2020高中物理 14 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系（含解析）粵教版2

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGE13-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精課時(shí)分層作業(yè)(十四）(時(shí)間：40分鐘分值：100分）[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練］一、選擇題（本題共6小題，每小題6分）1．（多選）下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)的某個(gè)物體所受的合外力、合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系，正確的是()A．如果物體所受的合外力為零，那么,合外力對(duì)物體做的功一定為零B．如果合外力對(duì)物體所做的功為零，則合外力一定為零C．如果合外力對(duì)物體所做的功不為零，則物體動(dòng)能一定發(fā)生變化D．如果合外力對(duì)物體所做的功為零,則物體動(dòng)能一定發(fā)生變化AC[合外力為零，根據(jù)功的決定因素知合外力一定不做功，A對(duì)．合外力的功為零，可能是在合外力方向上沒(méi)有發(fā)生位移，但合外力不一定為零,B錯(cuò)．根據(jù)動(dòng)能定理，合外力對(duì)物體做的功一定等于物體的動(dòng)能變化，即合外力做功,物體的動(dòng)能一定變化,合外力不做功，物體的動(dòng)能一定不會(huì)發(fā)生變化，C對(duì)，D錯(cuò)．]2．甲、乙兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m甲和m乙，并且m甲＝2m乙，它們與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)它們以相同的初動(dòng)能在桌面上滑動(dòng)時(shí)，它們滑行的最大距離之比為（）A．1∶1 B．2∶1C．1∶2 D．1∶eq\r（2)C[由動(dòng)能定理得－μmg·s＝0－Ek0，即s＝eq\f(Ek0,μmg）,則s甲∶s乙＝m乙∶m甲＝1∶2.］3．關(guān)于動(dòng)能概念及公式W＝Ek2－Ek1的說(shuō)法中正確的是()A．若物體速度在變化，則動(dòng)能一定在變化B．速度大的物體，動(dòng)能一定大C．W＝Ek2－Ek1表示功可以變成能D．動(dòng)能的變化可以用合力做的功來(lái)量度D［速度是矢量，而動(dòng)能是標(biāo)量，若物體速度只改變方向，不改變大小，則動(dòng)能不變，A錯(cuò)；由Ek＝eq\f（1,2)mv2知B錯(cuò);動(dòng)能定理W＝Ek2－Ek1表示動(dòng)能的變化可用合力做的功來(lái)量度，但功和能是兩個(gè)不同的概念，有著本質(zhì)的區(qū)別,故C錯(cuò)，D對(duì)．]4．有一質(zhì)量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn),如圖所示．如果由于摩擦使木塊的運(yùn)動(dòng)速率保持不變,則以下敘述正確的是()A．木塊所受的合外力為零B．因木塊所受的力都不對(duì)其做功，所以合外力做的功為零C．重力和摩擦力的合力做的功為零D．重力和摩擦力的合力為零C[木塊做曲線運(yùn)動(dòng),速度方向變化，加速度不為零，故合外力不為零,A錯(cuò)；速率不變，動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理知，合外力做的功為零，而支持力始終不做功，重力做正功，所以重力做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和為零，但重力和摩擦力的合力不為零，C對(duì)，B、D錯(cuò)．]5．（多選)物體沿直線運(yùn)動(dòng)的v。t圖象如圖所示，已知在第1s內(nèi)合力對(duì)物體做功為W，則（)A．從第1s末到第3s末合力做功為4WB．從第3s末到第5s末合力做功為－2WC．從第5s末到第7s末合力做功為WD．從第3s末到第4s末合力做功為－0。75WCD［由題圖可知物體速度變化情況，根據(jù)動(dòng)能定理得第1s內(nèi):W＝eq\f（1，2)mveq\o\al(2,0），第1s末到第3s末：W1＝eq\f（1，2）mveq\o\al（2，0）－eq\f(1,2）mveq\o\al(2，0）＝0，A錯(cuò);第3s末到第5s末:W2＝0－eq\f(1，2)mveq\o\al(2，0）＝－W，B錯(cuò)；第5s末到第7s末：W3＝eq\f（1,2）m(－v0)2－0＝W，C對(duì)；第3s末到第4s末：W4＝eq\f（1,2)meq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f(v0,2))）eq\s\up20(2）－eq\f(1,2）mveq\o\al(2，0)＝－0。75W，D對(duì)．]6．一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)．小球在水平力F作用下,從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如圖所示，則力F所做的功為(）A．mglcosθ B．．FlsinθC．mgl(l－cosθ） D．FlcosθC［小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是緩慢的，因而任一時(shí)刻都可看作是平衡狀態(tài)，因此F的大小不斷變大，F(xiàn)做的功是變力功．小球上升過(guò)程只有重力mg和F這兩個(gè)力做功,由動(dòng)能定理得WF－mgl（1－cosθ）＝0.所以WF＝mgl(1－cosθ)．］二、非選擇題(14分)7．在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，如果紙帶上前面幾個(gè)點(diǎn)比較密集，不夠清晰,可舍去前面的比較密集的點(diǎn)，在后面取一段打點(diǎn)較為清晰的紙帶，同樣可以驗(yàn)證,如圖所示，取O點(diǎn)為起始點(diǎn)，各點(diǎn)的間距已量出并標(biāo)在紙帶上，所用交流電的頻率為50Hz，重物的質(zhì)量為m.(g取9。8m/s2）(1）打A點(diǎn)時(shí)，重物下落速度為vA＝____________，重物動(dòng)能EkA＝____________.(2）打F點(diǎn)時(shí)，重物下落速度為vF＝____________，重物動(dòng)能EkF＝____________。(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器自打出A點(diǎn)開(kāi)始到打出F點(diǎn),重物重力做功為_(kāi)_______，動(dòng)能的增加量為_(kāi)_______．（4)根據(jù)紙帶上提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重物從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)的過(guò)程中,得到的結(jié)論是________________________________________________________________。［解析]（1）vA＝eq\f(\x\to(OB），2T)＝eq\f(2.40＋2。79×10－2,2×0。02)m/s≈1。30m/sEkA＝eq\f(1，2)mveq\o\al（2，A)＝eq\f（1,2）m×1。302J≈0。85mJ.(2)vF＝eq\f(\x\to（EG），2T）＝eq\f(4.37＋4.76×10－2，2×0.02)m/s≈2.28m/sEkF＝eq\f(1,2）mveq\o\al(2,F)＝eq\f(1，2)m×2。282J≈2。60mJ。（3）WG＝mghAF＝m×9.8×(2。79＋3。19＋3.58＋3.97＋4.37)×10－2J≈1。75mJ。ΔEk＝EkF－EkA＝2。60mJ－0.85mJ＝1.75mJ(4）因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)WG＝ΔEk，所以重力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化．[答案］(1)1.30m/s0.85mJ(2）2.28m/s2.60mJ（3)1.75mJ1。75mJ（4)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)ΔEk＝WG，即重力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化[能力提升練］一、選擇題（本題共4小題,每小題7分)1．如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧,一物體向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面．設(shè)物體在斜面最低點(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－eq\f(1,2)mv2 B．.eq\f（1，2）mv2－mghC．－mgh D．－(mgh＋eq\f(1，2）mv2）A[由A到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理可得：－mgh＋W＝0－eq\f（1，2)mv2所以W＝mgh－eq\f（1，2)mv2，所以A正確．]2．（多選)在平直公路上，汽車(chē)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到vmax后，立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至靜止，v。t圖象如圖所示,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∶3BC［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;由圖象知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．]3．在籃球比賽中，某位同學(xué)獲得罰球機(jī)會(huì)，他站在罰球線處用力將籃球投出，籃球約以1m/s的速度撞擊籃筐．己知籃球質(zhì)量約為0。6kg,籃筐離地高度約為3m，該同學(xué)身高約為1。5m，忽略籃球受到的空氣阻力，則該同學(xué)罰球時(shí)對(duì)籃球做的功最接近（g取10m/s2)()A．1J B．．10JC．50J D．100JB［對(duì)整個(gè)過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理得W－mgh＝eq\f（1,2)mv2－0，代入數(shù)據(jù)解得W＝mgh＋eq\f(1，2)mv2＝0.6×10×1.5J＋eq\f(1，2）×0。6×12J＝9。3J最接近10J,選項(xiàng)B正確．]4．如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開(kāi)始滑下，滑到最低點(diǎn)Q時(shí),對(duì)軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g.質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過(guò)程中,克服摩擦力所做的功為（)A。eq\f(1,4)mgR B．。eq\f（1,3)mgRC.eq\f(1,2）mgR D。eq\f(π，4）mgRC[質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)，由重力和軌道支持力的合力提供向心力，由牛頓第二定律得N－mg＝meq\f(v\o\al(2,Q),R）,由題有N＝2mg，可得vQ＝eq\r(gR)，質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得mgR－Wf＝eq\f（1,2)mveq\o\al(2,Q）,得克服摩擦力所做的功為Wf＝eq\f(1，2）mgR，選項(xiàng)C正確．］二、非選擇題（本題共2小題，共22分）5．（10分)質(zhì)量為1kg的重物自由下落，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)過(guò)程,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6V、50Hz的交流電源，如圖所示，紙帶上O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫(huà)出），各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離依次為31。4、70.6、125。4、195。9、282。1、383.8、501。2，單位為mm。則:（1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)速度，并填入下表：計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEFv/(m·s－1）（2)求出物體下落時(shí)從O點(diǎn)到圖中各點(diǎn)過(guò)程中重力所做的功，并填入下表：計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEFW/J(3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸，在圖中作出物體重力做的功與物體速度之間的關(guān)系圖象．圖中縱坐標(biāo)表示_______，橫坐標(biāo)表示_______，由圖可得重力所做的功與________成______關(guān)系．［解析](1)各點(diǎn)速度可由公式v＝eq\f（Δx，Δt）求出vB＝eq\f（\x\to（AC),Δt)＝eq\f(125.4－31。4×10－3，4×0.02)m/s≈1。18m/s同理vC≈1。57m/s，vD≈1.96m/s,vE≈2.35m/s，vF≈2。74m/s。(2)重力做的功由W＝mgΔx求出WB＝mgeq\x\to（OB)＝1×9。8×70。6×10－3J≈0.69J同理WC≈1。23J，WD≈1。92J，WE≈2.76J，WF≈3。76J.［答案］(1）1。181。571。962。352.74（2）0。691。231.922.763。76（3）如圖所示重力做的功WG物體速度的平方v2物體速度的平方v2正比6．(12分）如圖所示，ABCD為一豎直平面內(nèi)的軌道，其中BC水平，A點(diǎn)比BC高出10m，BC長(zhǎng)1m，AB和CD軌道光滑．一質(zhì)量為1kg的物體，從A點(diǎn)以4m/s的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)BC后滑到高出C點(diǎn)10。3m的D點(diǎn)速度為零．求：（g取10m/s2）（1）物體與BC軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2)物體第5次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度；（3）物體最后停止的位置（距B點(diǎn)多少米）．[解析］(1）由動(dòng)能定理得－mg（h－H)－μmgsBC＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al（2，1)解得μ＝0.5。（2)物體第5次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，物體