【高中物理】2018-2019学年高中物理第七章机械能守恒定律*题课动能定理的应用*题新人教版必修.doc

*题课动能定理的应用
对点训练 知识点一 应用动能定理计算变力做功
1.一人用力踢质量为 1kg 的皮球,使球以 10m/s 的速度飞出,假定人踢球的*均作 用力是 200N,球在水*方向运动了 20m 停止,那么人对球所做的功为( )
A.50JB.500J C.4000JD.无法确定 2.如图 LX3-1 所示,一半径为 R 的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端等高;质量 为 m 的质点自轨道端点 P 由静止开始滑下,滑到最低点 Q 时,对轨道的正压力为 2mg,重 力加速度大小为 g.质点自 P 滑到 Q 的过程中,克服摩擦力所做的功为( )

A.14mgRB.13mgR

图 LX3-1

1π C.2mgRD. 4 mgR

知识点二 应用动能定理分析多过程问题 3.某消防队员从一*台跳下,下落 2m 后,双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲, 使自身重心又下降了 0.5m,在着地的过程中,地面对他双脚的*均作用力估计为( ) A.自身所受重力的 2 倍 B.自身所受重力的 5 倍 C.自身所受重力的 8 倍 D.自身所受重力的 10 倍

高中物1理

4.质量为 M 的木块放在光滑的水*面上,质量为 m 的子弹以速度 v0 沿水*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.当子弹进入木块的深度为 d 时相对木块 静止,这时木块前进的距离为 L.若木块对子弹的阻力大小 F 视为恒定,下列关系式错误 的是( )
Mv2 A.FL= 2
mv2 B.Fd= 2 C.Fd=m2v20-(m+2M)v2 D.F(L+d)=m2v20-m2v2
图 LX3-2 5.如图 LX3-2 所示,质量为 M 的小车放在光滑的水*面上,质量为 m 的物体(可视 为质点)放在小车的左端.受到水*恒力 F 作用后,物体由静止开始运动,设小车与物体 间的摩擦力为 f,车长为 L,车发生的位移为 x,则物体从小车左端运动到右端时,下列 说法错误的是( ) A.物体具有的动能为(F-f)(x+L) B.小车具有的动能为 fx C.物体克服摩擦力所做的功为 f(x+L) D.小车和物体系统具有的总动能为 F(x+L)
知识点三 动能定理和图像的综合问题 6.(多选)质量均为 m 的甲、乙两物体静止在粗糙的水*面上,现分别用水*拉力作 用在物体上,使两物体从同一起点并排沿同一方向由静止开始运动,两物体的 v-t 图像 如图 LX3-3 所示,则下列说法中正确的是( )
高中物2理

图 LX3-3 A.前 1s 内两物体的加速度始终不同 B.前 2s 内两物体的合外力做功相同 C.t=2s 时两物体相遇 D.前 2s 内甲的*均速度大于乙的*均速度 综合拓展 7.质量为 m 的物体静止在水*桌面上,它与桌面之间的动摩擦因数为μ,物体在水 *力 F 作用下开始运动,发生位移 x1 时撤去力 F,物体还能运动多远?
8.如图 LX3-4 所示,半径 R=0.9m 的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低 点 B 与长为 L=1m 的水*面相切于 B 点,BC 离地面高 h=0.8m,质量为 m=1.0kg 的小滑 块从圆弧最高点 D 由静止释放,已知滑块与水*面间的动摩擦因数μ=0.1,不计空气阻 力,g 取 10m/s2.求:
(1)小滑块刚到达圆弧轨道的 B 点时对轨道的压力; (2)小滑块落地点距 C 点的距离.

图 LX3-4

9.如图 LX3-5 所示,在水*面上虚线位置处有一个质量 m=1kg 的小滑块 P,P 与水

*面间的动摩擦因数为μ=0.5.给 P 一个水*向右的初速度 v0=6m/s,P 开始运动,已知 P 在虚线右侧总会受到大小为 F=10N 且与水*方向成θ=37°角斜向左上的恒定作用力, g 取 10m/s2,求:

(1)P 向右运动的最大距离;

高中物3理

(2)P 最终所在位置到虚线的距离.
图 LX3-5 10.如图 LX3-6 甲所示,长为 4m 的水*轨道 AB 与半径为 R=0.6m 的竖直半圆弧轨 道 BC 在 B 处*滑连接,有一质量为 1kg 的滑块(大小不计)从 A 处由静止开始受水*力 F 作用而运动,F 随位移变化的关系如图乙所示(水*向右为正),滑块与 AB 间的动摩擦因 数为μ=0.25,与 BC 间的动摩擦因数未知,g 取 10m/s2. (1)求滑块到达 B 处时的速度大小; (2)求滑块在水*轨道 AB 上运动前 2m 过程所用的时间; (3)若到达 B 点时撤去力 F,滑块沿半圆弧轨道内侧上滑,并恰好能到达最高点 C,则 滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少?

图 LX3-6

1.A [解析]由动能定理得,人对球做的功 W=12mv2-0=50J,故选项 A 正确.

2.C [解析]在最低点,根据牛顿第三定律可知轨道对质点的支持力 F=2mg,根据

牛顿第二定律可得

v2 F-mg=m R ,从最高点

P

到最低点

Q

运用动能定理可得

mgR-Wf=12mv2,

1 联立以上各式得,克服摩擦力做的功为 Wf=2mgR.选项 C 正确.

3.B [解析]消防队员从开始下落至重心下降到最低点过程,重力做功 WG=mg(h+Δ h),地面对队员的作用力做功 WF=FΔh,由动能定理得 WG-WF=0,代入数值解得 F=5mg.
高中物4理

4.B [解析]由动能定理得-F(L+d)=12mv2-12mv20,FL=12Mv2,故 Fd=m2v20-M+2 mv2, 故选项 B 错误.
5.D [解析]物体对地的位移为 x+L,根据动能定理,对物体有 Ek 物=(F-f)(x+L), 对小车有 Ek 车=fx,选项 A、B 正确;根据功的定义可知,物体克服摩擦力做功 Wf=f(x+ L),选项 C 正确;小车和物体系统具有的总动能为 Ek 物+Ek 车=F(x+L)-fL,选项 D 错误.
6.BD [解析]在 v-t 图像中图线斜率表示加速度,甲的加速度开始时比乙的大,在 1s 后甲的加速度为 0,比乙的小,在 0~1s 间某时刻甲和乙的加速度相同,A 错误;在开 始时两物体速度均为 0,2s 末速度相同,由动能定理可知,前 2s 内两物体的合外力做功 相同,B 正确;根据图线与横轴所围的面积表示位移可知,前 2s 甲的位移大,*均速度 大,C 错误,D 正确.
7.(F-μμmmgg)x1 [解析]解法一:可将物体运动分成两个阶段进行求解.
物体开始做匀加速直线运动,位移为 x1, 根据动能定理有 Fx1-μmgx1=12mv21-0 ① 撤去外力 F 后,物体做匀减速直线运动,位移为 x2,根据动能定理有 -μmgx2=0-12mv21 联立得 Fx1-μmgx1-μmgx2=0-0 解得 x2=(F-μμmmgg)x1. 解法二:对物体从静止开始加速,然后减速为零的全过程进行分析求解. 根据动能定理有 Fx1-μmg(x1+x2)=0-0
高中物5理

解得 x2=(F-μμmmgg)x1. 4
8.(1)30N,方向竖直向下 (2)5 5m [解析] (1)设小滑块到达 B 点时的速度为 vB,圆弧轨道对小滑块的支持力为 FN,由动 能定理得 mgR=12mv2B 由牛顿第二定律得 FN-mg=mvR2B 联立解得 FN=30N 由牛顿第三定律可知,小滑块在 B 点时对轨道的压力为 30N,方向竖直向下. (2)设小滑块运动到 C 点时的速度为 vC,由动能定理得 mgR-μmgL=12mv2C 解得 vC=4m/s 小滑块从 C 点运动到地面做*抛运动,则 水*方向有 x=vCt 竖直方向有 h=12gt2 小滑块落地点距 C 点的距离 s= x2+h2=45 5m. 9.(1)1.8m (2)2.16m [解析] (1)对 P 向右运动到速度减小为 0 的过程,设最大位移为 xm,在虚线右侧 P 对地面的压力大小为 FN=mg-Fsinθ=4N 由动能定理有-(Fcosθ+μFN)xm=0-12mv20 解得 xm=1.8m. (2)对 P 从右侧最大距离处开始到停止运动过程,设停在虚线左侧距离虚线为 x 处,
高中物6理

由动能定理有 (Fcosθ-μFN)xm-μmgx=0 解得 x=2.16m. 8 10.(1)2 10m/s (2) 35s (3)5J [解析] (1)对滑块从 A 到 B 的过程,由动能定理得 F1x1+F3x3-μmgx=12mv2B 解得 vB=2 10m/s. (2)在前 2m 内,由牛顿第二定律得 F1-μmg=ma 且 x1=12at21 8 解得 t1= 35s. (3)当滑块恰好能到达最高点 C 时,有 mg=mvR2C 对滑块从 B 到 C 的过程,由动能定理得 W-mg·2R=12mv2C-12mv2B 代入数值得 W=-5J
即克服摩擦力做的功为 5J.
高中物7理


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