2018高考物理大一輪復(fù)習(xí)題組層級(jí)快練22第五單元機(jī)械能2動(dòng)能定理

1、題組層級(jí)快練（二十二） 動(dòng)能定理 一、選擇題 1. A、B 兩物體分別在水平恒力 Fi和 F2的作用下沿水平面運(yùn)動(dòng)，先后撤去 Fi、F2后，兩物體 最終停下，它們的 vt 圖像如圖所示已知兩物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小相等貝 U 下列說(shuō)法正確的是（ ） A. Fi、F2大小之比為 1 ：2 B. Fi、F2對(duì)A B做功之比為 1 ：2 C. A、B 質(zhì)量之比為 2 ：1 D. 全過(guò)程中A B 克服摩擦力做功之比為 2 ：1 答案 C 解析 由速度與時(shí)間圖像可知，兩個(gè)勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度之比為 1 : 2,由牛頓第二定律可 知：A B 受摩擦力大小相等，所以 A B 的質(zhì)量關(guān)系是 2 ： 1,由

2、速度與時(shí)間圖像可知， A、B 兩物體加速與減速的位移相等， 且勻加速運(yùn)動(dòng)位移之比 1 : 2,勻減速運(yùn)動(dòng)的位移之比 2 ： 1, 由動(dòng)能定理可得：A 物體的拉力與摩擦力的關(guān)系， F1 x f 1 3x= 0 0; B 物體的拉力與摩 3 擦力的關(guān)系，F(xiàn)2 2x f 2 3x = 0 0,因此可得：F1= 3f 1, F2= f 2, f 1= f 2，所以 R= 2F2. 全過(guò)程中摩擦力對(duì) A B 做功相等，F(xiàn)1、F2對(duì)A B 做功大小相等.故 A B D 項(xiàng)錯(cuò)誤，C 項(xiàng) 正確. 2. （2017 淮安模擬）如圖所示，質(zhì)量相同的物體分別自斜面 AC 和 BC 的頂端由靜止開(kāi)始下 滑，物體與斜面

3、間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，物體滑至斜面底部 C 點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為 Ek1和蟲(chóng)，下 A. Ek1Ek2, WW 答案 B 滑過(guò)程中克服摩擦力所做的功分別為 解析 設(shè)斜面傾角為a，斜面底邊長(zhǎng)為 L,對(duì)物體從斜面頂端由靜止下滑到斜面底端過(guò)程中,3 由動(dòng)能定理，得 mgLtan a mgcosa 解得 Ek = mgLtana 卩 mgL 可見(jiàn)，斜面傾角a越大，物體滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能越大， 則氐氐；又W=卩 mgcosa 二- COS a =卩 mgL,可見(jiàn)克服摩擦力所做的功大小相等，即 W= W2,故正確選項(xiàng)為 B. 3.光滑斜面上有一個(gè)小球自高為 h的 A 處由靜止開(kāi)始滾下，抵達(dá)光滑 水平面上的 B

4、點(diǎn)時(shí)速度大小為 Vo.光滑水平面上每隔相等的距離設(shè)置 了一個(gè)與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直的活動(dòng)阻擋條，如圖所示，小球越過(guò) n條 活動(dòng)阻擋條后停下來(lái).若讓小球從 高處以初速度滾下，則小球能 越過(guò)的活動(dòng)阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過(guò)活動(dòng)阻擋條時(shí)損失的動(dòng)能相等 )( ) A. n B. 2n C. 3n 答案 B D. 4n 1 解析 設(shè)每條阻擋條對(duì)小球做的功為 W 當(dāng)小球在水平面上滾動(dòng)時(shí)， 由動(dòng)能定理得 nW= 0-? mv2,對(duì)第二次有 1 2 1 2 1 2 NV0 qmv； = 0（2mv）+ mgh）,又因?yàn)?gmve = mgh,聯(lián)立 N= 2n,選 項(xiàng) B 正確. 4.(2015 課標(biāo)全國(guó)I )

5、如圖所示，一半徑為 R,粗糙程度處處相同的半圓 形軌道豎直固定放置， 直徑 POC 水平.一質(zhì)量為 m 的質(zhì)點(diǎn)自 P 點(diǎn)上方高度 為 R 處由靜止開(kāi)始下落，恰好從 P 點(diǎn)進(jìn)入軌道.質(zhì)點(diǎn)剛到軌道最低點(diǎn) N 時(shí)， 對(duì)軌道的壓力為 4mg g為重力加速度的大小.用 W 表示質(zhì)點(diǎn) P 運(yùn)動(dòng)到 N 點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功.貝 U ( ) 1 A. W= 2mgR 質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá) Q 點(diǎn) 1 B. WmgR 質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá) Q 點(diǎn) 1 C. W 2mgR 質(zhì)點(diǎn)到達(dá) Q 點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離 1 D. W2mgR 質(zhì)點(diǎn)到達(dá) Q 點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離 答案 C 解析 質(zhì)點(diǎn)在 N 時(shí)，沿半徑方向的合力

6、提供向心力， 可得 4mg- mg= mR,所以動(dòng)能為 E=|mgR 4 3 1 從最高點(diǎn)到 N 點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理，得 mg2R W= -mgR 即克服摩擦力做功為 W2口9尺 丫2 FN mgsin 0 = mR, 根據(jù)左右對(duì)稱(chēng), 5. 如圖所示，一個(gè)粗糙的水平轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度 3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上有一 個(gè)質(zhì)量為 m 的物體，物體與轉(zhuǎn)臺(tái)間用長(zhǎng) L 的繩連接著，此時(shí)物體與轉(zhuǎn) 臺(tái)處于相對(duì)靜止，設(shè)物體與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 卩，現(xiàn)突然制動(dòng)轉(zhuǎn) 臺(tái)，則（） A. 由于慣性和摩擦力，物體將以 O 為圓心、L 為半徑做變速圓周運(yùn)動(dòng)，直到停止 B. 若物體在轉(zhuǎn)臺(tái)上運(yùn)動(dòng)一周，物體克服摩擦力做的功為 卩 mg2

7、n L C. 若物體在轉(zhuǎn)臺(tái)上運(yùn)動(dòng)一周，摩擦力對(duì)物體不做功 2 一一 L 3 亠 一一 D. 物體在轉(zhuǎn)臺(tái)上運(yùn)動(dòng) 圈后，停止運(yùn)動(dòng) 4g n 答案 ABD 解析 制動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)后，物體在繩子約束作用下做圓周運(yùn)動(dòng)， 速率在減小，運(yùn)動(dòng)一周滑動(dòng)摩擦力 1 做功為 W= i mg2n L,繩子的拉力對(duì)物體不做功， 由動(dòng)能定理可知mg2 冗 L= 0mG， 6. 質(zhì)量為 2 kg 的物塊放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由靜止 9 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，物塊動(dòng)能 E與其發(fā)生位移 x之間的關(guān)系如圖所示. 已知物塊 與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 1= 0.2，重力加速度 g 取 10 m/s2，則下列說(shuō) 1 法正確的是（ ） A. x

8、 = 1 m 時(shí)速度大小為 2 m/s B. x = 3 m 時(shí)物塊的加速度大小為 2.5 m/s 2 C. 在前 4 m 位移過(guò)程中拉力對(duì)物塊做的功為 9 J D. 在前 4 m 位移過(guò)程中物塊所經(jīng)歷的時(shí)間為 2.8 1 Vo2 所以摩擦力做功變小， 那么從 N 到 Q 由動(dòng)能定理得 Q 點(diǎn)動(dòng)能為 EQ= |mgF mgR- W，由于 在同一高度，由于摩擦力做功導(dǎo)致右半圓的速度小, 軌道彈力小，滑動(dòng)摩擦力 f =卩 FN變小, W 攀所以 Q 點(diǎn)速度仍然沒(méi)有減小到 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沿半徑方向的合力提供向心力，即 0,仍會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離，所以選項(xiàng) C 對(duì). 又 v= 3 L，聯(lián)立得物體

9、在轉(zhuǎn)臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為 N= B、 D 項(xiàng)正5 s 答案 D A E 解析 對(duì)物塊由動(dòng)能定理，得 F合x(chóng) = A云，貝U F合=，即圖線的斜率等于合外力.在 0 x A E 1 2 2 m 內(nèi)，F(xiàn)合= - =2 N，設(shè) x= 1 m 時(shí)速度大小為 V，由動(dòng)能定理，得 F合x(chóng)=mv 0，v x 26 2 m/s , A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖線知 2-4 m內(nèi)加速度恒定，a =和鋁=是m/s2 = 5 m/S 1 2, B 項(xiàng)錯(cuò)誤；在前 4 m 位移過(guò)程中由動(dòng)能定理，得 V卩 mgx= 9 J , W= 9 J + 0.2 X 2X 10X 4 J 1 =(冠 os? + lotan 0)，A 項(xiàng)正確. 8

10、. 如圖所示，內(nèi)壁光滑半徑大小為 R 的圓軌道豎直固定在桌面上， 一個(gè)質(zhì)量 為 m 的小球靜止在軌道底部 A 點(diǎn).現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球， 擊打 后迅速移開(kāi)，使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng). 當(dāng)小球回到 A 點(diǎn)時(shí)，再次用小 錘沿運(yùn)動(dòng)方向擊打小球，通過(guò)兩次擊打，小球才能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn). 已 知小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終未脫離軌道， 在第一次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功 W,第二次擊打 過(guò)程中小錘對(duì)小球做功 W.設(shè)先后兩次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功全部用來(lái)增加小球的動(dòng) W 能，則特的值可能是（ ） A. 1/2 B. 2/3 C. 3/4 D. 1 答案 AB 解析 第一次擊打后球最多到達(dá)與球心 O

11、 等高位置，根據(jù)功能關(guān)系，有 WW mgR 兩次擊打后可以到軌道最高點(diǎn)，根據(jù)功能關(guān)系，有 W+ W2- 2mgR=茹 =25 J , C 項(xiàng)錯(cuò)誤；在 x= 2 m 時(shí), vi = 2 m/s，在 x = 4 m 時(shí)， V2 =3 m/s，在前 2 m 內(nèi), Vi 亠十 , Vi + V2 , 2 m= t i, 11= 2 s，在后 2 m 內(nèi)，2 m = 12, 12= 0.8 s，故 11 +12= 2.8 s , D 項(xiàng)正確. 7. 如圖所示， 質(zhì)量為 m 的滑塊距擋板 P 的距離為 I。，滑塊以初速度 V0 沿傾角為0的斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 卩,滑塊所受 摩擦力小于重力

12、沿斜面向下的分力.若滑塊每次與擋板相碰均無(wú)機(jī)械 能損失，1 A.( 2 Vo 2gcos 0 + I otan 0 ) 1 Vo2 B 匚(2 +1 otan 2 Vo 2gcos 0 卜 I otan 0 ) 1 Vo2 D.( 2gcos 0 +1 ocot 7 答案 A 解析 滑塊最終停在斜面底部，設(shè)滑塊經(jīng)過(guò)的總路程為 I，對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程應(yīng)用功能關(guān) 1 2 系，全程所產(chǎn)生的熱量為 Q= 2mV + mglosin 0 ,又由全程所產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功，即Q= mglcos 0，解以上兩式，可得 8 在最高點(diǎn)，有 mg+ N= mRmg 聯(lián)立式，解得 Ww mgR WmgR

13、 故存 彳，故 A B 項(xiàng)正確，C D 項(xiàng)錯(cuò)誤. 2 W 3 9. 一個(gè)小物塊從斜面底端沖上足夠長(zhǎng)的斜面后又返回到斜面底端已知其初動(dòng)能為 返回到斜面底端的動(dòng)能為 E，上滑到最大路程的中點(diǎn)時(shí)速度為 v;若小物塊以 2E 的初動(dòng)能沖 上斜面，則有（ ） 答案 AC 小物塊沿斜面上升的距離 x與初動(dòng)能 E 成正比，而摩擦力做功 物塊以 2E 的初動(dòng)能上滑時(shí)，上滑的最大距離變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍, 的功）也為原來(lái)的 2 倍，故 A 項(xiàng)正確，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；選取小物塊從路程中點(diǎn)至最高點(diǎn)的過(guò)程, 2 2 v x L 由 v = 2ax得飛=,X1= 2x，故有 V1=2v, C 項(xiàng)正確，D 項(xiàng)錯(cuò)誤. V1 X1

14、v 10. 如圖所示，質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)方體木板放置在水平面上, N 分別是木板的左、右兩個(gè)端點(diǎn)，水平面的 A、C 之間粗糙，與 答案 D 解析 將木板分為 n等份（n足夠大），每個(gè)部分的質(zhì)量為 m；從開(kāi)始到 M 端運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)過(guò)程, E,它 A. 返回斜B. 返回斜3E 2 C. 上滑到最大路程的中點(diǎn)時(shí)速度為 2v D. 上滑到最大路程的中點(diǎn)時(shí)速度為 2v 解析設(shè)小物塊沿斜面上滑的最大高度為 h,沿斜面上升的最大距離為 x，由動(dòng)能定理得一 mghn Ff x = 0 E, 而 h= xsin a，式中 a為斜面傾角，可得 x= mgsin a + Ff. 由此可見(jiàn), Ff x與位移成正比，故

15、當(dāng)小 損失的動(dòng)能（即克服摩擦力做 木板的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等，水平面其余部分光滑, A、CAC 的中點(diǎn).某時(shí)刻開(kāi)始處于光滑水平面的木板具有水平向右的初速度 vo,當(dāng) M 端運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)時(shí)速度剛好為零，則（ A. 木板 N 端運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn)時(shí)速度為 3v0 4 B. 木板 N 端運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)時(shí)速度為 vo 2 C. 木板 N 端從 A 到 B 摩擦力做的功等于木板 N 端從 B 到 C 摩擦力做的功 D. 木板 N 端從 A 到 C 摩擦力做的功等于木板 M 端從 A 到 C 摩擦力做的功 9 每個(gè)部分克服摩擦力做功均為 卩 mjL,根據(jù)動(dòng)能定理，有：n( 口節(jié) 1) = 0 3mv64 n

16、m L 1 1 2 1 2 從開(kāi)始到木板 N 端運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn)過(guò)程，有：2(-卩 n呵X 2= 2mv-刃 ， 聯(lián)立解得 vi = Vo,故 A 項(xiàng)錯(cuò)誤；從開(kāi)始到木板 N 端運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)過(guò)程，有:n( ungL) X 1 2 1 2 =2m 2 訕 聯(lián)立解得 V2=vo，故 B 項(xiàng)錯(cuò)誤； 木板 N 端從 A 到 B 過(guò)程摩擦力做功： n m L 1 1 , 亠 m 1 W= ( -g；) X = 7 卩 mgL,木板 N 端從 B 到 C 過(guò)程摩擦力做功：W2= n(卩 gL) X ( 2 n 2 2 8 n 2 1 3 8 卩 mgL)= 卩 mgL;兩過(guò)程中摩擦力做功不相等，故 C 項(xiàng)錯(cuò)

17、誤；木板 N 端從 A 到 C 摩擦力 m 1 1 , 亠 m 1 做的功：W= n(卩 ngL) X 2 = 2 卩 mgL,木板 M 端從 A 到 C 摩擦力做的功：W4= n( gL) X =舟卩 mgL;二力做功相等，故 D 項(xiàng)正確. 、非選擇題 11. (2016 天津)我國(guó)將于 2022 年舉辦冬奧會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一. 如 圖所示，質(zhì)量 m= 60 kg 的運(yùn)動(dòng)員從長(zhǎng)直助滑道 AB 的 A 處由靜止開(kāi)始以加速度 a= 3.6 m/s 2 勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端 B 時(shí)速度 vB= 24 m/s , A 與 B 的豎直高度差 H= 48 m .為了改 變運(yùn)動(dòng)員

18、的運(yùn)動(dòng)方向， 在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接， 其中最低點(diǎn) C 處附近是 一段以 O 為圓心的圓弧.助滑道末端 B 與滑道最低點(diǎn) C 的高度差 h= 5 m 運(yùn)動(dòng)員在 B、C 間 3 求運(yùn)動(dòng)員在 AB 段下滑時(shí)受到阻力 Ff的大??； 4 若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的 6 倍，則 C 點(diǎn)所在圓弧的半徑 R 至少應(yīng)為 多大? 答案(1)144 N (2)12.5m 解析(1)運(yùn)動(dòng)員在 AB 上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè) AB 的長(zhǎng)度為 X, 2 則有VB = 2ax 10 H 由牛頓第二定律有 mg Ff = ma 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得 Ff = 144 N 設(shè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá) C

19、 點(diǎn)時(shí)的速度為 vc,在由 B 到達(dá) C 的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有 mgh+ W= 2；mvc gmv? 設(shè)運(yùn)動(dòng)員在 C 點(diǎn)所受的支持力為 FN,由牛頓第二定律有 FN mg= R 由運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的 6 倍，聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得 R= 12.5 m 12. (2017 鄭州市畢業(yè)班一模 )如圖所示，固定在水平地面上的工件， 由 AB 和 BD 兩部分組 成.其中 AB 部分為光滑的圓弧，/ AOB= 37，圓弧的半徑 R= 0.5 m，圓心 O 點(diǎn)在 B 點(diǎn)正 上方，BD部分水平，長(zhǎng)度為 I = 0.2 m , C 為 BD 的中點(diǎn).現(xiàn)有一質(zhì)量 m= 1 kg 的物塊(可

20、視 為質(zhì)點(diǎn))，從 A 端由靜止釋放，恰好能運(yùn)動(dòng)到 D 點(diǎn)為使物塊運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)時(shí)速度為零，可先 將 BD 部分以 B 為軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)一銳角 0，求： (1) 該銳角0應(yīng)為多大？(假設(shè)物塊經(jīng)過(guò) B 點(diǎn)時(shí)沒(méi)有能量損失)； (2) 物塊在 BD 板上運(yùn)動(dòng)的總路程. 2 (g = 10 m/s , sin37 = 0.6 , cos37= 0.8) 解析(1)設(shè) BD 段長(zhǎng)度為 I，動(dòng)摩擦因數(shù)為 卩，當(dāng) BD 水平時(shí)，研究物塊的運(yùn)動(dòng)，從 A 到 D 的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理： mgR(1 cos37 )卩 mgl = 0 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得卩=0.5 當(dāng) BD 抬起一個(gè)銳角時(shí)，從 A 到 C 的過(guò)程中，根據(jù)

21、動(dòng)能定理 其中 FN= mgcos0 聯(lián)立解得0 = 37 物塊在 C 處速度減為零后，由于 mgsin 0 卩 mgcos 0物塊將會(huì)下滑，而 AB 段光滑，故 物塊將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到停止在 B 點(diǎn). 根據(jù)能量守恒定律 mgR(1 cos37 ) = Q 而摩擦產(chǎn)生的熱量 Q= fs , f =卩 mgcos 0 代入數(shù)據(jù)解得，物塊在 BD 板上的總路程 s= 0.25 m. 13如圖甲所示，傾角 0 = 37的粗糙斜面固定在水平面上，斜面足夠長(zhǎng)一根輕彈簧一2 m 11 端固定在斜面的底端，另一端與質(zhì)量 m= 1.0 kg 的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))接觸，滑塊與彈簧不 相連，彈簧處于壓縮狀態(tài)當(dāng) t = 0 時(shí)釋放滑塊在 0 0.24 s 時(shí)間內(nèi)，滑塊的加速度 a 隨 時(shí)間 t 變化的關(guān)系如圖乙所示.已知彈簧的勁度系數(shù) k = 2.0 x 102 N/m,當(dāng) t = 0.14 s 時(shí)， 滑塊的速度 V1= 2.0 m/s.g 取 10 m/s , sin37 = 0.6 , cos37 = 0.8. 1 2 彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式為 Ep= 2 心2(式中 k 為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量).求： (1) 斜面對(duì)滑塊摩擦力的大小 Ff; (2) t = 0.14 s 時(shí)滑塊與出發(fā)點(diǎn)間的距