高中物理套练习课练 15动能和动能定理Word文件下载.docx
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A.物块第二次滑到P点的速率大
B.两次滑动中物块到达P点时的速度大小相等
C.两次滑动中物块到达底端时的速度大小相等
D.物块第一次滑到P点的速率大
AC
由题意可知,小物块两次滑到P点的时间相同,由于DP>CP,因此从D到P的平均速度大于从C到P的平均速度,设从C滑到P点时速度为v1,从D滑到P点时速度为v2,则根据匀变速直线运动知识有:
>
,即从D滑到P点时的速度大于从C滑到P点时的速度,故A正确,B、D错误;
小物块从D到C和从C到D的过程中摩擦力做的功相等,重力做的功相等,根据动能定理可知,两次滑动中物块到达底端的速度大小相等,故C正确.
4.[2019·
江苏省高邮中学检测](多选)如图所示,质量为M的电梯底板上放置一质量为m的物体,钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,重力加速度为g,则在这一过程中( )
A.物体所受合力做的功等于mv2+mgH
B.底板对物体的支持力做的功等于mgH+mv2
C.钢索的拉力做的功等于Mv2+MgH
D.钢索的拉力、电梯的重力及物体对底板的压力对电梯做的总功等于Mv2
BD
对物体,应用动能定理得:
合力对物体做的功等于物体动能的增加量,有W-mgH=mv2,W=mgH+mv2,故A错误,B正确;
根据功能关系可知,钢索的拉力做的功等于电梯和物体的机械能增加量,为WF=(M+m)gH+(M+m)v2,故C错误;
对电梯,根据动能定理知合力对电梯做的功等于电梯的动能的变化量,即钢索的拉力、电梯的重力及物体对底板的压力对电梯M做的总功等于Mv2,故D正确.
5.[2019·
河南省商丘九校联考](多选)已知一足够长的传送带与水平面间的夹角为θ,以一定的速度匀速运动,某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图a所示),以此时为t=0时刻记录了小物块在传送带上运动的速度随时间的变化关系,如图b所示(图中取沿传送带向上的运动方向为正方向,其中|v1|>|v2|),已知传送带的速度保持不变,则下列判断正确的是( )
A.0~t1内,物块对传送带一直做负功
B.物块与传送带间的动摩擦因数μ>tanθ
C.0~t2内,传送带对物块做的功为mv-mv
D.系统产生的热量一定比物块动能的减少量大
ABD
由题图b知,物块先向下运动后向上运动,则知传送带的运动方向应向上,0~t1时间内,物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下,则物块对传送带做负功,故A正确.在t1~t2时间内,物块向上运动,则有μmgcosθ>
mgsinθ,得μ>
tanθ,故B正确.0~t2时间内,由题图b中“面积”等于位移可知,物块的总位移沿斜面向下,高度下降,重力对物块做正功,设为WG,根据动能定理得:
W+WG=mv-mv,则传送带对物块做的W=mv-mv-WG,故C错误.0~t2时间内,重力对物块做正功,物块的重力势能减小、动能也减小,且都转化为系统产生的内能,则由能量守恒定律知,系统产生的热量一定比物块动能的减少量大,故D正确.故选A、B、D.
6.[2019·
福建省福州市八县(市)联考](多选)如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,在杆上P点固定一光滑定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右侧,杆上套有一质量m=2kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道竖直固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B.用一条不可伸长的柔软轻细绳,通过定滑轮将A、B连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,A、B均可看成质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A一个水平向右的恒力F=50N(取g=10m/s2).则( )
A.把小球B从地面拉到P点的正下方C处时力F做的功为20J
B.小球B运动到P点正下方C处时的速度为0
C.小球B被拉到与滑块A速度大小相等时,离地面高度为0.225m
D.把小球B从地面拉到P的正下方C处时,小球B的机械能增加了20J
ACD
把小球B从地面拉到P点正下方C处的过程中,力F的位移为:
x=m-(0.4-0.3)m=0.4m,则力F做的功WF=Fx=20J,选项A正确;
把小球B从地面拉到P点正下方C处时,B的速度方向与绳子方向垂直,A的速度为零,设B的速度为v,则由动能定理:
WF-mgR=mv2-0,解得v=m/s,选项B错误;
当细绳与半圆形轨道相切时,小球B的速度方向沿圆周的切线方向向上,此时和绳子方向重合,故与滑块A速度大小相等,由几何关系可得h=0.225m,选项C正确;
B的机械能增加量为F做的功20J,D正确.
7.[2019·
山东省枣庄八中调研]如图所示,长为L=1m的长木板水平放置,在木板的A端放置一质量为m=1kg的小物块,现缓慢地抬高A端,使木板以左端为轴转动,当木板转到与水平面的夹角为α=30°
时,小物块开始滑动,此时停止转动木板,小物块滑到底端的速度为v=2m/s,重力加速度g=10m/s2,则在整个过程中( )
A.木板对小物块做的功为5J
B.摩擦力对小物块做的功为5J
C.支持力对小物块做的功为0
D.小物块克服摩擦力做的功为3J
设在整个过程中,木板对物块做的功为W,根据动能定理得:
W=mv2=×
1×
22J=2J,故A错误;
在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为30°
的过程中,摩擦力不做功,物块沿木板下滑过程中,摩擦力对物块做功,由于摩擦力小于重力沿木板向下的分力,即f<
mgsin30°
,则摩擦力对物块做的功Wf=-fL≠-mgLsin30°
=-5J,故B错误;
的过程中,支持力对物块做的功设为WN,根据动能定理得:
WN-mgLsin30°
=0,得WN=5J,故C错误;
在物块下滑的过程中,根据动能定理得:
mgLsin30°
+Wf=mv2-0,得Wf=-3J,即小物块克服摩擦力做的功为3J,故D正确.
8.[2019·
安徽省四校模拟]一质点在0~15s内竖直向上运动,其加速度-时间图象如图所示,若取竖直向下为正,g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.质点的机械能不断增加
B.在0~5s内质点的动能增加
C.在10~15s内质点的机械能一直增加
D.在t=15s时质点的机械能大于t=5s时质点的机械能
质点竖直向上运动,0~15s内加速度方向向下,质点一直做减速运动,B错.0~5s内,a=10m/s2,质点只受重力,机械能守恒;
5~10s内,a=8m/s2,受重力和向上的力F1,F1做正功,机械能增加;
10~15s内,a=12m/s2,质点受重力和向下的力F2,F2做负功,机械能减少,A、C错误.由F合=ma可推知F1=F2,由于做减速运动,5~10s内通过的位移大于10~15s内通过的位移,F1做的功大于F2做的功,5~15s内增加的机械能大于减少的机械能,所以D正确.
9.[2019·
山东省潍坊模拟](多选)如图所示,一根细绳的上端系在O点,下端系一重球B,放在粗糙的斜面体A上.现用水平推力F向右推斜面体使之在光滑水平面上向右匀速运动一段距离(细绳尚未到达平行于斜面的位置).在此过程中( )
A.B做匀速圆周运动
B.摩擦力对重球B做正功
C.水平推力F和重球B对A做的功的大小相等
D.A对重球B所做的功与重球B对A所做的功大小相等
BC
B的线速度大小是变化的,故不是匀速圆周运动,故A错误;
如图,画出球B受到的支持力N,摩擦力f以及球在该位置时运动的切线的方向,由图可知,斜面对B的摩擦力沿斜面向下,与B的速度方向的夹角为锐角,所以摩擦力对重球B做正功,故B正确;
A匀速运动,动能不变,根据动能定理知水平推力F和重球B对A做的功的大小相等,故C正确;
斜面对B的弹力和B对斜面的弹力是一对作用力和反作用力,大小相等,斜面在弹力方向上的位移等于B在弹力方向上的位移,所以A对重球B的弹力所做的功与重球B对A弹力所做的功大小相等,一正一负,由于B与A间存在相对运动,A的位移与B的位移不相等,所以A对重球B的摩擦力所做的功与重球B对A的摩擦力所做的功大小不相等,所以A对重球B所做的总功与重球B对A所做的总功大小不相等,故D错误.
10.[2019·
江西省南昌调研](多选)如图所示,一小球(可视为质点)从H=12m高处,由静止开始沿光滑弯曲轨道AB进入半径R=4m的竖直圆环内侧,且与圆环的动摩擦因数处处相等,当到达圆环顶点C时,刚好对轨道压力为零;
然后沿CB圆弧滑下,进入光滑弧形轨道BD,到达高度为h的D点时速度为零,则h的值可能为( )
A.10mB.9.5m
C.8.5mD.8m
设小球质量为m,以B点所在水平面为零势能面,由题给条件“当到达圆环顶点C时,刚好对轨道压力为零”有mg=,小球到达C点时,有v=gR,在C点的动能为mv=mgR,则小球在C点的机械能为2mgR+mv=mgR,则小球从B点到C点克服摩擦力做的功为mgR,小球到达D点时速度为零,设小球在D点的机械能为EkD,分析可知小球在从C点到B点过程中也有摩擦力,且摩擦力做的功小于小球从B点到C点克服摩擦力做的功mgR,故2mgR<EkD<mgR,即8m<h<10m,选项B、C正确.
11.[2016·
四川卷]韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J.韩晓鹏在此过程中( )
A.动能增加了1900J
B.动能增加了2000J
C.重力势能减少了1900J
D.重力势能减少了2000J
C
根据动能定理,物体动能的增量等于物体所受所有力做功的代数和,即ΔEk=WG+Wf=1900J-100J=1800J,A、B项错误;
重力做功与重力势能改变量的关系为WG=-ΔEp,即重力势能减少了1900J,C项正确,D项错误.
12.[2017·
江苏卷]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x关系的图线是( )
A
B
C
设物块与斜面间的动摩擦因数为μ,物块的质量为m,则物块在上滑过程中根据动能定理有-(mgsinθ+μmgcosθ)x=Ek-Ek0,即Ek=Ek0-(mgsinθ+μmgcosθ)x,物块沿斜面下滑的过程中有(mgsinθ-μmgcosθ)(x0-x)=Ek,即Ek与x成一次函数关系,由此可以判断C项正确.
13.[2019·
西安模拟]有两个物体a和b,其质量分别为ma和mb,且ma>mb,它们的初动能相同,若a和b分别受到不变的阻力Fa和Fb的作用,经过相同的时间停下来,它们的位移分别为sa和sb,则( )
A.Fa>Fb且sa<sbB.Fa>Fb且sa>sb
C.Fa<Fb且sa>sbD.Fa<Fb且sa<sb
设物体的初速度为v,初动能为Ek,所受的阻力为F,通过的位移为s,物体的速度与动能的关系为Ek=mv2,得v=,由s=t得,s=t,由题意可知物体a、b运动时间和初动能相同,则质量越大,位移越小,ma>mb,所以sa<sb;
由动能定理得,-Fs=0-Ek,因初动能相同,F与s成反比,则Fa>Fb,故选A.
14.[2019·
开封定位考试](多选)静止在水平地面的物块,受到水平方向的拉力F作用,此拉力方向不变,其大小F与时间t的关系如图所示,设物块与地面间的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等,则( )
A.0~t1时间内F的功率逐渐增大
B.t2时刻物块的加速度最大
C.t2时刻后物块做反向运动
D.t3时刻物块的动能最大
在0~t1时间内,水平方向的拉力从零逐渐增大到等于最大静摩擦力,物块始终静止不动,水平拉力做功为零,功率为零,选项A错误;
t2时刻水平拉力最大且大于滑动摩擦力的2倍,根据牛顿第二定律可知物块加速度最大,选项B正确;
t2时刻后水平拉力逐渐减小,物块的加速度逐渐减小,速度方向不变,速度继续增大,选项C错误;
t3时刻水平拉力减小到等于滑动摩擦力,速度增大到最大,t3时刻物块的动能最大,选项D正确.
15.[2019·
四川五校联考]如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长.圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,AC=h,此为过程Ⅰ;
若圆环在C处获得一竖直向上的速度v,则恰好能回到A处,此为过程Ⅱ.已知弹簧始终在弹性范围内,重力加速度为g,则圆环( )
A.在过程Ⅰ中,加速度一直减小
B.在过程Ⅱ中,克服摩擦力做的功为mv2
C.在C处,弹簧的弹性势能为mv2-mgh
D.在过程Ⅰ、过程Ⅱ中克服摩擦力做功相同
圆环刚开始下滑时,圆环受到的合力向下,设弹簧原长为L,下滑过程中,对圆环受力分析,如图所示,弹簧弹力与竖直方向的夹角为θ,则弹簧弹力F=kL,竖直方向根据牛顿第二定律可得mg-Fcosθ-μFN=ma,水平方向有Fsinθ=FN,联立三个方程可知,圆环下滑过程中受到的合力先减小后增大,圆环的加速度先减小后增大,选项A错误;
在过程Ⅰ和Ⅱ中,圆环在相同位置时受到的滑动摩擦力大小相等,所以在这两个过程中克服摩擦力做的功相等,选项D正确;
在过程Ⅰ中,根据动能定理可得WG-Wf-W弹=0,解得Wf=WG-W弹,在过程Ⅱ中,根据动能定理可得-WG+W弹-Wf=-mv2,联立解得Wf=mv2,在C处Ep弹=W弹=mgh-mv2,选项B、C错误.
16.[2019·
郑州质检](多选)质量为m的小球被系在轻绳一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,如图所示.在圆心处连接有力传感器,用来测量绳子上的拉力,运动过程中小球受到空气阻力的作用,空气阻力随速度减小而减小.某一时刻小球通过轨道的最低点,力传感器的示数为7mg,重力加速度为g,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,下列说法正确的是( )
A.到最高点过程中小球克服空气阻力做的功为mgR
B.到最高点过程中小球克服空气阻力做的功为mgR
C.再次经过最低点时力传感器的示数为5mg
D.再次经过最低点时力传感器的示数大于5mg
AD
小球在最低点时有F1=T-mg=m,解得v1=,而在最高点时,由于小球恰好能通过最高点,所以有mg=m,可得v2=,小球从最低点到最高点的过程,由动能定理可得-mg·
2R-Wf=mv-mv,解得空气阻力做的功Wf=mgR,选项A正确,B错误;
小球从最高点到最低点的过程,由于小球受到的空气阻力随速度的减小而减小,分析可知在同一水平面上上升过程中的阻力大于下落过程中的阻力,由动能定理可得mg·
2R-Wf′=mv′-mv,且此过程中空气阻力做的功Wf′<Wf,解得v′1>,再次经过最低点时有F2=T′-mg=m,解得T′>5mg,选项C错误,D正确.
课时测评⑮综合提能力 课时练 赢高分
一、选择题
1.[2019·
浙江模拟]如图所示,足球从草皮上的①位置被踢出后落在草皮上③位置,空中到达的最高点为②位置,则( )
A.②位置足球动能等于0
B.①位置到③位置过程只有重力做功
C.①位置到②位置的过程足球的动能全部转化为重力势能
D.②位置到③位置过程足球动能的变化量等于合力做的功
由题图可知,足球由②到③过程中具有水平位移,则说明足球在②位置存在速度,故A错误;
由图可知,①到②的水平位移大于②到③的水平位移,则说明足球受到空气阻力,故B错误;
因存在阻力做功,故①位置到②位置的过程足球的动能转化为重力势能和内能,故C错误;
根据动能定理可得,②位置到③位置过程足球动能的变化量等于合力做的功,故D正确.
江西模拟](多选)质量为m的物块在水平恒力F的推动下,从山坡(粗糙)底部的A处由静止开始运动至高为h的坡顶B处.到达B处时物块的速度大小为v,A、B之间的水平距离为s,重力加速度为g.不计空气阻力,则物块运动过程中( )
A.重力所做的功是mgh
B.合外力对物块做的功是mv2
C.推力对物块做的功是mv2+mgh
D.阻力对物块做的功是mv2+mgh-Fs
重力所做的功是WG=-mgh,选项A错误;
设阻力做功为Wf,根据动能定理,合外力对物块做的功是W合=WF-mgh+Wf=mv2,选项B正确;
WF=mgh-Wf+mv2,选项C错误;
WF=Fs=mgh-Wf+mv2,则Wf=mgh+mv2-Fs,选项D正确.
3.
[2019·
天津五区县联考](多选)如图所示,竖直平面内有一光滑圆环,半径为R,圆心为O,B为最低点,C为最高点,圆环左下方开一个小口与光滑斜面相切于A点,∠AOB=37°
,小球从斜面上某一点由静止释放,经A点进入圆轨道,不计小球由D到A的机械能损失,(sin37°
=0.6,cos37°
=0.8)则要保证运动过程中小球不离开轨道,小球释放的位置到A点的距离可能是( )
A.RB.2R
C.3RD.4R
若使小球恰能经过最高点C,则mg=m,根据动能定理有mg(h-2R)=mv,解得h=R,小球释放的位置到A点的距离是x==R;
若使小球恰能经过与圆心O等高的一点,则释放的高度h′=R,此时小球释放的位置到A点的距离是x′==R;
要保证运动过程中小球不离开轨道,小球释放的位置到A点的距离应满足:
x≥R或x′≤R,A、D正确.
4.(多选)
如图所示,斜面AB和水平面BC是由同一板材上截下的两段,在B处用小圆弧连接.将小铁块(可视为质点)从A处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于P处.若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将铁块放回A处,并轻推一下使之沿新斜面向下滑动.关于此情况下铁块运动情况的描述,正确的是( )
A.铁块一定能够到达P点
B.铁块的初速度必须足够大才能到达P点
C.铁块能否到达P点与铁块质量有关
D.铁块能否到达P点与铁块质量无关
设A距离水平面BC的高度为h,小铁块与该板材间的动摩擦因数为μ.斜面AB的倾角为α,对全过程运用动能定理有mgh-μmgs1cosα-μmgs2=0,整理得mgh-μmg(s1cosα+s2)=0,而s1cosα+s2等于OP的长度,即h-μ=0,与斜面的倾角无关,故小铁块一定能够到达P点,且与铁块的质量无关.故A、D正确.
5.(多选)如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动,现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,对于这一过程,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对物块做的功为0.5mv2
B.物块对传送带做功为0.5mv2
C.系统摩擦生热为0.5mv2
D.电动机多做的功为mv2
设物块匀加速运动的时间为t,根据动能定理得:
摩擦力对物块做的功为W1=fvt=mv2=0.5mv2.物块对传送带做功W2=-fvt=-mv2,故A项正确,B项错误.物块与传送带相对位移大小为Δx=vt-=0.5vt,则Δx=x物.摩擦生热为Q=f·
Δx=fx物=0.5mv2.故C项正确.电动机多做的功转化成了物体的动能和系统的内能,所以电动机多做的功为W机=mv2+Q=mv2.故D项正确.(或电动机做的功等于传送带克服摩擦力做的功W机=f·
vt=mv2)
6.(多选)如图甲所示,物体以一定初速度从倾角α=37°
的斜面底端沿斜面向上运动,上升的最大高度为3.0m.选择地面为参考平面,上升过程中,物体的机械能E随高度h的变化关系如图乙所示.(g取10m/s2,sin37°
=0.8.)则( )
A.物体上升过程的加速度大小a=10m/s2
B.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.4
C.物体的质量m=0.67kg
D.物体回到斜面底端时的动能Ek=10J
物体到达最高点时,机械能为E=Ep=mgh,由图知Ep=30J,得m==kg=1kg,故C错误;
物体上升过程中,克服摩擦力做功,机械能减少,减少的机械能等于克服摩擦力做的功,ΔE=-μmgcosα,得μ=0.5,故B错误;
物体上升过程中,由牛顿第二定律得mgsinα+μmgcosα=ma,得a=gsinα+μgcosα=10×
0.6m/s2+0.5×
10×
0.8m/s2=10m/s2,故A正确;
由图象可知,物体上升过程中摩擦力做功为W=30J-50J=-20J,在整个过程中由动能定理得2W=Ek-Ek0,则有Ek=Ek0+2W=50J+2×
(-20)J=10J,故D正确.
7.
(多选)如图是某缓冲装置,劲度系数足够大的轻质弹簧与直杆相连,直杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f,直杆质量不可忽略.一质量为m的小车以速度v0撞击弹簧,最终以速度v弹回.直杆足够长,且直杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计小车与地面间的摩擦.则( )
A.小车被弹回时速度v一定小于v0
B.直杆在槽内移动的距离等于
C.直杆在槽内向右运动时,小车与直杆始终保持相对静止
D.弹簧的弹力可能大于直杆与槽间的最大静摩擦力
小车在向右运动的过程中,弹簧的形变量若始终小于时,直杆和槽间无相对运动,小车被弹回时速度v一定等于v0;
若形变量大于时,杆和槽间出现相对运动,克
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- 高中物理套练习 课练 15动能和动能定理 高中物理 练习 15 动能 定理