2019人教版必修第二冊(cè) 第八章 專題3 動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用提升練習(xí)（含解析）

1、2019人教版必修第二冊(cè) 第八章 專題3動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用 提升練習(xí)一、單選題1小球由地面豎直上拋，上升的最大高度為H，設(shè)所受阻力大小恒定，地面為零勢(shì)能面。在上升至離地高度h處，小球的動(dòng)能是勢(shì)能的2倍，到達(dá)最高點(diǎn)后再下落至離地高度h處，小球的勢(shì)能是動(dòng)能的2倍，則h等于（）ABCD2物體A、B疊放在光滑水平面上，mA=1kg，mB=2kg在A上作用一個(gè)大小為3N的水平拉力F后，A、B一起前進(jìn)了4m，如圖所示，在這個(gè)過(guò)程中A對(duì)B做的功為（）A8 JB12 JC0D8 J3某小孩蕩秋千，當(dāng)秋千擺到最低點(diǎn)時(shí)（）A小孩所受重力和支持力的合力方向向下，小孩處于超重狀態(tài)B小孩所受重力和支持力的合力方向向下，

2、小孩處于失重狀態(tài)C小孩所受重力和支持力的合力方向向上，小孩處于超重狀態(tài)D小孩所受重力和支持力的合力方向向上，小孩處于失重狀態(tài)4如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿兩端分別固定a、b金屬球，兩球質(zhì)量均為，放在光滑的水平面上，b套在豎直固定光滑桿上且離地面高度為L(zhǎng)，現(xiàn)將b從圖示位置由靜止釋放，已知重力加速度大小為g，則( )A在b球落地前的整個(gè)過(guò)程中組成的系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒B從開(kāi)始到b球距地面高度為的過(guò)程中，輕桿對(duì)a球做功為C從開(kāi)始到b球距地面高度為的過(guò)程中，輕桿對(duì)b球做功為D在b球落地的瞬間，重力對(duì)b球做功的功率為5如圖所示，MFN為豎直平面內(nèi)的光滑圓孤軌道，半徑為R，圓心為O，OF豎直，OM與豎直方向夾

3、角=60°。一質(zhì)量為m的小球由P點(diǎn)沿水平方向拋出，初速度為，運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)，速度方向恰好與圓弧軌道相切，P、O、N三點(diǎn)在同一水平線上。重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（）A小球在F點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力為B小球在N點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力為mgC小球運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道上與M點(diǎn)等高的位置時(shí)的速度D小球從N點(diǎn)脫離圓弧軌道后，繼續(xù)上升的最大高度6如圖所示，在水平地面上固定一傾角為30°的斜面體，一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，其加速度和重力加速度大小相等在物塊上升高度H的過(guò)程中，其損失的動(dòng)能A2mgHBmgHCD7如圖所示，ABCD是一個(gè)盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與

4、盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，BC水平，其長(zhǎng)度d=0.50 m，盆邊緣的高度為h=0.30 m。在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.10。小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)，最后停下來(lái)，則停止的地點(diǎn)到B的距離為（）A0.50 mB0.25 mC0.10 mD08甲、乙、丙三個(gè)質(zhì)量相同的物體在大小均為F的力作用下，都在水平地面上做直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示。地面與物體間動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，下列判斷正確的是 （）A甲物體所受的摩擦力最小，受地面的彈力最小B乙物體所受的摩擦力最大，受地面的彈力最大C丙物體所受的摩擦力最小，受地面的彈力最大

5、D三個(gè)物體所受的摩擦力大小相同9如圖所示，一個(gè)物塊在與水平方向成、大小為10N的拉力F作用下，沿光滑水平面向右運(yùn)動(dòng)一段距離已知，在此過(guò)程中，物塊動(dòng)能變化量為A16 JB10 JC8 JD6 J10從距地面相同高度處以同一速率分別沿水平方向、豎直向下、斜向上拋出質(zhì)量相同的a、b、c三個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，從拋出到落回地面的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A小球b在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短B小球c的落地速度最小C小球b和小球c的位移相等D三個(gè)小球落地時(shí)的速度相等二、多選題11關(guān)于變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力不做功B做變

6、速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力會(huì)做功C研究一般的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以分解成許多小段圓弧進(jìn)行分析D做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心加速度不指向圓心三、解答題12如圖所示，光滑水平面右端B處連接一個(gè)豎直的半徑為R的光滑半圓軌道，在離B距離為x的A點(diǎn)，用水平恒力將質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從靜止開(kāi)始推到B處后撤去恒力，質(zhì)點(diǎn)沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)到C處后又正好落回A點(diǎn)，求： (1）推力對(duì)小球所做的功.(2）x取何值時(shí)，完成上述運(yùn)動(dòng)所做的功最少?最小功為多少？(3）x取何值時(shí)，完成上述運(yùn)動(dòng)用力最小?最小力為多少？13一細(xì)繩拴一質(zhì)量 m=0.8kg的小球，在豎直平面內(nèi)做半徑R=0.4m的圓周運(yùn)動(dòng)，取 ，求：（1）小球恰能通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)的速度多大？

7、（2）小球以 v1=3.0m/s的速度通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力多大？（3）小球以v2=5.0 m/s的速度通過(guò)圓周最低點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力多大？14在某段平直的鐵路上，一列以324km/h高速行駛的列車(chē)某時(shí)刻開(kāi)始勻減速行駛，5min后恰好停在某車(chē)站，并在該站停留4min，隨后勻加速駛離車(chē)站，經(jīng)8.1km后恢復(fù)到原速324km/h（1）求列車(chē)減速時(shí)的加速度大??；（2）若該列車(chē)總質(zhì)量為8.0×102kg，所受阻力恒為車(chē)重的0.1倍，求列車(chē)駛離車(chē)站加速過(guò)程中牽引力的大??；（3）求列車(chē)從開(kāi)始減速到恢復(fù)原速這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小15如圖所示，在豎直平面內(nèi)，傾角=53°的直軌

8、道與半徑R=lm的圓弧軌道相切于B點(diǎn)，C點(diǎn)為圓弧軌道最低點(diǎn)。一個(gè)質(zhì)量m=2kg的小物塊（可以看作質(zhì)點(diǎn)）從直軌道上與B點(diǎn)相距L=2.5m的P點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)t=1s到達(dá)B點(diǎn)，沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)到與圓心O等高的D點(diǎn)時(shí)，小物塊對(duì)軌道的壓力為2N，重力加速度g取10m/s2。求：（1）直軌道的滑動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）小物塊從B運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中克服摩擦力做的功。16如圖所示，半徑的光滑四分之一圓軌道MN豎直固定放置，末端N與一長(zhǎng)的水平傳送帶相切，水平銜接部分摩擦不計(jì)，傳動(dòng)輪（輪半徑很?。┳鲰槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)傳送帶以恒定的速度v0運(yùn)動(dòng)。傳送帶離地面的高度，其右側(cè)地面上有一直徑的圓形洞，洞口最左端的A點(diǎn)離傳送帶右端

9、的水平距離，B點(diǎn)在洞口的最右端?，F(xiàn)使質(zhì)量為的小物塊從M點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，經(jīng)過(guò)傳送帶后做平拋運(yùn)動(dòng)，最終落入洞中，傳送帶與小物塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，g取10m/s2，求：(1)小物塊到達(dá)圓軌道末端N時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)若，求小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)若要使小物塊能落入洞中，求v0應(yīng)滿足的條件。17如圖所示，AB為圓弧軌道，半徑為R=0.8m，BC是水平軌道，長(zhǎng)S=3m，BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)為=，今有質(zhì)量m=1kg的物體，自A點(diǎn)從靜止下滑到C點(diǎn)剛好停止。求物體在軌道AB段所受的阻力對(duì)物體做的功。18如圖甲所示，在傾角為30°的足夠長(zhǎng)的光滑斜面AB的A處連接一粗糙水平面OA，OA長(zhǎng)為4

10、m。有一質(zhì)量為m的滑塊，從O處由靜止開(kāi)始受一水平向右的力F作用。F在水平面上按圖乙所示的規(guī)律變化。滑塊與OA間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25，g取10 m/s2，試求：（1）滑塊運(yùn)動(dòng)到A處的速度大?。唬ńY(jié)果可保留根號(hào)）（2）不計(jì)滑塊在A處的速率變化，滑塊沿斜面AB向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離。試卷第7頁(yè)，共7頁(yè)參考答案：1D【解析】【分析】【詳解】設(shè)小球受到的阻力大小恒為f，小球上升至最高點(diǎn)過(guò)程，由動(dòng)能定理得：小球上升至離地高度h處時(shí)速度設(shè)為，由動(dòng)能定理得：又由題有小球上升至最高點(diǎn)后又下降至離地高度h處時(shí)速度設(shè)為，此過(guò)程由動(dòng)能定理得：又由題有以上各式聯(lián)立解得選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤故選D。2A【解析】【詳解】對(duì)整體

11、分析可知，整體受拉力做功，由動(dòng)能定理可知：，解得，對(duì)B由動(dòng)能定理可知：；故選A.【點(diǎn)睛】本題考查動(dòng)能定理的應(yīng)用，要注意正確受力分析及過(guò)程分析，明確有哪些力做功，再根據(jù)動(dòng)能定理列出方程3C【解析】【詳解】小孩站在秋千板上做蕩秋千的游戲，做的是圓周運(yùn)動(dòng)的一部分，在最低點(diǎn)合力向上，有所以故小孩處于超重狀態(tài)。故選C。4B【解析】【分析】系統(tǒng)所受合外力為零系統(tǒng)動(dòng)量守恒，只有重力或只有彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，根據(jù)系統(tǒng)受力情況與運(yùn)動(dòng)過(guò)程，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律分析答題；【詳解】A、對(duì)兩球及桿組成的系統(tǒng)，在b球落地前的整個(gè)過(guò)程中，b球的水平方向受豎直固定光滑桿的作用，a球的水平方向受力為零，系統(tǒng)在

12、水平方向所受合外力不為零，所以a、b組成的系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量不守恒，故A錯(cuò)誤；BC、對(duì)兩球及桿系統(tǒng),在b球落地前的整個(gè)過(guò)程中，b球的水平方向受豎直固定光滑桿的作用不做功，a、b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，從開(kāi)始到b球距地面高度為的過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律得：，且有，解得：，所以輕桿對(duì)a球做功為：，輕桿對(duì)b球做功：，故B正確，C錯(cuò)誤；D、在b球落地的瞬間，由機(jī)械能守恒定律得：，解得：，所以在b球落地的瞬間，重力對(duì)b球做功的功率為：，故D錯(cuò)誤；故選B【點(diǎn)睛】解決關(guān)鍵知道系統(tǒng)機(jī)械能守恒，抓住兩球沿桿子方向的速度相等，進(jìn)行求解5D【解析】【詳解】A對(duì)小球從P點(diǎn)到F點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理可得在F點(diǎn)由向心力表達(dá)式可知聯(lián)

13、立可得根據(jù)牛頓第三定律小球在F點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力為，A錯(cuò)誤；B由機(jī)械能守恒可知，小球在N點(diǎn)時(shí)速度仍為，由向心力表達(dá)式可得解得根據(jù)牛頓第三定律小球在N點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力為，B錯(cuò)誤；C正交分解小球在M點(diǎn)的速度可得解得C錯(cuò)誤；D小球從N點(diǎn)脫離圓弧軌道后，由動(dòng)能定理可得解得D正確。故選AD。6A【解析】【詳解】ABCD由牛頓第二定律得，物體所受的合力大小為：方向沿斜面向下物塊沿斜面上升的距離為：根據(jù)動(dòng)能定理有：即損失的動(dòng)能2mgH故A正確，BCD錯(cuò)誤7D【解析】【分析】【詳解】小物塊從A點(diǎn)出發(fā)到最后停下來(lái)，設(shè)小物塊在BC面上運(yùn)動(dòng)的總路程為s，小物塊在盆底BC面上所受的滑動(dòng)摩擦力大小不變，整個(gè)過(guò)程由

14、動(dòng)能定理有mghmgs=0所以小物塊在BC面上運(yùn)動(dòng)的總路程為s=因d=0.50 m，s=6d，所以小物塊在BC面上來(lái)回運(yùn)動(dòng)共6次，剛好3個(gè)來(lái)回，所以最終停在B點(diǎn)，即距離B點(diǎn)為0 m，ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。8A【解析】【詳解】設(shè)三個(gè)物體的重力均為G，如圖所示，將甲、丙兩個(gè)物體所受的拉力分解為水平和豎直兩個(gè)方向，則三個(gè)物體對(duì)地面的壓力大小分別為可見(jiàn)，甲對(duì)地面的彈力最小，丙對(duì)地面的彈力最大。由摩擦力公式，相同，所以甲物體所受的摩擦力最小，丙物體所受的摩擦力最大。所以A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。9C【解析】【詳解】物體的位移是在水平方向上的，把拉力F分解為水平的Fcos和豎直的Fsin，由于豎直

15、的分力不做功，所以拉力F對(duì)物塊所做的功即為水平分力對(duì)物體做的功，所以有：W=Fcosx=Fxcos=10×1×0.8J=8J；根據(jù)動(dòng)能定理可知，物體的動(dòng)能變化量等于合外力的功，即動(dòng)能增加8J，故選C.10A【解析】【分析】【詳解】A小球a做平拋運(yùn)動(dòng)，小球a在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，有在空中飛行時(shí)間小球b做豎直下拋運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可有由此可知ta>tb ；小球c做斜向上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)初速度方向與水平方向夾角為，小球在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，初速度是v0sin，小球先豎直上升到最高點(diǎn)，然后從最高點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng)到地面，小球c做自由落體運(yùn)動(dòng)的高度大于h，因此小球c在空中飛行時(shí)

16、間最長(zhǎng)，則有tc>ta>tb，A正確；BD從拋出到落地的運(yùn)動(dòng)中，由動(dòng)能定理得解得因?yàn)槿齻€(gè)小球的下落高度h，質(zhì)量m，初速率v0都相同，所以三個(gè)小球落地時(shí)的速度大小相等；b小球落地時(shí)速度方向豎直向下，a、c小球落地時(shí)速度方向都與地面不垂直，所以速度不相等，BD錯(cuò)誤;C小球b的位移是h，小球c在水平方向的位移是x=v0costb在豎直方向的位移是y=h小球c的位移是C錯(cuò)誤。故選A。11AC【解析】【詳解】AB當(dāng)物體做勻速圓周或變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力是垂直速度方向的，故不會(huì)對(duì)物體做功，A正確，B錯(cuò)誤；C物體的速度的大小之所以會(huì)發(fā)生變化，是因?yàn)楹狭Ψ殖鲆粋€(gè)切向加速度來(lái)改變速度大小，一條曲線是

17、有很多很多小圓弧組成的，所以研究一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以分解成許多小段圓弧進(jìn)行分析，C正確；D向心加速度方向始終指向圓心，做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力方向不一定指向圓心，D錯(cuò)誤；故選AC。12（1）mg(16R2+x2） /8R；（2）2R；mgR；（3）4R；mg【解析】【詳解】試題分析：（1）小球在恒定推力作用下，在光滑水平面做勻加速直線，當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)撤去恒力，讓其在沿光滑半圓軌道運(yùn)動(dòng)到C處后，又正好落回A點(diǎn)因小球離開(kāi)C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，已知高度與水平位移的情況下，可求出小球在C處的速度大小，選取從A到C過(guò)程，由動(dòng)能定理可求出推力對(duì)小球所做的功（2）力F做功越小，小球到達(dá)B點(diǎn)的速度越小，到達(dá)最高點(diǎn)C的速度

18、越小，當(dāng)小球恰好到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，由重力充當(dāng)向心力，此時(shí)C點(diǎn)的速度最小，力F做功最小先由牛頓第二定律求出小球通過(guò)C點(diǎn)的最小速度，根據(jù)（1）問(wèn)的結(jié)果求出x，即可得到最小功；（3）根據(jù)功與x的關(guān)系式，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)求解力最小時(shí)x的值及最小的力解：（1）由題意，質(zhì)點(diǎn)從半圓弧軌道做平拋運(yùn)動(dòng)又回到A點(diǎn)，設(shè)質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)的速度為vC，質(zhì)點(diǎn)從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所用的時(shí)間為t，則在水平方向：x=vCt 豎直方向上：2R=gt2 解有 vC= 對(duì)質(zhì)點(diǎn)從A到C，由動(dòng)能定理有WFmg2R=m 解得 WF= （2）要使F力做功最少，確定x的取值，由式得 WF=mg2R+m，則知，只要質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)速度最小，則功WF就最小若質(zhì)點(diǎn)恰好能通過(guò)

19、C點(diǎn)，其在C點(diǎn)最小速度為v，由牛頓第二定律有mg=，則 v= 由有=，解得x=2R時(shí)，WF最小，最小的功WF=mg2R+m=mgR（3）由式WF=mg（），W=Fx則得 F=mg（）因0，x0，由極值不等式有當(dāng)=時(shí)，即x=4R時(shí)，+=8，最小的力F=mg答：（1）推力對(duì)小球所做的功是（2）x等于2R時(shí)，完成上述運(yùn)動(dòng)所做的功最少，最小功為mgR（3）x取4R時(shí)，完成上述運(yùn)動(dòng)用力最小，最小力為mg13(1)2m/s(2)10N(3)58N【解析】【詳解】（1）小球恰能通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)的條件為重力提供向心力，由牛頓第二定得： 解得（2）重力與拉力的合力提供向心力，由牛頓第二定律得：解得 （3）重力與拉力的合力提供向心力，由牛頓第二定律得： 【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源，再根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解在最高點(diǎn)，要使小筒過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水不致流出，即水對(duì)桶底的壓力為零時(shí)，只有重力提供向心力，此時(shí)速度最小14（1） （2） （3）108km/h【解析】【詳解】（1），設(shè)勻減速的加