（课标通用）高考物理一轮复习 作业22 动能定理及其应用（含解析）-人教版高三全册物理试题

作业22动能定理及其应用一、选择题1关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是()A合外力为零，则合外力做功一定为零B合外力做功为零，则合外力一定为零C合外力做功越多，则动能一定越大D动能不变，则物体合外力一定为零解析：由WFlcos可知，物体所受合外力为零，合外力做功一定为零，但合外力做功为零，可能是90，故A正确，B错误；由动能定理WEk可知，合外力做功越多，动能变化量越大，但动能不一定越大，动能不变，合外力做功为零，但合外力不一定为零，C、D均错误答案：A2A、B两物体在光滑水平面上，分别在相同的水平恒力F作用下，由静止开始通过相同的位移l.若A的质量大于B的质量，则在这一过程中()AA获得动能较大BB获得动能较大CA、B获得动能一样大D无法比较A、B获得动能大小解析：由动能定理可知恒力F做功WFlmv20，因为F、l相同，所以A、B的动能变化相同，C正确答案：C图2213如图221所示，质量为m的物体与水平转台间的动摩擦因数为，物体与转轴相距R，物体随转台由静止开始转动当转速增至某一值时，物体即将在转台上滑动，此时转台开始匀速转动(设物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)则在这一过程中摩擦力对物体做的功是()A0B.2mgRC2mgR D.解析：物体即将在转台上滑动但还未滑动时，转台对物体的最大静摩擦力恰好提供向心力，设此时物体做圆周运动的线速度为v，则有mg，在物体由静止到获得速度v的过程中，物体受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力对物体做功，由动能定理得Wmv20，联立解得WmgR.答案：D图2224如图222所示，电梯质量为M，地板上放置一质量为m的物体钢索拉电梯由静止开始向上加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，则()A地板对物体的支持力做的功等于mv2B地板对物体的支持力做的功等于mgHC钢索的拉力做的功等于Mv2MgHD合力对电梯M做的功等于Mv2解析：对物体m用动能定理：WFNmgHmv2，故WFNmgHmv2，A、B均错；钢索拉力做的功，WF拉(Mm)gH(Mm)v2，故C错误；由动能定理知，合力对电梯M做的功应等于电梯动能的变化Mv2，故D正确答案：D5(安徽合肥一模)A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，先后撤去F1、F2后，两物体最终停下，它们的vt图象如图223所示已知两物体与水平面间的滑动摩擦力大小相等则下列说法正确的是()图223AF1、F2大小之比为12BF1、F2对A、B做功之比为12CA、B质量之比为21D全过程中A、B克服摩擦力做功之比为21解析：由速度与时间图象可知，两个匀减速运动的加速度之比为12，由牛顿第二定律可知：A、B受摩擦力大小相等，所以A、B的质量关系是21，由速度与时间图象可知，A、B两物体加速与减速的位移相等，且匀加速位移之比为12，匀减速运动的位移之比为21，由动能定理可得：A物体的拉力与摩擦力的关系，F1xf13x00；B物体的拉力与摩擦力的关系，F22xf23x00，因此可得：F13f1，F2f2，f1f2，所以F12F2.全过程中摩擦力对A、B做功相等，F1、F2对A、B做功大小相等故A、B、D错误，C正确答案：C6(陕西西安质检)静止在粗糙水平面上的物块在水平向右的拉力作用下做直线运动，t4 s时停下，其vt图象如图224所示，已知物块与水平面间的动摩擦因数处处相同，则下列判断正确的是()图224A整个过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功B整个过程中拉力做的功等于零Ct2 s时刻拉力的瞬时功率在整个过程中最大Dt1 s到t3 s这段时间内拉力不做功解析：对物块运动的整个过程运用动能定理得WFWf0，即拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功，选项A正确，B错误在01 s时间内，拉力恒定且大于摩擦力，物块做匀加速运动，速度增大，t1 s 时，速度最大，拉力的瞬时功率最大；t2 s时，物块匀速运动，拉力等于摩擦力，所以t2 s时刻拉力的瞬时功率不是最大的，选项C错误t1 s到t3 s这段时间，物块匀速运动，拉力做正功，摩擦力做负功，合外力做功为零，选项D错误答案：A图2257(吉林三校联考)如图225所示，竖直平面内放一直角杆MON，OM水平，ON竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上，B球的质量为2 kg，在作用于A球的水平力F的作用下，A、B均处于静止状态，此时OA0.3 m，OB0.4 m，改变水平力F的大小，使A球向右加速运动，已知A球向右运动0.1 m时速度大小为 3 m/s，则在此过程中绳的拉力对B球所做的功为(取g10 m/s2)()A11 J B.16 JC18 J D.9 J 解析：A球向右运动0.1 m时，vA3 m/s，OA0.4 m，OB0.3 m，设此时BAO，则有tan.vAcosvBsin，解得vB4 m/s.此过程中B球上升高度h0.1 m，由动能定理，Wmghmv，解得绳的拉力对B球所做的功为Wmghmv2100.1 J242 J18 J，选项C正确答案：C8(沈阳模拟)如图226所示，在半径为0.2 m的固定半球形容器中，一质量为1 kg的小球(可视为质点)自边缘上的A点由静止开始下滑，到达最低点B时，它对容器的正压力大小为15 N重力加速度为g取10 m/s2，则小球自A点滑到B点的过程中克服摩擦力做的功为()图226A0.5 J B1.0 JC1.5 J D1.8 J解析：小球在B点有Nmgm，得EkBmv2(Nmg)R.小球从A滑到B的过程中运用动能定理得mgRWfmv20，解得WfR(N3mg)0.2(1530) J1.5 J所以小球自A点滑到B点的过程中克服摩擦力做的功为1.5 J，故C正确答案：C9(唐山月考)(多选)质量不等，但有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直至停止，则()A质量大的物体滑行的距离大B质量小的物体滑行的距离大C它们滑行的距离一样大D它们克服摩擦力所做的功一样多解析：由动能定理可知，摩擦力对物体所做的功等于物体动能的变化量，因两物体具有相同的动能，故两物体滑行过程中克服摩擦力所做的功也相同，由Wfmgx可知，质量越大的物体，滑行的距离x越小，故B、D选项正确答案：BD图22710(河北保定调研)(多选)如图227所示，长为L的轻质硬杆A一端固定小球B，另一端固定在水平转轴O上现使轻杆A绕转轴O在竖直平面内匀速转动，轻杆A与竖直方向夹角从0增加到180的过程中，下列说法正确的是()A小球B受到的合力的方向始终沿着轻杆A指向轴OB当90时，小球B受到轻杆A的作用力方向竖直向上C轻杆A对小球B做负功D小球B重力做功的功率不断增大解析：小球做匀速圆周运动，受到的合外力总是指向圆心O，选项A对；转过90时，轻杆对小球的弹力的水平分力提供小球做圆周运动的向心力，竖直分力平衡小球重力，小球受到杆的作用力指向左上方，选项B错；在转动过程中小球的重力做正功，动能不变，应用动能定理可知轻杆对小球做负功，选项C对；小球竖直方向的分速度先增大后减小，小球重力做功的功率先增大后减小，选项D错答案：AC图22811(多选)如图228所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为L，子弹进入木块的深度为s，若木块对子弹的阻力F视为恒定，则下列关系中正确的是()AFLMv2BFsmv2CFsmv(Mm)v2DF(Ls)mvmv2解析：根据动能定理，对子弹：F(Ls)mv2mv知，D正确；对木块：FLMv2，A正确；由以上二式相加后整理可得Fsmv(Mm)v2，B错误，C正确答案：ACD12(山西一模)(多选)由两种不同材料拼接成的直轨道ABC，B为两种材料的分界线，长度ABBC.先将ABC按图229甲方式搭建成倾角为的斜面，让一小物块(可看作质点)从斜面顶端由静止释放，经时间t小物块滑过B点；然后将ABC按图229乙方式还搭建成倾角为的斜面，同样将小物块从斜面顶端由静止释放，小物块经相同时间t滑过B点则小物块()图229A与AB段的动摩擦因数比与BC段的动摩擦因数小B两次滑到B点的速率相同C两次从顶端滑到底端所用的时间相同D两次从顶端滑到底端的过程中摩擦力做功相同解析：对小物块在斜面上由牛顿第二定律mgsinmgcosma，agsingcosg(sincos)对于题图甲的情况，从A到B过程，ABa1t2g(sin1cos)t2，对于题图乙的情况，从C到B的过程，CBa2t2g(sin2cos)t2，因为ABBC，所以12，即物块与AB段的动摩擦因数比与BC段的动摩擦因数小，A正确由匀加速直线运动位移公式xt，可知两次运动过程位移大的平均速度大、末速度大，故题图甲的情况到B的速率更大些，B错误两次从顶端滑到底端的过程中摩擦力做功都为Wf1mgcosAB2mgcosBC，所以图甲和图乙两种情况摩擦力做功相等，故D正确由于摩擦力做功相等，重力做功相等，根据动能定理可知，两次滑动中物块到达底端速度相等，则题图甲BCt1，题图乙BAt2，因BCv2，所以t1t2，即题图乙到达底端的时间较长，C错误答案：AD二、非选择题13(漳州市八校联考)如图2210所示，质量m6.0 kg的滑块(可视为质点)，在水平牵引功率恒为P42 W的力作用下从A点由静止开始运动，一段时间后撤去牵引力当滑块由平台边缘B点飞出后，恰能以5 m/s的速度从竖直光滑圆弧轨道CDE上C点的切线方向滑入轨道，并从轨道边缘E点竖直向上抛出已知COD53，A、B间距离L3 m，滑块与平台间的动摩擦因数0.2，圆弧轨道半径R1.0 m不计空气阻力取sin530.8，cos530.6，g取10 m/s2，求：图2210(1)滑块运动到B点时的速度大小；(2)圆弧轨道对滑块的最大支持力；(3)滑块在平台上运动时水平牵引力的作用时间解析：(1)C点水平分速度vvCcos5350.6 m/s3 m/s，B点的速度vBv3 m/s.(2)在D点，轨道对滑块的支持力最大滑块从C点到D点，由动能定理得mgR(1cos53)mvmv.在D点，FNmgm，得FN258 N.(3)滑块从A点到B点，由动能定理，得PtmgLmv0.解得t1.5 s.答案：(1)3 m/s(2)258 N(3)1.5 s14(泰安模拟)如图2211所示，倾斜轨道AB的倾角为37，CD、EF轨道水平，AB与CD通过光滑圆弧管道BC连接，CD右端与竖直光滑圆周轨道相连小球可以从D进入该轨道，沿轨道内侧运动，从E滑出该轨道进入EF水平轨道小球由静止从A点释放，已知AB长为5R，CD长为R，圆弧管道BC入口B与出口C的高度差为1.8R，小球与倾斜轨道AB及水平轨道CD、EF的动摩擦因数均为0.5，重力加速度为g，sin370.6，cos370.8.求：(在运算中，根号中的数值无需算出)图2211(1)小球滑到斜面底端C时速度的大小；(2)小球刚到C时对管道的作用力；(3)要使小球在运动过程中不脱离轨道，竖直圆周轨道的半径R应该满足什么条件？解析：(1)设小球到达C点时速度为v，小球从A运动至C过程，由动能定理有mg(5Rsin371.8R)mgcos375Rmv解得vC .(2)小球沿BC管道做圆周运动，设在C点时管道对小球的作用力为FN，由牛顿第二定律，有FNmgm其中r满足：rrcos371.8R解得FN6.6mg由牛顿第三定律可得，小球对管道的作用力为6.6mg，方向竖直向下(3)要使小球不脱离轨道，有两种情况：情况一：小球能滑过圆周轨道最高点，进入EF轨道，则小球在最高点应满足：mmg，小球从C点到圆周轨道的最高点过程，由动能定理，有mgRmg2Rmvmv，可得RR0.92R；情况二：小球上滑至四分之一圆周轨道的最高点时，速度减为零，然后滑回D.则由动能定理有mgRmgR0mv解得R2.3R所以要使小球不脱离轨道，竖直圆周轨道的半径R应该满足R0.92R或R2.3R.答案：(1) (2)6.6mg，方向竖直向下(3)R0.92R或R2.3R