动能定理及应用练习.docx
- 文档编号:12385053
- 上传时间:2023-04-18
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:194.44KB
动能定理及应用练习.docx
《动能定理及应用练习.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《动能定理及应用练习.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
动能定理及应用练习
动能定理及应用
一、选择题本题共10小题,每小题5分,共50分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题目要求,有的有多个选项符合题目要求)
1.物体在两个相互垂直的力的作用下运动,力F1对物体做功6J,物体克服力F2做功8J,则F1、F2的合力对物体做功为( )
A.14JB.10JC.2JD.-2J
2.如图所示,在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线.从图中可以判断( )
A.在0~t1时间内,外力做负功B.在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大
C.在t2时刻,外力的功率最大D.在t1~t3时间内,外力做的总功为零
3.如图所示,一辆汽车从凸桥上的A点匀速运动到等高的B点,以下说法中正确的是( )
A.由于车速不变,所以汽车从A到B过程中机械能不变
B.牵引力对汽车做的功大于汽车克服阻力做的功
C.汽车在运动过程中所受合外力为零
D.汽车所受的合外力做功为零
4.如图光滑水平面AB=x,其右端BC是一个半径为R的竖直光滑半圆轨道.质量为m的质点静止在A处.若用水平恒力F将质点推到B处后撞去,质点将沿半圆轨道运动到C处并恰好下落到A处.则( )
A.可以判断出x=2R时,水平恒力F对质点做功最少
B.可以判断出x=R时,水平恒力F对质点做功最少
C.要满足上述运动过程,水平恒力F大小至少为mg
D.要满足上述运动过程,水平恒力F大小至少为5/4mg
5.冰壶比赛场地如图,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线MN处放手让冰壶滑出.设在某次投掷后发现冰壶投掷的初速度v0较小,直接滑行不能使冰壶沿虚线到达尽量靠近圆心O的位置,于是运动员在冰壶到达前用毛刷摩擦冰壶运行前方的冰面,这样可以使冰壶与冰面间的动摩擦因数从μ减小到某一较小值μ′,设经过这样擦冰,冰壶恰好滑行到圆心O点.关于这一运动过程,以下说法正确的是( )
A.为使本次投掷成功,必须在冰壶滑行路线上的特定区间上擦冰
B.为使本次投掷成功,可以在冰壶滑行路线上的不同区间上擦冰
C.擦冰区间越靠近投掷线,冰壶滑行的总时间越短
D.擦冰区间越远离投掷线,冰壶滑行的总时间越短
6.轻质弹簧竖直放面物块P质量m与弹簧连起保持静止.现用竖直向恒力F使P向加速运段距离L速度v列说确( )
A.重力做功mgL
B.合外力做功1/2mv2
C.合外力做功FL-mgL
D.弹簧弹力做功mgL-FL+1/2mv2
7.如图所示,传送带通过滑道将长为L、质量为m的柔软匀质物体以初速度V0向右送上水平台面,物体前端在台面上滑动S距离停下来。
已知滑道上的摩擦不计,物体与台面间的动摩擦因数为μ而且s>L,则物体的初速度V0为()
8.如图所示,弹簧被质量为m的小球压缩,小球与弹簧不粘连且离地面的高度为h,不计空气阻力,将拉住小球的细线烧断,则小球( )
A.直线运动B.曲线运动
C.落地时的动能等于mghD.落地时的动能大于mgh
9.如图,可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱,A的质量为B的两倍.当B位于地面时,A恰与圆柱轴心等高.将A由静止释放,B上升的最大高度是( )
A.2RB.5/3R
C.4/3RD.2/3R
10.如图所示,在竖直平面内有一半径为R的光滑固定圆弧轨道,半径OA水平,OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P处静止下落,小球沿轨道到达最高点B时对轨道压力F=mg,重力加速度为g,则下述正确的是( )
A.小球运动到B时的速度为
B.小球运动到B点时重力的瞬时功率为mg
C.小球运动到最低点C时对轨道的压力为6mg
D.AP间距为2R
二、实验题(共2小题,14分)
11.
(1)某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系,方案如图所示.他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为减小这种做法带来的误差,实验中要采取的两项措施是:
a___________________________b______________________
(2)如图所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T。
距离如图。
则打B点时的速度为vB=____________;要验证合外力的功与动能变化间的关系,测得位移和速度后,还要测出的物理量有_____________________________。
12.某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证动能定理。
如图所示,测量步骤如下:
①将长为L、原来己调至水平的气垫导轨的左端垫高H,在导轨上间距为l的两点处分别安装光电门P1和P2
②用20分度的游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d
③接通气源及光电计时器,将滑块从导轨左端自由释放。
测得滑块分别通过两个光电门时遮光时间为∆t1和∆t2
阅读上面的实验步骤回答下列问题:
(1)写出本实验验证动能定理的原理式_________________________________.(用测出的物理量表示)
(2)实验所用滑块的质量m=600g,其他数据如下L=1.5m,H=10cm,l=50cm,则实验中外力所做的功为________________________.(g=10m/s2)
(3)写出减小实验误差的一种措施_______________________________________.
三、计算题(本题共4小题,共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.如图所示,竖直平面内放一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数μ=0.20,杆的竖直部分光滑,两部分各套有质量分别为2.0kg和1.0kg的小球A和B,A、B间用细绳相连,初始位置OA=1.5m,OB=2.0m,g取10m/s2,则
(1)若用水平拉力F1沿杆向右缓慢拉A,使之移动0.5m,该过程中A受到的摩擦力多大?
拉力F1做功多少?
(2)若小球A、B都有一定的初速度,A在水平拉力F2的作用下,使B由初始位置以1.0m/s的速度匀速上升0.5m,此过程中拉力F2做功多少?
14.如图所示,固定斜面的倾角为θ,可视为质点的物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于B点。
物体A的质量为m,开始时物体A到B点的距离为L。
现给物体A一沿斜面向下的初速度v0,使物体A开始沿斜面向下运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好被弹回到B点。
已知重力加速度为g,不计空气阻力,求此过程中:
(1)物体A向下运动刚到达B点时速度的大小
(2)弹簧的最大压缩量。
15.如图所示,有一质量m=1kg的小物块,在平台上以初速度v0=3m/s水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的半径R=0.5m的粗糙圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M=3kg的长木板,木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑接触,当小物块在木板上相对木板运动l=1m时,与木板有共同速度,小物块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.3,C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ=53°,不计空气阻力,取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:
(1)A、C两点的高度差h;
(2)物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;
(3)物块通过圆弧轨道克服摩擦力做的功.
16.一种U型池的滑板运动场地截面示意图如图所示,场地由两个完全相同的1/4圆弧滑道AB、CD和水平滑道BC构成,圆弧滑道的半径R=3.5m,B、C分别为圆弧滑道的最低点,B、C间的距离s=8.0m.运动员从A点出发,通过AB、BC滑道,冲向CD滑道,到达圆弧滑道的最高位置D后竖直向上腾空跃起,在空中做出翻身、旋转等动作,然后再落回D点.假设某次运动中运动员经过水平滑道B点时水平向右的速度v0=17m/s,运动员从B点运动到C点所用时间t=0.5s,从D点跃起时的速度vD=8.0m/s.设运动员连同滑板的质量m=50kg,忽略空气阻力的影响,假定BC间阻力不变,重力加速度g取l0m/s2.求:
(1)运动员从D点跃起后在空中完成动作的时间;
(2)运动员从C点到D点运动的过程中需要克服摩擦阻力所做的功;
(3)若运动员从D点返回需要在BC段通过蹬地做功才能重新到A点,某同学想计算此运动员需要通过蹬地做多少功W才能恰好回到A点,其列式分析如下:
其中WfCB大小等于从B到C过程动能减少量,
即
;WfCD和WfBA等于
(2)小题中C点到D点运动的过程中克服摩擦阻力所做的功的大小.这位同学的分析正确吗?
若正确请计算W的大小;若不正确,请简要说明理由.
参考答案
1.【解析】:
合外力做的总功为等于各力做功的代数和,故W=W1+W2=6-8=-2J;故选:
D.
2.【解析】:
选D.由动能定理可知,在0~t1时间内质点速度越来越大,动能越来越大,外力一定做正功,故A项错误;在t1~t3时间内,动能变化量为零,可以判定外力做的总功为零,故D项正确;由P=F·v知0、t1、t2、t3四个时刻功率为零,故B、C都错.
3.【解析】:
A、由于车速不变,所以汽车从A到B过程中机械能先增加后减小,AB两点的机械能相同,故A错误;
B、由于AB等高,重力做功为零,牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功,故B错误.
C、汽车在运动过程中做圆周运动,有向心加速度,合外力不为零,故C错误;
D、根据动能定理得:
汽车由A匀速率运动到B的过程中动能变化为0,所以合外力对汽车不做功,故D正确.故选D.
4.【解析】:
A、当小球恰好到达最高点时,水平距离最小,根据牛顿第二定律得:
mg=mv2/r
解得:
V=√gr.根据2R=1/2gt2,则水平距离的最小值x=vCt=2R.故A正确,B错误.
C、对A到C的过程运用动能定理得:
Fx-mg2R=1/2mv2-0,
解得:
F=5/4mg,即水平恒力F的最小值为5/4mg.故C错误D正确.故选:
AD.
5.【解析】:
A、从发球到O点应用动能定理列出等式可知:
-μmgL1-μ′mgL2=0-1/2mv02,所以可以在冰壶滑行路线上的不同区间上擦冰,只要保证擦冰的距离一定就行.故A错误,B正确.
C、擦冰区间越靠近投掷线,则开始阶段冰壶的平均速度就越大,总的平均速度越大,距离一定,所以时间越短,故C正确,D错误.故选BC.
6.【解析】:
A、物体升L克服重力做功mgL即重力做功-mgL故A错误;
B、C、根据能定理合外力做功:
W=△Ek=1/2mv2故B确C错误;
D、根据能定理:
-mgL+FL+W弹=1/2mv2解:
W弹=mgL-FL+1/2mv2故D确;故选:
BD.
7.【解析】物块位移在由0增大到L的过程中,对台面的压力随位移由0均匀的增加至mg,故整个过程的摩擦力的大小随位移变化的图象如图所示,图中梯形“面积”即为物块克服摩擦力所做的功.
由动能定理得:
可解得
.
故选B
8.【解析】:
A、将细绳烧断后,小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用,合力斜向右下方,在弹力作用下有水平方向的初速度,所以小球做曲线运动.故A错误,B正确.
B、若只有重力做功,根据动能定理mgh=Ek可知落体的动能等于mgh,但除了重力做功外,还有弹力做正功,所以C正确,D正确.故选BD.
9.【解析】:
设B的质量为m,则A的质量为2m,以A、B组成的系统为研究对象,在A落地前,由动能定理可得:
,
以B为研究对象,在B上升过程中,由动能定理可得:
,则B上升的最大高度H=R+h,解得:
H=4/3R;故选C.
10.【解析】:
A、在B点由牛顿第二定律得:
mg+mg=mvB2/R
解得:
vB=
,故A错误;
B、由P=Fv可知,在B点物体速度与重力方向垂直,故重力功率为零,故B错误;
C、从B到C由动能定理可知:
mg2R=1/2mvC2-1/2mvB2
在C处:
FN-mg=mvB2/R
联立解得:
FN=7mg,故C错误;
D、从P到B可知:
mgh=1/2mvB2,h=R,故PA距离为:
R+R=2R,故D正确;故选:
D
11.【答案】:
(1)a平衡摩擦力b钩码的重力远小于小车的总重力
(2)
钩码的质量m,小车的质量M。
12.
【答案】
(1)
;
(2)
;(3)适当提高滑块的初始位置,增大滑块通过光电门的速度。
13.【解析】:
(1)先对AB整体受力分析,如图所示.
A、B小球和细绳整体竖直方向处于平衡,A受到的弹力为:
N=(mA+mB)g
则A受到的摩擦力为
代入数据得:
Ff=6N
由几何关系有,sB=0.5m
由能量关系,拉力F1做功为:
W1=Ffs+mBgsB;
代入数字得:
W1=20J
(2)设细绳与竖直方向的夹角为θ,因细绳不可伸长,两物体沿绳子方向的分速度大小相等,所以有
则:
A的初速度
,末速度
设拉力F2做功为W2,对系统,由能量关系得:
代入数据得W2=6.8J
14.【解析】:
(1)物体A由开始位置运动至B点的过程,由动能定理得
.............................3分
得
........................................2分
(2)设弹簧最大压缩量为x,在物体A刚好接触弹簧至恰好返回B点的过程中,由动能定理得
.......................................3分
得
.............................2分
15.【解析】:
(1)小物块到C点时的速度竖直分量为vCy=v0tan53°=3×4/3=4m/s
下落的高度
(2)小物块在木板上滑行达到共同速度的过程,木板的加速度大小:
a1=μmg/M=0.3×10/3=1m/s2,
物块的加速度大小:
a2=μmg/m=μg=3m/s2,
由题意得:
,
联立以上各式并代入数据解得
小球在D点时由牛顿第二定律得
代入数据解得FN=26N
由牛顿第三定律得FN′=FN=26N,方向竖直向下;
(3)小物块由A到D的过程中,由动能定理有
代入数据解得Wf=6J
16.【解析】:
(1)运动员从D点跃起后再空中做竖直上抛运动,设上升时间为t1,由
则运动员在空中的时间为
即从D点跃起后,在空中做动作的时间为1.6s;
(2)从B到C为匀变速运动,根据匀变速直线运动的平均速度公式有:
所以可得运动员经过C点时的速度:
从C到D令克服摩擦力做功为Wf,则根据动能定理有:
带入数据得克服摩擦阻力所做的功:
Wf=2275J;
(3)不正确。
D到C,B到A过程与C到D比较,速度不同,根据向心力公式,支持力不同,摩擦力也不同,则摩擦力做功不同.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 动能 定理 应用 练习