功的计算与动能定理、功能关系经典题(共11页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上3.足球运动员用力踢质量为0.3 kg的静止足球，使足球以10 m/s的速度飞出，假定脚踢足球时对足球的平均作用力为400 N，球在水平面上运动了20 m后停止，那么人对足球做的功为(选C )A.8 000 JB.4 000 JC.15 JD.无法确定4.某人用手将一质量为1 kg的物体由静止向上提升1 m，这时物体的速度为2 m/s，则下列说法中错误的是(g取10 m/s2)( 选B )A.手对物体做功12 JB.合外力对物体做功12 JC.合外力对物体做功2 JD.物体克服重力做功10 J9、距沙坑高7m处，以v010m/s的初速度竖直向上抛出一个重力为5N的物体，物体落到沙坑并陷入沙坑0.4m深处停下不计空气阻力，g10m/s2.求：(1)物体上升到最高点时离抛出点的高度；(2)物体在沙坑中受到的平均阻力大小是多少？四、动能定理分析连结体问题4、如图所示,mA=4kg,mB=1kg,A与桌面间的动摩擦因数=0.2,B与地面间的距离s=0.8m,A、B间绳子足够长，A、B原来静止，求：（1）B落到地面时的速度为多大；（2）B落地后,A在桌面上能继续滑行多远才能静止下来。（g取10m/s2）1关于功的判断，下列说法正确的是()A功的大小只由力和位移决定B力和位移都是矢量，所以功也是矢量C因为功有正功和负功，所以功是矢量D因为功只有大小而没有方向，所以功是标量解析：选D.由功的公式WFxcos可知做功的多少不仅与力和位移有关，同时还与F和x正方向之间的夹角有关，故A错；功是标量没有方向，但有正负，正、负不表示大小，也不表示方向，只表示是动力做功还是阻力做功，故B、C错误，D项正确2人以20 N的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5.0 m，人放手后，小车还前进了2.0 m才停下来，则小车在运动过程中，人的推力所做的功为()A100 J B140 JC60 J D无法确定解析：选A.人的推力作用在小车上的过程中，小车发生的位移是5.0 m，故该力做功为WFxcos20×5.0×cos0° J100 J.4如图4117所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动的过程中，A、B之间有相互的力，则对各力做功的情况，下列说法中正确的是(地面光滑，A、B物体粗糙)()AA、B都克服摩擦力做功BA、B间弹力对A、B都不做功C摩擦力对B做负功，对A不做功D弹力对A不做功，对B做正功解析：选BC.判断AB间是否有摩擦力时是看AB间有无相对滑动(或运动趋势)，计算功的大小时涉及到的位移，都是相对地面的位移A、B间相互作用力为f1与f2、NAB与NBA，如图所示A没有位移，f2、NBA对A不做功，B有位移，f1做负功，NAB与位移成90°，不做功，B、C对，A、D错如图4119所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由下滑，然后在水平面上前进至B点后停止已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者运动的过程中，克服摩擦力做的功()A大于mgL B小于mgLC等于mgL D以上三种情况都有可能解析：选C.滑雪者运动过程中摩擦力做功为Wfmgcos·lAOmg·lOBmg(lAOcoslOB)mgL.故此过程中，滑雪者克服摩擦力做的功为mgL，C正确2-2-1110. 如图2-2-11所示，用50 N的力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进，若物体前进了10m，拉力F做的功W1=_J，重力G做的功W2=_J.如果物体与水平面间动摩擦因数=0.1，物体克服阻力做功W3=_J.12如图4124所示，一个质量为m2 kg的物体受到与水平面成37°角的斜向下方的推力F10 N的作用，在水平地面上移动了距离x12 m后撤去推力，此物体又滑行了x21.6 m的距离后停止运动，动摩擦因数为0.2(g取10 m/s2)求：(1)推力F对物体做的功；(2)全过程中摩擦力对物体所做的功解析：(1)推力做功由WFxcos得WFFx1cos37°10×2×0.8 J16 J.(2)受力分析可知竖直方向N1mgFsin37°26 N，所以摩擦力做功Wf1N1x1cos180°0.2×26×2×(1)J10.4 J，撤去外力后N2mg20 N.Wf2N2x2cos180°0.2×20×1.6×(1)J6.4 J，故WfWf1Wf216.8 J.答案：(1)16 J(2)16.8 J10质量为2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速直线运动，2 s后撤去F，其运动的速度图像如图4120所示，g取10 m/s2，则下列说法中正确的是()A拉力F对物体做功150 JB拉力F对物体做功500 J图4120C物体克服摩擦力做功100 JD物体克服摩擦力做功175 J解析设摩擦力大小为f，在02 s内，a12.5 m/s2，Ffma1，位移x1 m15 m，在26 s内，a22.5 m/s2，x2 m20 m，只受摩擦力f作用，故fma25 N，代入上式得F10 N，则拉力F做功为WFF·x1150 J，摩擦力做功Wff(x1x2)5×(1520) J175 J，即物体克服摩擦力做功175 J.答案AD5.长为L的轻杆可绕O在竖直平面内无摩擦转动，质量为M的小球A固定于杆端点，质量为m的小球B固定于杆中点，且M2m，开始杆处于水平，由静止释放，当杆转到竖直位置时()A由于M>m，A球对轻杆做正功BA球在最低点速度为 图4COB杆的拉力等于BA杆的拉力DB球对轻杆做功mgL解析：选D由机械能守恒得：MgLmgMvmv，又vA2vB，解得：vA2，vB，B错误；由FOBmgFBAm，解得；FOBFBAmg，故C错误；由EA机MvMgLMgL，故杆对A球做正功，A错误；EB机mvmgmgL，故B球对轻杆做功为 mgL，D正确。3如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数都相同，物体滑到斜面底部C点时的动能分别为Ek1和Ek2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W1和W2，则()AEk1Ek2W1W2 BEk1Ek2W1W2CEk1Ek2W1W2 DEk1Ek2W1W2解析：设斜面的倾角为，斜面的底边长为L，则下滑过程中克服摩擦力做的功为Wmgcos·L/cosmgL，所以两种情况下克服摩擦力做的功相等又由于B的高度比A低，所以由动能定理可知Ek1Ek2，故选B.答案：B4一辆汽车以v16 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行l13.6 m，如果以v28 m/s的速度行驶，在同样路面上急刹车后滑行的距离l2应为()A6.4 mB5.6 m C7.2 mD10.8 m5在足球比赛中，球刚踢出时的速度为v0，并从球门右上角擦着横梁进入球门，如图所示球门的高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球的质量为m，足球可看成质点则球员将足球踢出时对足球做的功为(不计空气阻力)()Amghmv2 Bmghmv2C.mvmghmv2 D.mv6.如图所示，用同种材料制成的一个轨道，AB段为圆弧，半径为R，水平放置的BC段长度为R.一小物块质量为m，与轨道间动摩擦因数为，当它从轨道顶端A由静止下滑时，恰好运动到C点静止，那么物块在AB段克服摩擦力做的功为()AmgR BmgR(1)CmgR/2 DmgR/2解析：设在AB段物块克服摩擦力做的功为W，则对物块从A到C全过程应用动能定理得mgRWmgR0，整理得WmgR(1)，B正确答案：B7.(2012·芜湖高一检测)2008年北京奥运会上，芜湖籍跳水运动员周吕鑫获得10米跳台的银牌，为芜湖人民争了光假设在某次比赛中他从10 m高处的跳台跳下，设水的平均阻力约为其体重的3倍，在粗略估算中，把运动员当做质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为(不计空气阻力)()A5 mB3 mC7 mD1 m解析：设水的深度为h，由动能定理mg× (10h)3mgh0，h5 m，A对答案：A9一列车的质量为5.0×105 kg，在平直的轨道上以额定功率3 000 kW加速行驶，当速度由10 m/s加速到所能达到的最大速度30 m/s时，共用了2 min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？解析：列车速度最大时做匀速运动，则有F阻F牵 N1×105 N对列车速度由10 m/s至30 m/s的过程用动能定理得：PtF阻·xmvmv代入数据解得x1 600 m答案：1 600 m 9如图所示，用细圆管组成的光滑轨道AB部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆，圆管截面半径rR.有一质量为m，半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管，问：(1)若要小球能从C端出来，初速度v0需多大？(2)在小球从C端出来的瞬间，管壁对小球的压力为mg，那么小球的初速度v0应为多少？解析：(1)要使小球能运动到C处，且从C端出来，必须满足mvmg·2R，即：v02(2)以AB所在平面为零势面，则小球到达C处时的重力势能为2mgR，从B到C列机械能守恒方程：mv2mgRmv小球在C处受重力mg和细管竖直方向的作用力FN，根据牛顿第二定律，得：mgFN由解得FN5mg讨论式，即得解：a当小球受到向下的压力时，FNmg，v0b当小球受到向上的压力时，FNmg，v0答案：见解析8如图所示，在一长为2l的不可伸长的轻杆的两端，各固定一质量为2m与m的A、B两小球，系统可绕过杆的中点O且垂直纸面的固定转轴转动初始时轻杆处于水平状态，无初速度释放后，轻杆转动当轻杆转至竖直位置时，小球A的速率多大？解析：选A、B两小球与地球为一系统，在运动过程中没有机械能与其他形式能的转化，故系统的机械能守恒选初始位置为参考平面，由机械能守恒得：02mglmgl×2mvmv.因两球角速度相等，则vAl，vBl，联立式，解得vA.答案： 6(2012·辽宁大连高一检测)如图是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分，M为半径为R1.0 m、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m0.01 kg的小钢珠假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过M的上端点水平飞出，取g10 m/s2，弹簧枪的长度不计，则发射该钢珠前，弹簧的弹性势能为()A0.10 JB0.15 JC0.20 JD0.25 J解析：小钢珠恰好经过M的上端点有mgm，所以v m/s.根据机械能守恒定律得EpmgRmv20.15 J.答案：B1如图所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且Mm，不计摩擦，系统由静止开始运动过程中()AM、m各自的机械能分别守恒BM减少的机械能等于m增加的机械能CM减少的重力势能等于m增加的重力势能DM和m组成的系统机械能守恒解析：M下落过程中，绳的拉力对M做负功，M的机械能减少；m上升过程，绳的拉力对m做正功，m的机械能增加，A错误；对M、m组成的系统，机械能守恒，易得B、D正确；M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加，还有一部分转变成M、m的动能，所以D错误答案：BD15.(滚动交汇考查)(10分)为了研究过山车的原理，物理小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0 m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的.其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示.一个小物块以初速度v0=4.0 m/s,从某一高处水平抛出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与倾斜轨道的动摩擦因数=0.5(g取10 m/s2,sin37°=0.60, cos37°=0.80)求:(1)小物块的抛出点和A点的高度差;(2)为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件.(3)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,求竖直圆轨道的半径应该满足什么条件.15.【解析】(1)设从抛出点到A点的高度差为h,到A点时竖直方向的速度为vy,则有:h=gt2 (1分)tan37°= (1分)联立以上两式代入数据解得h=0.45 m (1分)(2)小物块到达A点时的速度:vA= =5 m/s (1分)从A到B,由动能定理:mgLsin37°-mgLcos37°=mv B 2-mvA2 (1分)要使小物块不离开轨道并且能够滑回倾斜轨道AB,则小物块沿圆轨道上升的最大高度不能超过圆心,即:mvB2mgR (1分)所以R1.65 m(1分)(3)小物块从B到竖直圆轨道最高点,由机械能守恒:mvB2=mvP2+2mgR(1分)在最高点有:mg(1分)由以上几式解得R0.66 m(1分)答案：(1)0.45 m (2)大于等于1.65 m(3)小于等于0.66 m13.(8分)如图所示，水平轨道AB与位于竖直面内半径为R=0.90 m的半圆形光滑轨道BCD相连，半圆形轨道的BD连线与AB垂直.质量为m=1.0 kg可看做质点的小滑块在恒定外力F作用下从水平轨道上的A点由静止开始向右运动，滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数=0.5.到达水平轨道的末端B点时撤去外力，滑块继续沿半圆形轨道运动，且恰好能通过轨道最高点D，滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到A点.g取10 m/s2，求：(1)滑块经过B点进入半圆形轨道时对轨道的压力大小.(2)滑块在AB段运动过程中恒定外力F的大小.13.【解析】(1)滑块恰好通过最高点,则有:mg=(1分)设滑块到达B点时的速度为vB,滑块由B到D过程由动能定理得:-2mgR= (1分)对B点:FN-mg=(1分)联立以上各式，代入数据得:FN=60 N由牛顿第三定律知滑块对轨道的压力大小为60 N.(1分)(2)滑块从D点离开轨道后做平抛运动,则2R=xAB=vDt(1分)滑块从A运动到B有:vB2=2axAB(1分)由牛顿第二定律有:F-mg=ma(1分)联立以上各式，代入数据得:F=17.5 N.(1分)答案：(1)60 N (2)17.5 N专心-专注-专业