2022高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律第二节动能定理习题含解析.docx

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1、第二节 动能定理(建议用时：45分钟)1A、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获得的动能较大BB获得的动能较大CA、B获得的动能一样大D无法比较A、B获得动能的大小解析：选C。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。2(2020湖北襄阳模拟)用竖直向上大小为30 N的力F，将2 kg的物体从沙坑表面由静止提升1 m时撤去力F，经一段时间后，物体落入沙坑，测得落入沙坑的深度为20 cm。若忽略空气阻力，g取10 m/s2。则物体克服沙坑的阻力所做的功为(

2、)A20 JB24 JC34 JD54 J解析：选C。对整个过程应用动能定理得Fh1mgh2Wf0，解得Wf34 J，C正确。3. (2020葫芦岛市上学期质监)如图所示，用长为L的轻绳把一个小铁球挂在离水平地面高为3L的O点，小铁球以O为圆心在竖直面内做圆周运动且恰好能到达最高点A处，不计空气阻力，重力加速度为g，若运动到最高点时轻绳被切断，则小铁球落到地面时速度的大小为()ABC4D3解析：选D。小球刚好能沿绳球模型到达最高点时，绳的拉力为零，只有重力提供向心力，有mgm，最高点剪断绳后，小球做平抛运动落地，对这一过程由动能定理有mg4Lmvmv，联立可得落地速度v23，故A、B、C错误，

3、D正确。4(2020福州高一期中)如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止运动，那么物体在AB段克服摩擦力做的功为()AmgRBmgRCmgR D(1)mgR解析：选D。设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，物体从A到C的全过程，根据动能定理有mgR WABmgR0，所以有WABmgRmgR(1)mgR。5. (2020南通市5月第二次模拟)如图所示，半径可变的四分之一光滑圆弧轨道置于竖直平面内，轨道的末端B处切线水平，现将一小物体从轨道顶端A处由静止释放；

4、若保持圆心的位置不变，改变圆弧轨道的半径(不超过圆心离地的高度)。半径越大，小物体()A落地时的速度越大B平抛的水平位移越大C到圆弧轨道最低点时加速度越大D落地时的速度与竖直方向的夹角越大解析：选D。对从开始到落地过程根据动能定理知mgHmv2，知总高度不变，末速度大小不变，故A错误；根据平抛运动规律知HRhgt2，xv0t，mgRmv，得x2，平抛运动的水平位移随R增大先增大后减小，故B错误；小物体到圆弧轨道最低点时加速度a2g，则加速度大小与R无关，故C错误；小物体落地时竖直分速度vygt，设与水平方向的夹角为，有tan ，R越大，落地时的速度与竖直方向的夹角越大，故D正确。6. (多选)

5、(2020东北三省三校第二次联考)一只半径为R的半球形碗固定不动，碗的内壁光滑，碗口水平，O点为球心，A、B均为碗内壁上的点，且A点是最低点，B点与圆心等高，C点是圆弧AB的中点(点O、A、B、C在同一竖直平面内)重力加速度大小为g。有一只质量为m的小球静止在碗底部，现对小球施加一水平恒力F，则()A若Fmg，小球将有可能到达B点B若Fmg，小球将一定到达B点C若Fmg，小球经过C点时，合力功率最大D若F2mg，小球从最低点到其轨迹最高点过程中机械能的增量为6mgR解析：选BD。对小球从A到B过程根据动能定理有FRmgRmv20，所以若Fmg，小球动能为负值，故小球不可能到达B点；若Fmg，小

6、球到达B点时动能恰好为零，即恰好到达B点，故A错误，B正确； 若Fmg，在C点处合力大小为 mg，方向与水平方向夹角为45，小球经过C点时，合力与速度方向，即合力与切线方向垂直，故此时合力功率为零，故C错误；若F2mg，对小球从A到B过程根据动能定理有2mgRmgRmv20，解得v，小球之后在竖直方向匀减速到零，运动时间t，水平方向xt22R，故全程外力做功WF(R2R)6mgR，所以机械能增加6mgR，故D正确。7(2020内江市上学期一模)某运动员(可视为质点)参加跳板跳水比赛时，其竖直方向的速度随时间变化的vt图象如图所示，以他离开跳板时为计时起点，则下列说法正确的是()At3时刻达到最

7、高点Bt2时刻位移最大Ct1时刻的加速度为负D在t1t2时间内重力做功WG大于t1t2时间内克服阻力做功Wf解析：选D。运动员起跳时的速度方向向上，可知，t1时刻达到最高点，故A错误；vt图象为直线，加速度不变，所以在0t2时间内人在空中，t2时刻到达水面，之后进入水中，此时人的位移不是最大，t1时刻的加速度为正值，故B、C错误；由动能定理可知在t1t2时间内，WGWfmv2，即在t1t2时间内重力做功WG大于t1t2时间内克服阻力做功Wf，故D正确。8(2020西北狼联盟一诊联考)质量为m的物体从高为h的斜面顶端由静止下滑，最后停在平面上，若该物体以v0的初速度从顶端下滑，最后仍停在平面上，

8、如图甲所示。图乙为物体两次在平面上运动的vt图象，则物体在斜面上运动过程中克服摩擦力做的功为()Amv3mgh B3mghmvCmvmghDmghmv解析：选D。若物体由静止开始下滑，由动能定理得mghWfmv，若该物体以v0的初速度从顶端下滑， 由动能定理得mghWfmvmv，由乙图可知，物体两次滑到平面的速度关系为v22v1，由以上三式解得Wfmghmv。9(多选)(2020重庆市六校4月联合诊断)某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究。他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的vt图象。已知小车在02 s

9、内做匀加速直线运动，211 s内小车牵引力的功率保持不变，911 s内小车做匀速直线运动，在11 s末小车失去动力而开始自由滑行。已知小车质量m1 kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，下列说法正确的是()A小车受到的阻力大小为8 NB在211 s内小车牵引力的功率P是16 WC小车在2 s末的速度大小vx为6 m/sD小车在015 s内通过的距离是80 m解析：选BD。根据题意，在11 s末撤去牵引力后，小车只在阻力f作用下做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，根据图象可知a2 m/s2，根据牛顿第二定律有fma2 N，故A错误；设小车在匀速运动阶段的牵引力为F，则Ff，由图可知vm8 m

10、/s，则有PFvm16 W，故B正确；02 s的匀加速运动过程中，小车的加速度为ax，设小车的牵引力为Fx，根据牛顿第二定律有Fxfmax，根据题意有PFxvx，解得vx4 m/s，故C错误；在29 s内的变加速过程，t7 s，由动能定理可得Ptfx2mvmv，解得x244 m；02 s内通过的路程为x12 m4 m；911 s 内小车做匀速直线运动通过的路程为x382 m16 m；1115 s内通过的路程为x44 m16 m，则小车在015 s内通过的距离是xx1x2x3x480 m，故D正确。10.如图所示，质量为m的小球用长为l的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一根光滑

11、的细钉，已知OP，在A点给小球一个水平向左的初速度v0，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B。(1)求小球到达B点时的速率；(2)若不计空气阻力，则初速度v0为多少？(3)若初速度变为v03，其他条件均不变，则小球从A到B的过程中克服空气阻力做了多少功？解析：(1)小球恰能到达最高点B，则在最高点有mg，小球到达B点时的速率v。(2)由动能定理得mgmv2mv，则v0 。(3)设小球从A到B克服空气阻力做功为Wf，由动能定理得mgWfmv2mv02，解得Wfmgl。答案：(1)(2) (3)mgl11弹珠游戏在孩子们中间很受欢迎，有很多种玩法，其中一种玩法就是比距离，模型如图所示，用

12、内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和光滑直管BC组成的轨道固定在水平桌面上，已知APB部分的半径R1.0 m，BC段长L11.5 m。弹射装置将一个质量m100 g的小球(可视为质点)以v08 m/s的水平初速度从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道随即进入长L22 m、0.1 的粗糙水平地面(图上对应为CD)，最后通过光滑轨道DE，从E点水平射出，已知E距离地面的高度为h1 m，不计空气阻力。(1)求小球在半圆轨道上运动时的角速度和到达C点时对圆管的压力。(2)若小球能从A点运动到E点，则小球进入A点的速度至少为多大？(3)若E点的高度h可以调节，小球仍以v08

13、 m/s从A进入，当h多高时，水平射程x最大？并求出这个最大值。解析：(1)角速度8 rad/s小球在BC段做匀速直线运动，合外力为0，根据牛顿运动定律，小球处于平衡态，GN，支持力为1 N，根据牛顿第三定律，支持力和压力属于作用力与反作用力，大小相等。所以小球对圆管的压力为1 N，方向竖直向下；(2)若小球恰好能从A点到E点，根据动能定理有mvmghmgL2得速度至少为v02 m/s；(3)对小球从A点到E点的过程，根据动能定理有mvmghmgL2mv过了E点小球做平抛运动hgt2xvEt得到x与h的数学关系x2即当h1.5 m时，x的最大值为x3 m。答案：(1)8 rad/s1 N，方向

14、竖直向下(2)2 m/s(3)1.5 m3 m12(2020湖南十校联考)如图所示，质量m3 kg的小物块以初速度v04 m/s水平向右抛出，恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径R3.75 m，B点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接，A与圆心O的连线与竖直方向成37角。MN是一段粗糙的水平轨道，小物块与MN间的动摩擦因数0.1，轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径r0.4 m的半圆弧轨道，C点是半圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。已知重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。(1)求小物块经过B点时对轨道的压

15、力大小；(2)若MN的长度L6 m，求小物块通过C点时对轨道的压力大小；(3)若小物块恰好能通过C点，求MN的长度L。解析：(1)根据平抛运动的规律有v0vAcos 37解得小物块经过A点时的速度大小vA5 m/s小物块从A点运动到B点过程，根据动能定理有mg(RRcos 37)mvmv小物块经过B点时，有FNmg解得FN62 N，根据牛顿第三定律，小物块经过B点时对轨道的压力大小是62 N。(2)小物块由B点运动到C点过程，根据动能定理有mgL2mgrmvmv在C点FNmg解得FN60 N，根据牛顿第三定律，小物块通过C点时对轨道的压力大小是60 N。(3)小物块刚好能通过C点时，根据mg解得vC2 m/s小物块从B点运动到C点的过程，根据动能定理有mgL2mgrmvC2mv解得L10 m。答案：(1)62 N(2)60 N(3)10 m