高中物理學(xué)考復(fù)習(xí)優(yōu)化練習(xí)12勢(shì)能和動(dòng)能動(dòng)能定理及其應(yīng)用含答案

優(yōu)化集訓(xùn)12勢(shì)能和動(dòng)能動(dòng)能定理及其應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.井深10m,井上支架高為1.5m,在支架上用一根2m長(zhǎng)的繩子系住一個(gè)重100N的物體,則以地面為參考平面,物體的重力勢(shì)能是()A.50J B.1000JC.-50J D.-1000J2.如圖所示,將彈簧拉力器用力拉開(kāi)的過(guò)程中,彈簧的彈力做功情況、彈簧的彈力和彈性勢(shì)能的變化情況是()A.彈力做正功,彈力變大,彈性勢(shì)能變小B.彈力做正功,彈力變小,彈性勢(shì)能變大C.彈力做負(fù)功,彈力和彈性勢(shì)能都變大D.彈力做負(fù)功,彈力和彈性勢(shì)能都變小3.關(guān)于動(dòng)能的理解,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式,凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B.物體的動(dòng)能總為正值C.一定質(zhì)量的物體動(dòng)能變化時(shí),速度一定變化,但速度變化時(shí),動(dòng)能不一定變化D.動(dòng)能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)4.一個(gè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度由0增加到v,再?gòu)膙增加到3v,外力做功分別為W1和W2,則W1和W2關(guān)系正確的是()A.W1=W2 B.W1=2W2C.W2=4W1 D.W2=8W15.在某次帆船運(yùn)動(dòng)比賽中,質(zhì)量為500kg的帆船,在風(fēng)力和水的阻力共同作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示。下列表述正確的是()A.在0~1s內(nèi),合力對(duì)帆船做功500JB.在0~2s內(nèi),合力對(duì)帆船做功1000JC.在1~2s內(nèi),合力對(duì)帆船做功750JD.在0~3s內(nèi),合力對(duì)帆船做的總功為06.某人用手將2kg的物體由靜止向上提起0.8m,這時(shí)物體的速度為2m/s(不計(jì)阻力、g取10m/s2),則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.手對(duì)物體做功20JB.物體重力做功-16JC.合力做功4JD.重力勢(shì)能增加20J7.在空氣阻力不計(jì)的情況下,地球上有一物塊以某一初速度在粗糙的水平桌面上向前滑行位移x1后靜止;在月球上,相同的物塊以相同的初速度在相同的水平桌面上向前滑行位移x2后靜止,則()A.x1=x2B.x1>x2C.x1<x2D.無(wú)法比較x1和x2的大小8.如圖所示,將質(zhì)量為m的小球以速度v0由地面豎直向上拋出,小球落回地面時(shí),其速度大小為34v0,設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力的大小不變,則空氣阻力的大小等于(A.34mg B.3C.716mg D.79.如圖所示,質(zhì)量相同的物體分別自斜面AC和BC的頂端由靜止開(kāi)始下滑,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同,物體滑到斜面底部C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1和Ek2,下滑過(guò)程中克服摩擦力所做的功分別為W1和W2,則()A.Ek1>Ek2W1<W2B.Ek1>Ek2W1=W2C.Ek1=Ek2W1>W2D.Ek1<Ek2W1>W210.某消防隊(duì)員從一平臺(tái)無(wú)初速度跳下,下落2m后雙腳觸地,同時(shí)采用雙腿彎曲的方法緩沖。若視其在緩沖過(guò)程中自身重心又勻變速下降了0.5m,則在著地過(guò)程中,地面對(duì)他雙腳的平均作用力大約為自身重力的()A.5倍 B.10倍C.20倍 D.3倍11.質(zhì)量為m的物體,從靜止開(kāi)始以a=g2的加速度豎直向下加速,下落高度為h時(shí),下列說(shuō)法正確的是(A.物體的動(dòng)能增加了mghB.物體的重力勢(shì)能增加了mghC.此時(shí)合力的功率為mgD.重力的平均功率為mg能力提高12.如圖所示,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線吊著一個(gè)小球,靜止于P點(diǎn)。第一次用一個(gè)水平恒力F1拉小球,使小球運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)速度剛好為零,此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為60°;第二次用一個(gè)水平力緩慢拉小球到Q點(diǎn),此過(guò)程中拉力的最大值為F2,則F1F2為(A.3 B.3 C.13 D.13.如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一“V”形槽,其底部BC是一段圓弧,兩側(cè)都與光滑斜槽相切,相切處B、C位于同一水平面上。一小物體從右側(cè)斜槽上距BC平面高度為2h的A處由靜止開(kāi)始下滑,經(jīng)圓弧槽再滑上左側(cè)斜槽,最高能到達(dá)距BC所在水平面高度為h的D處,接著小物體再向回滑去,若不考慮空氣阻力,則()A.小物體恰好滑回到B處時(shí)速度為零B.小物體尚未滑回到B處時(shí)速度已變?yōu)榱鉉.小物體能滑回到B處之上,但最高點(diǎn)要比D處低D.小物體最終一定會(huì)停止在圓弧槽的最低點(diǎn)14.如圖所示,在高為H的桌面上以速度v水平拋出質(zhì)量為m的物體,當(dāng)物體落到距地面高為h處的A點(diǎn),不計(jì)空氣阻力且以桌面為零勢(shì)能面。則下列說(shuō)法正確的是()A.物體在A點(diǎn)機(jī)械能為mgh+12mvB.物體在A點(diǎn)機(jī)械能為12mvC.物體在A點(diǎn)動(dòng)能為mgh+12mvD.物體在A點(diǎn)動(dòng)能為mg(H-h)15.如圖所示,豎直固定放置的斜面DE與一光滑的圓弧軌道ABC相連,C為切點(diǎn),圓弧軌道的半徑為R,斜面的傾角為θ?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的滑塊從D點(diǎn)無(wú)初速下滑,滑塊可在斜面和圓弧軌道之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng),已知圓弧軌道的圓心O與A、D在同一水平面上,滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求:(1)滑塊第一次滑至左側(cè)弧上時(shí)距A點(diǎn)的最小高度差h;(2)滑塊在斜面上能通過(guò)的最大路程s。16.(2022年浙江1月學(xué)考)如圖所示,一游戲裝置由固定于豎直平面內(nèi)的傾斜直軌道AB、圓心為O1的圓弧形軌道BCD、圓心為O2的半圓形細(xì)圓管軌道DEF組成,軌道在B、D處平滑連接,C、O1、D、O2和F點(diǎn)在同一豎直線上。已知可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊質(zhì)量m1=0.01kg,軌道BCD和DEF的半徑均為R=0.2m,軌道AB的A端和B端距水平地面的高度分別為hA=1.0m和hB=0.04m,軌道均光滑,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。若滑塊從軌道AB上某處由靜止釋放。(1)釋放處距水平地面高度h1=0.45m,求運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)速度vC的大小及軌道對(duì)其支持力FN的大小;(2)滑塊能從F點(diǎn)飛出落到水平地面上,求落地點(diǎn)離C點(diǎn)的最大距離xm;(3)滑塊始終不脫離軌道,求釋放處距水平地面高度hx的范圍。

優(yōu)化集訓(xùn)12勢(shì)能和動(dòng)能動(dòng)能定理及其應(yīng)用1.C解析以地面為參考平面,則物體的高度h=-0.5m,則Ep=mgh=-50J,C正確。2.C解析將彈簧拉力器拉開(kāi)的過(guò)程中,彈簧的伸長(zhǎng)量變大,根據(jù)F=kx可知,彈力增大,彈簧的彈性勢(shì)能增大,彈力做負(fù)功,C正確。3.D解析動(dòng)能是運(yùn)動(dòng)物體都具有的能量,是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式,A正確;動(dòng)能是標(biāo)量,總是正值,B正確;由Ek=12mv2可知當(dāng)m恒定時(shí),Ek變化,速率一定變化,速度一定變化,但當(dāng)只有速度方向變化而速率不變(如勻速圓周運(yùn)動(dòng))時(shí)動(dòng)能不變,C正確;動(dòng)能不變,物體不一定處于平衡狀態(tài),如勻速圓周運(yùn)動(dòng),D4.D解析由動(dòng)能定理可得W1=12mv2,W2=12m·(3v)2-12mv2=82mv2,則W2=8W15.D解析在0~1s內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理,W合1=ΔEk1=12mv12=12×500×4J=1000J,故合力對(duì)帆船做功等于1000J,故A錯(cuò)誤;在0~2s內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理,W合2=ΔEk2=12mv22=12×500×1J=250J,故合力對(duì)帆船做功等于250J,故B錯(cuò)誤;在1~2s內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理,W合=ΔEk=12×500×1J-12×500×4J=-750J,故合力做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;在0~36.D解析由動(dòng)能定理得,合力做功為W合=12mv2-0=12×2×22J=4J,而合力做的功W合=W-mgh,解得手對(duì)物體做功的大小為W=W合+mgh=4J+2×10×0.8J=20J,物體克服重力做功為WG=mgh=2×10×0.8J=16J,即重力做功為-16J,重力勢(shì)能增加16J,D錯(cuò)誤7.C解析由動(dòng)能定理得μmg1x1=12mv02,μmg2x2=12mv02,由g1>g2可知x1<x28.D解析設(shè)空氣阻力大小為Ff,對(duì)整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得-2Ffh=12mv2-12mv02,上升過(guò)程中物體加速度a=mg+Ffm,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2ah=v09.B解析設(shè)斜面的傾角為θ,斜面的底邊長(zhǎng)為x,則下滑過(guò)程中克服摩擦力做的功為W=μmgcosθ·xcosθ=μmgx,所以兩種情況下克服摩擦力做的功相等;又由于B的高度比A低,所以由動(dòng)能定理可知10.A解析設(shè)消防員重力為mg,地面對(duì)雙腳的平均作用力為F,從平臺(tái)跳下至最低點(diǎn)的過(guò)程,據(jù)動(dòng)能定理可得,mg(h1+h2)-Fh2=0,代入數(shù)據(jù)可得Fmg=5,故地面對(duì)他雙腳的平均作用力大約為自身重力的5倍,A11.D解析根據(jù)動(dòng)能定理得ΔEk=mah=12mgh,A錯(cuò)誤;重力做正功,重力勢(shì)能減少,B錯(cuò)誤;此時(shí)物體的速度為v=2ah=gh,所以合力的功率為P=mav=12mggh,C錯(cuò)誤;重力的平均功率為P'=mg12.C解析設(shè)細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng),小球質(zhì)量為m,第一次拉小球的過(guò)程,由動(dòng)能定理有F1Lsin60°-mgL(1-cos60°)=0,第二次緩慢拉動(dòng),小球處于平衡狀態(tài),拉力滿足Fmg=tanθ,最大拉力為F2=mgtan60°,解得F113.C解析小物體從A處運(yùn)動(dòng)到D處的過(guò)程中,克服摩擦力所做的功為Wf1=mgh,從D處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,因?yàn)樗俣容^小,其對(duì)圓弧槽的壓力較小,所以克服摩擦力所做的功Wf2<mgh,所以小物體能滑回到B處之上,但最高點(diǎn)要比D處低,C正確,A、B錯(cuò)誤;因?yàn)樾∥矬w與圓弧槽間的動(dòng)摩擦因數(shù)未知14.B解析規(guī)定桌面為零勢(shì)能面,在桌面的機(jī)械能大小為12mv2,由于機(jī)械能守恒,在A點(diǎn)機(jī)械能大小等于12mv2,故選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;物體在A點(diǎn)機(jī)械能等于在桌面機(jī)械能,則有12mv2=EkA-mg(H-h),所以物體在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA=12mv2+mg(H-h),故選項(xiàng)15.解析(1)滑塊從D到達(dá)左側(cè)最高點(diǎn)F經(jīng)歷DC、CB、BF三個(gè)過(guò)程,現(xiàn)以DF整個(gè)過(guò)程為研究過(guò)程,運(yùn)用動(dòng)能定理得mgh-μmgcosθ·Rtanθ=0,解得h=(2)通過(guò)分析可知,滑塊最終至C點(diǎn)的速度為0時(shí)對(duì)應(yīng)在斜面上的總路程最大,由動(dòng)能定理得,mgRcosθ-μmgcosθ·s=0,解得s=Rμ答案(1)μRcosθtan16.解析(1)從釋放至運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理,有mgh1=1得vC=3m/s所以在C點(diǎn),根據(jù)向心力公式得,FN-mg=mv得FN=0.55N。(2)從軌道AB的A端釋放至到達(dá)F點(diǎn)的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有mghA=mg×4R+1從F點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),xm=vFty=4R=12gt得xm=0.8m。(3)滑塊不脫離軌道表示能進(jìn)入細(xì)圓管軌道,且又不從F點(diǎn)飛出,或者不超過(guò)圓弧形軌道BCD的圓心等高處若剛好到達(dá)D點(diǎn),則m