2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章功和機(jī)械能習(xí)題課動(dòng)能定理的應(yīng)用課后習(xí)題含解析魯科版必修第二冊(cè)

PAGE5-習(xí)題課:動(dòng)能定理的應(yīng)用課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.如圖所示,光滑斜面的頂端固定一彈簧,一小球向右滑行,并沖上固定在地面上的斜面。設(shè)小球在斜面最低點(diǎn)A的速度為v,壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短,C點(diǎn)距地面高度為h,則從A到C的過(guò)程中彈簧彈力做功是()A.mgh-12mv2 B.12mv2-mghC.-mgh D.-mgh解析由A到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理可得-mgh+W=0-12mv2所以W=mgh-12mv2答案A2.在離地面高為h處豎直上拋一質(zhì)量為m的物塊,拋出時(shí)的速度為v0,當(dāng)它落到地面時(shí)速度為v,用g表示重力加速度,則在此過(guò)程中物塊克服空氣阻力所做的功等于()A.mgh-12mv2-B.12mv2-1C.mgh+12mD.mgh+12mv2-解析選取物體從剛拋出到正好落地時(shí)的過(guò)程,由動(dòng)能定理可得mgh-Wf=12mv2-解得Wf=mgh+12mv答案C3.用豎直向上、大小為30N的力F,將2kg的物體從沙坑表面由靜止提升1m時(shí)撤去力F,經(jīng)一段時(shí)間后,物體落入沙坑,測(cè)得落入沙坑的深度為20cm。若忽視空氣阻力,g取10m/s2,則物體克服沙坑的阻力所做的功為()A.20J B.24J C.34J D.54J解析對(duì)全程應(yīng)用動(dòng)能定理,有Fh+mgd-Wf=0,解得物體克服沙坑的阻力所做的功Wf=34J,選項(xiàng)C正確。答案C4.如圖所示在足球賽中,紅隊(duì)球員在白隊(duì)禁區(qū)旁邊主罰定位球,并將球從球門(mén)右上角貼著球門(mén)射入,球門(mén)高度為h,足球飛入球門(mén)的速度為v,足球質(zhì)量為m,則紅隊(duì)球員將足球踢出時(shí)對(duì)足球做的功W為(不計(jì)空氣阻力、足球可視為質(zhì)點(diǎn))()A.12mv2 BC.12mv2+mgh D.12mv解析依據(jù)動(dòng)能定理可得:W-mgh=12mv2-0,所以W=12mv2答案C5.如圖所示為10m跳臺(tái)跳水示意圖,運(yùn)動(dòng)員從10m高處的跳臺(tái)跳下,設(shè)水的平均阻力約為其體重的3倍,在粗略估算中,把運(yùn)動(dòng)員當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理,為了保證運(yùn)動(dòng)員的人身平安,池水深度至少為(不計(jì)空氣阻力)()A.5m B.3m C.7m D.1m解析設(shè)水的深度為h,由動(dòng)能定理mg(10+h)-3mgh=0,解得h=5m,選項(xiàng)A正確。答案A6.如圖所示,質(zhì)量m=1kg的木塊靜止在高h(yuǎn)=1.2m的平臺(tái)上,木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,用水平推力F=20N,使木塊產(chǎn)生位移s1=3m時(shí)撤去,木塊又滑行s2=1m后飛出平臺(tái),求木塊落地時(shí)速度的大小。(g取10m/s2)解析物體運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)階段,先是在s1段勻加速直線運(yùn)動(dòng),然后是在s2段勻減速直線運(yùn)動(dòng),最終是由平臺(tái)落到地面。設(shè)木塊落地時(shí)的速度為v,整個(gè)過(guò)程中各力做功狀況分別為推力做功WF=Fs1,摩擦力做功Wf=-μmg(s1+s2),重力做功WG=mgh。設(shè)木塊落地速度為v全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得WF+Wf+WG=12mv2,解得v=82答案82m/s實(shí)力提升1.(多選)在平直馬路上,汽車(chē)由靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度達(dá)到vmax后,馬上關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至靜止,v-t圖像如圖所示。設(shè)汽車(chē)的牽引力為F,受到的摩擦力為f,全程中牽引力做功為W1,克服摩擦力做功為W2,則()A.F∶f=1∶3 B.W1∶W2=1∶1C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3解析對(duì)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程,由動(dòng)能定理得W1-W2=ΔEk=0,所以W1=W2,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由圖像知s1∶s2=1∶4。由動(dòng)能定理得Fs1-fs2=0,所以F∶f=4∶1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。答案BC2.一小物塊沿斜面對(duì)上滑動(dòng),然后滑回到原處。物塊初動(dòng)能為Ek0,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,則該過(guò)程中,物塊的動(dòng)能Ek與位移s關(guān)系的圖線是()解析如圖1所示,設(shè)斜面傾角為θ,小物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)小物塊沿著斜面對(duì)上滑動(dòng)的時(shí)候,位移大小為s,則依據(jù)動(dòng)能定理可得-mgssinθ-μmgcosθ·s=Ek-Ek0,所以有Ek=Ek0-(mgsinθ+μmgcosθ)s,所以在向上滑動(dòng)的時(shí)候,動(dòng)能Ek與位移s之間的關(guān)系為一次函數(shù)關(guān)系,圖線為一條傾斜的直線,且斜率小于零,與Ek軸的交點(diǎn)為Ek0;當(dāng)小物塊達(dá)到斜面最高點(diǎn),再向下滑動(dòng)時(shí),設(shè)小物塊到最高點(diǎn)的位移為s0,如圖2所示。明顯在最高點(diǎn)時(shí),小物塊的速度為零,向下滑動(dòng)時(shí),依據(jù)動(dòng)能定理有mg(s0-s)sinθ-μmgcosθ·(s0-s)=Ek-0,所以動(dòng)能Ek=(mgsinθ-μmgcosθ)s0-(mgsinθ-μmgcosθ)s,所以向下滑動(dòng)的時(shí)候,小物塊的動(dòng)能Ek與位移s之間的關(guān)系也是一次函數(shù)關(guān)系,圖線為一條傾斜的直線,且斜率小于零,與Ek軸的交點(diǎn)為(mgsinθ-μmgcosθ)s0,由于摩擦力要做負(fù)功,所以下滑到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能確定要小于Ek0,故C項(xiàng)正確。答案C3.(多選)質(zhì)量為m的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,摩擦阻力恒為f,牽引力為F,汽車(chē)由靜止起先,經(jīng)過(guò)時(shí)間t行駛了位移s時(shí),速度達(dá)到最大值vm,則發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為()A.Pt B.fvmtC.12mv解析因?yàn)楣β蔖恒定,所以功W=Pt,A正確;汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)F=f,則P=fvm,所以W=Pt=fvmt,B正確;從汽車(chē)靜止到速度達(dá)到最大值的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得W-fs=12mvm2-0,即W=答案ABC4.如圖所示,繃緊的傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下,始終保持v0=2m/s的速度勻速運(yùn)行,傳送帶與水平地面的夾角θ=30°,現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件輕輕地放在傳送帶底端,由傳送帶傳送至h=2m的高處。已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=32。(g取10m/s2(1)通過(guò)計(jì)算分析工件在傳送帶上做怎樣的運(yùn)動(dòng)?(2)工件從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)至h=2m高處的過(guò)程中摩擦力對(duì)工件做了多少功?解析(1)工件剛放上傳送帶時(shí)受滑動(dòng)摩擦力f=μmgcosθ,工件起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得f-mgsinθ=ma,可得a=fm-gsin=g(μcosθ-sinθ)=10×32cos30=2.5m/s2。設(shè)工件經(jīng)過(guò)位移s與傳送帶達(dá)到共同速度,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得,s=v022a=μ>tan30°故工件先以2.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)0.8m與傳送帶達(dá)到共同速度2m/s后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)在工件從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)至h=2m高處的過(guò)程中,設(shè)摩擦力對(duì)工件做功Wf,由動(dòng)能定理得Wf-mgh=12可得Wf=mgh+12mv02=10×10×2J+12×10答案(1)工件先以2.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)0.8m與傳送帶達(dá)到共同速度2m/s后做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)220J5.如圖所示,AB與CD為兩個(gè)對(duì)稱(chēng)斜面,其上部足夠長(zhǎng),下部分別與一個(gè)光滑的圓弧面的兩端相切,圓弧圓心角為120°,半徑R為2.0m,一個(gè)物體在離弧底E高度為h=3.0m處,以初速度4.0m/s沿斜面運(yùn)動(dòng)。若物體與兩斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02,則物體在兩斜面上(不包括圓