=12gt2⑤

R+x=v2t⑥

联立④⑤⑥解得x=(22-1)R。

答案(1)3R(2)(22-1)R

实力提升

1.

如图所示,AB为14圆弧轨道,BC为水平直轨道,圆弧的半径为R,BC的长度也是R,一质量为m的物体,与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,当它由轨道顶端A从静止起先下落,恰好运动到C处停止,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为(

A.12μmgR B.1

C.-mgR D.(1-μ)mgR

解析物体从A运动到B所受的弹力要发生改变,摩擦力大小也要随之改变,所以克服摩擦力所做的功,不能干脆由做功的公式求得。而在BC段克服摩擦力所做的功,可干脆求得。对从A到C全过程