2019高考物理一輪優(yōu)級（備講練）全國經(jīng)典版限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)5-2動能定理及其應(yīng)用a

板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中1～6為單選，7～10為多選)1．若物體在運(yùn)動過程中受到的合外力不為0，則()A．物體的動能不可能總是不變的B．物體的加速度一定變化C．物體的速度方向一定變化D．物體所受的合外力做的功可能為0答案D解析當(dāng)合外力不為0時(shí)，若物體做勻速圓周運(yùn)動，則動能不變，合外力做的功為0，A錯誤，D正確；當(dāng)F恒定時(shí)，加速度就不變，B、C錯誤。2．一個質(zhì)量為0.3kg的彈性小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動，反彈后的速度大小與碰撞前相同，則碰撞前后小球速度變化量的大小Δv和碰撞過程中小球的動能變化量ΔEk為()A．Δv＝0 B．Δv＝12m/sC．ΔEk＝1.8J D．ΔEk＝10.8J答案B解析速度是矢量，規(guī)定反彈后速度方向?yàn)檎?，則Δv＝6m/s－(－6m/s)＝12m/s，故B正確，A錯誤；動能是標(biāo)量，速度大小不變，動能不變，則ΔEk＝0，C、D錯誤。3.如圖所示，質(zhì)量為m的鋼制小球，用長為l的細(xì)線懸掛在O點(diǎn)。將小球拉至與O點(diǎn)等高的C點(diǎn)后由靜止釋放。小球運(yùn)動到最低點(diǎn)B時(shí)對細(xì)線的拉力為2mg，若在B點(diǎn)用小錘頭向左敲擊小球一下，瞬間給它補(bǔ)充機(jī)械能ΔE，小球就能恰好擺到與C點(diǎn)等高的A點(diǎn)。設(shè)空氣阻力只與運(yùn)動速度相關(guān)，且運(yùn)動速度越大空氣阻力就越大。則以下關(guān)系正確的是()A．ΔE>mgl B．ΔE<eq\f(1,2)mglC．ΔE＝eq\f(1,2)mgl D.eq\f(1,2)mgl<ΔE<mgl答案A解析設(shè)小球由C點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動過程中克服空氣阻力做功Wf1，由動能定理知，mgl－Wf1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，在B點(diǎn)，由牛頓第二定律知：T－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),l)，其中T＝2mg，由以上各式可得Wf1＝eq\f(1,2)mgl。在B點(diǎn)給小球補(bǔ)充機(jī)械能即動能后，小球恰好運(yùn)動到A點(diǎn)，由動能定理知：－mgl－Wf2＝0－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mv\o\al(2,B)＋ΔE))，由以上各式得ΔE＝mgl＋(Wf2－Wf1)，由題意知，上升過程中的速度大于下降過程中的速度，所以Wf2>Wf1，即ΔE>mgl，A正確。4.如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離地面高H處由靜止開始釋放，落到地面后繼續(xù)陷入泥中h深度而停止，設(shè)小球受到空氣阻力為f，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．小球落地時(shí)動能等于mgHB．小球陷入泥中的過程中克服泥的阻力所做的功小于剛落到地面時(shí)的動能C．整個過程中小球克服阻力做的功等于mg(H＋h)D．小球在泥土中受到的平均阻力為mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))答案C解析小球從靜止開始釋放到落到地面的過程，由動能定理得mgH－fH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，A錯誤；設(shè)泥對小球的平均阻力為f0，小球陷入泥中的過程，由動能定理得mgh－f0h＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得f0h＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，f0＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(H,h)))－eq\f(fH,h)，B、D錯誤；全過程應(yīng)用動能定理可知，整個過程中小球克服阻力做的功等于mg(H＋h)，C正確。5．[2017·山西一模]由兩種不同材料拼接成的直軌道ABC，B為兩種材料的分界線，長度eq\x\to(AB)>eq\x\to(BC)。先將ABC按圖甲方式搭建成傾角為θ的斜面，讓一小物塊(可看作質(zhì)點(diǎn))從斜面頂端由靜止釋放，經(jīng)時(shí)間t小物塊滑過B點(diǎn)；然后將ABC按圖乙方式還搭建成傾角為θ的斜面，同樣將小物塊從斜面頂端由靜止釋放，小物塊經(jīng)相同時(shí)間t滑過B點(diǎn)。則小物塊()A．與AB段的動摩擦因數(shù)比與BC段的動摩擦因數(shù)大B．兩次滑到B點(diǎn)的速率相同C．兩次從頂端滑到底端所用的時(shí)間相同D．兩次從頂端滑到底端的過程中摩擦力做功相同答案D解析對小物塊在斜面上由牛頓第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma，a＝gsinθ－μgcosθ＝g(sinθ－μcosθ)。對于題圖甲的情況，從A到B過程，eq\x\to(AB)＝eq\f(1,2)a1t2＝eq\f(1,2)g·(sinθ－μ1cosθ)t2，對于題圖乙的情況，從C到B的過程，eq\x\to(CB)＝eq\f(1,2)a2t2＝eq\f(1,2)g(sinθ－μ2cosθ)t2，因?yàn)閑q\x\to(AB)>eq\x\to(BC)，所以μ1<μ2，即物塊與AB段的動摩擦因數(shù)比與BC段的動摩擦因數(shù)小，A錯誤。由勻加速直線運(yùn)動位移公式x＝eq\f(v,2)t，可知兩次運(yùn)動過程位移大的平均速度大、末速度大，故題圖甲的情況到B的速率更大些，B錯誤。兩次從頂端滑到底端的過程中摩擦力做功都為Wf＝－μ1mgcosθ·eq\x\to(AB)－μ2mgcosθ·eq\x\to(BC)，所以圖甲和圖乙兩種情況摩擦力做功相等，故D正確。由于摩擦力做功相等，重力做功相等，根據(jù)動能定理可知，兩次滑動中物塊到達(dá)底端速度相等，則題圖甲eq\x\to(BC)＝eq\f(v1＋v,2)t1，題圖乙eq\x\to(BA)＝eq\f(v2＋v,2)t2，因eq\x\to(BC)<eq\x\to(BA)，v1>v2，所以t1<t2，即題圖乙到達(dá)底端的時(shí)間較長，C錯誤。6．[2017·甘肅模擬]如圖甲所示，一質(zhì)量為4kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開始運(yùn)動，推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示，已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，取g＝10m/s2，則下列說法正確的是()A．物體先做加速運(yùn)動，推力撤去時(shí)開始做減速運(yùn)動B．物體在水平地面上運(yùn)動的最大位移是10mC．物體運(yùn)動的最大速度為2eq\r(15)m/sD．物體在運(yùn)動中的加速度先變小后不變答案B解析當(dāng)推力小于摩擦力時(shí)物體就開始做減速運(yùn)動，A錯誤；由題圖乙中圖線與x軸所圍面積表示推力對物體做的功得，推力做的功為W＝eq\f(1,2)×4×100J＝200J，根據(jù)動能定理有W－μmgxm＝0，得xm＝10m，B正確；當(dāng)推力與摩擦力平衡時(shí)，加速度為零，速度最大，由題圖乙得F＝100－25x(N)，當(dāng)F＝μmg＝20N時(shí)x＝3.2m，由動能定理得：eq\f(1,2)(100＋20)·x－μmg·x＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，解得物體運(yùn)動的最大速度為vm＝8m/s，C錯誤；物體運(yùn)動中當(dāng)推力由100N減小到20N的過程中，加速度逐漸減小，當(dāng)推力由20N減小到0的過程中，加速度又反向增大，推力為0時(shí)加速度達(dá)最大，此后加速度不變，故D錯誤。7．如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動。已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時(shí)，木塊前進(jìn)距離為L，子彈進(jìn)入木塊的深度為s，若木塊對子彈的阻力F視為恒定，則下列關(guān)系中正確的是()A．FL＝eq\f(1,2)Mv2B．Fs＝eq\f(1,2)mv2C．Fs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2D．F(L＋s)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2答案ACD解析根據(jù)動能定理，對子彈：－F(L＋s)＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)知，D正確；對木塊：FL＝eq\f(1,2)Mv2，A正確；由以上二式相加后整理可得Fs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2，C正確，B錯誤。8．[2017·湖南省十三校聯(lián)考]有一物體由某一固定的長斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑，斜面與物體間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，其動能Ek隨離開斜面底端的距離x變化的圖線如圖所示，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，則以下說法正確的是()A．斜面的傾角θ＝30°B．物體的質(zhì)量為m＝0.5kgC．斜面與物體間的摩擦力大小f＝2ND．物體在斜面上運(yùn)動的總時(shí)間t＝2s答案BC解析由動能定理F合x＝ΔEk知Ek-x圖象的斜率表示合外力，則上升階段斜率為mgsinθ＋μmgcosθ＝eq\f(25,5)＝5，下降階段斜率為mgsinθ－μmgcosθ＝eq\f(5,5)＝1，聯(lián)立得tanθ＝eq\f(3,4)，即θ＝37°，m＝0.5kg，故A錯誤，B正確。物體與斜面間的摩擦力為f＝μmgcosθ＝2N，故C正確。上升階段由Ek-x圖象的斜率知合力為F1＝5N，由F1＝ma1，則a1＝10m/s2，t1＝eq\f(v1,a1)，Ek1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝25，聯(lián)立得t1＝1s，同理，下降階段合力為F2＝1N，由F2＝ma2，則a2＝2m/s2，t2＝eq\f(v2,a2)，Ek2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝5，聯(lián)立得t2＝eq\r(5)s，則t＝t1＋t2＝(1＋eq\r(5))s，故D錯誤。9.[2017·湖北沙市模擬]如圖所示，將質(zhì)量m0＝1kg的重物B懸掛在輕繩的一端，并放置在傾角為30°、固定在水平地面的斜面上，輕繩平行于斜面，重物B與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),3)。輕繩跨過質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪，其另一端系一質(zhì)量m＝0.5kg的小圓環(huán)A，圓環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，滑輪中心與直桿的距離為l＝4m。現(xiàn)將圓環(huán)A從與定滑輪等高處由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，直桿和斜面足夠長，g取10m/s2。下列判斷正確的是()A．圓環(huán)下降的過程中，輕繩的張力大小始終等于10NB．圓環(huán)能下降的最大距離為hm＝eq\f(16,3)mC．圓環(huán)速度最大時(shí)，輕繩與直桿的夾角為30°D．若增加圓環(huán)質(zhì)量使m＝1kg，再重復(fù)題述過程，則圓環(huán)在下降過程中，重力做功的功率一直在增大答案BD解析由題圖可知，一開始豎直方向圓環(huán)A只受重力，所以圓環(huán)A先向下做加速運(yùn)動，后做減速運(yùn)動，直至停止，重物B也是先加速后減速，而重物B受到的重力、支持力和摩擦力都保持不變，所以繩子對重物B的拉力必定是變化的，故A錯誤；設(shè)圓環(huán)A下降的最大距離為hm，則重物B上升的距離為h1＝(eq\r(h\o\al(2,m)＋l2)－l)·sin30°，對圓環(huán)A和重物B組成的系統(tǒng)，由動能定理得mghm－m0gh1－μm0gh1cos30°＝0，解得hm＝eq\f(16,3)m，故B正確；當(dāng)圓環(huán)A在下滑過程中受力平衡時(shí)速度最大，則此時(shí)重物B的加速度也是0，繩子的拉力就等于重物B的重力向下的分力與摩擦力的和，即FT＝m0gsin30°＋μm0gcos30°＝10N，設(shè)此時(shí)拉圓環(huán)A的繩子與豎直方向的夾角是θ，則在豎直方向上有FTcosθ＝mg，代入數(shù)據(jù)解得θ＝60°，故C錯誤；若增加圓環(huán)A的質(zhì)量使m＝1kg，再重復(fù)題述過程，則圓環(huán)A的重力大于重物B的重力沿斜面向下的分力與摩擦力的和，則圓環(huán)A將一直向下做加速運(yùn)動，其重力做功的功率一直增大，故D正確。10．[2016·青島模擬]如圖所示，一個小球(視為質(zhì)點(diǎn))從H＝12m高處，由靜止開始沿光滑彎曲軌道AB進(jìn)入半徑R＝4m的豎直圓環(huán)內(nèi)側(cè)，且與圓環(huán)的動摩擦因數(shù)處處相等，當(dāng)?shù)竭_(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時(shí)，剛好對軌道壓力為零；然后沿CB圓弧滑下，進(jìn)入光滑弧形軌道BD，到達(dá)高度為h的D點(diǎn)時(shí)速度為零，則h的值可能為()A．10mB．9.5mC．8.5mD．8m答案BC解析小球到達(dá)圓環(huán)頂點(diǎn)C時(shí)，剛好小球?qū)壍缐毫榱?，在C點(diǎn)，由重力充當(dāng)向心力，則根據(jù)牛頓第二定律得：mg＝meq\f(v2,R)，開始小球從H＝12m高處，由靜止開始通過光滑弧形軌道AB，因此在小球上升到頂點(diǎn)C時(shí)，根據(jù)動能定理得：mg(H－2R)－Wf＝eq\f(1,2)mv2，得Wf＝2mg。列出從C到D的動能定理：mg(2R－h(huán))－Wf′＝0－eq\f(1,2)mv2，由于摩擦力做功，所以上升過程平均速度比下降過程平均速度大，對軌道的壓力大、摩擦力大，所以0<Wf′<Wf，解得8m<h<10m，所以B、C正確。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)11．[2017·山東萊州模擬](15分)如圖所示，用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內(nèi)，其彎曲部分是由兩個半徑均為R＝0.2m的半圓平滑對接而成(圓的半徑遠(yuǎn)大于細(xì)管內(nèi)徑)，軌道底端D點(diǎn)與粗糙的水平地面相切?，F(xiàn)有一輛質(zhì)量為m＝1kg的玩具小車以恒定的功率從E點(diǎn)由靜止開始出發(fā)，經(jīng)過一段時(shí)間t＝4s后，出現(xiàn)了故障，發(fā)動機(jī)自動關(guān)閉，小車在水平地面繼續(xù)運(yùn)動并進(jìn)入“S”形軌道，從軌道的最高點(diǎn)飛出后，恰好垂直撞在固定斜面B上的C點(diǎn)，C點(diǎn)與下半圓的圓心O等高。已知小車與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，ED之間的距離為x0＝10m，斜面的傾角為30°。求：(g取10m/s2)(1)小車到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為多少？(2)在A點(diǎn)小車對軌道的壓力大小是多少，方向如何？(3)小車的恒定功率是多少？答案(1)4m/s(2)10N方向豎直向上(3)5W解析(1)把小車在C點(diǎn)的速度分解為沿水平方向的分速度vA和沿豎直方向的分速度vy，有veq\o\al(2,y)＝2g×3R，vC＝eq\f(vy,cos30°)，解得vC＝4m/s。(2)由(1)知小車在A點(diǎn)的速度大小vA＝vCsin30°＝2m/s，因?yàn)関A＝eq\r(2gR)>eq\r(gR)，小車對外軌有壓力，軌道對小車的作用力豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律有mg＋FN＝meq\f(v\o\al(2,A),R)，解得FN＝10N，根據(jù)牛頓第三定律得，小車對軌道的壓力的大小FN′＝FN＝10N，方向豎直向上。(3)從E到A的過程中，由動能定理可得Pt－μmgx0－mg×4R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，解得P＝5W。12.[2017·廣西南寧一模](15分)如圖所示，AB是傾角為θ＝30°的粗糙直軌道，BCD是光滑的圓弧軌道，AB恰好在B點(diǎn)與圓弧相切，圓弧的半徑為R。一個質(zhì)量為m的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放，結(jié)果它能在兩軌道上做往返