（新教材適用）高中物理第八章機(jī)械能守恒定律3動(dòng)能和動(dòng)能定理課后習(xí)題新人教版

3.動(dòng)能和動(dòng)能定理基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于動(dòng)能定理,下列說法正確的是()A.某過程中合力的總功等于各力做功的絕對(duì)值之和B.只要合力對(duì)物體做功,物體的動(dòng)能就一定改變C.在物體動(dòng)能不改變的過程中,動(dòng)能定理不適用D.動(dòng)能定理只適用于受恒力作用而加速運(yùn)動(dòng)的過程答案:B解析:公式W=ΔEk中,W為合力做的功,也可以是各力做功的代數(shù)和,A錯(cuò)誤,B正確。動(dòng)能不變,只能說明合力做的總功W=0,動(dòng)能定理仍適用,C錯(cuò)誤。動(dòng)能定理既適用于恒力做功,也可適用于變力做功,D錯(cuò)誤。2.(多選)有甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體,用大小相等的力F分別拉它們?cè)谒矫嫔蠌撵o止開始運(yùn)動(dòng)相同的距離s。如圖所示,甲在光滑面上,乙在粗糙面上,則下列關(guān)于力F對(duì)甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動(dòng)能的說法正確的是()A.力F對(duì)甲物體做功多B.力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一樣多C.甲物體獲得的動(dòng)能比乙大D.甲、乙兩個(gè)物體獲得的動(dòng)能相同答案:BC解析:由功的公式W=Flcosα=F·s可知,兩種情況下力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一樣多,A錯(cuò)誤,B正確。根據(jù)動(dòng)能定理,對(duì)甲有Fs=Ek1,對(duì)乙有FsFfs=Ek2,可知Ek1>Ek2,即甲物體獲得的動(dòng)能比乙大,C正確,D錯(cuò)誤。3.一質(zhì)量為1kg的滑塊以6m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行。從某一時(shí)刻起在滑塊上施加一個(gè)向右的水平力,經(jīng)過一段時(shí)間后,滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?大小仍為6m/s。在這段時(shí)間內(nèi)水平力對(duì)滑塊所做的功是()A.0 B.9JC.18J D.無法確定答案:A解析:在這段時(shí)間內(nèi)只有水平力對(duì)滑塊做功,根據(jù)動(dòng)能定理可知,W=12m·(6m/s)212m·(6m/s)24.如圖所示,某一足球比賽中,運(yùn)動(dòng)員大力踢出的點(diǎn)球恰好擊中橫梁。假定足球擊中橫梁時(shí)速度大小為20m/s,足球的質(zhì)量為450g,球門高度約為2.4m,g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力,則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球所做的功的大小約為()A.45J B.90JC.100J D.180J答案:C解析:球門高度約為h=2.4m,對(duì)足球從運(yùn)動(dòng)員踢球到擊中橫梁的過程,根據(jù)動(dòng)能定理得Wmgh=12mv20,則W=mgh+12mv2=0.45×10×2.4J+12×0.45×202J=100.8J5.在離地面高為h處豎直上拋一質(zhì)量為m的物塊,拋出時(shí)的速度為v0,當(dāng)它落到地面時(shí)速度為v,用g表示重力加速度,則在此過程中物塊克服空氣阻力所做的功等于()A.mgh12mv2B.mgh12mv2C.mgh+12mD.mgh+12mv2答案:C解析:設(shè)物塊從剛拋出到正好落地過程空氣阻力做功為Wf,由動(dòng)能定理可得mgh+Wf=12mv212mv02,可得W克f=Wf6.一架噴氣式飛機(jī),質(zhì)量為m=5×103kg,起飛過程中從靜止開始滑行的路程為x=5.3×102m時(shí)(做勻加速直線運(yùn)動(dòng)),達(dá)到起飛速度v=60m/s,在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的k倍(k=0.02),g取10m/s2。求飛機(jī)受到的牽引力。答案:1.8×104N解析:以飛機(jī)為研究對(duì)象,它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用,這四個(gè)力做的功分別為WG=0,W支=0,W牽=Fx,W阻=kmgx由動(dòng)能定理得Fxkmgx=12mv2解得F=kmg+mv22x=0.02×5×103×10+5×103×7.如圖所示,質(zhì)量為m的小球自由下落d后,沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運(yùn)動(dòng),AB段是半徑為d的14光滑圓弧,BC段是直徑為d的粗糙半圓弧(B是軌道的最低點(diǎn))。小球恰好能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。(重力加速度為g(1)小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)軌道的壓力大小;(2)小球在BC上運(yùn)動(dòng)過程中,摩擦力對(duì)小球做的功。答案:(1)5mg(2)34解析:(1)小球下落到B的過程由動(dòng)能定理得2mgd=12mv在B點(diǎn)FNmg=mv2d,得FN=根據(jù)牛頓第三定律得,FN'=FN=5mg。(2)在C點(diǎn),mg=mvC2d2。小球從mgd+Wf=12mvC2-12mv能力提升1.(2020·全國(guó)卷2)如圖所示,在摩托車越野賽途中的水平路段前方有一個(gè)坑,該坑沿摩托車前進(jìn)方向的水平寬度為3h,其左邊緣a點(diǎn)比右邊緣b點(diǎn)高0.5h。若摩托車經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E1,它會(huì)落到坑內(nèi)c點(diǎn),c與a的水平距離和高度差均為h;若經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E2,該摩托車恰能越過坑到達(dá)b點(diǎn)。E2E1A.20 B.18 C.9.0 D.3.0答案:B解析:摩托車做平拋運(yùn)動(dòng),從a到c,h=12gt12,h=v1t1,聯(lián)立可求出v1=gh2;從a到b,0.5h=12gt22,3h=v2t2,聯(lián)立可求出v2=9gh。動(dòng)能E1=2.物體在合力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖所示,下列表述正確的是()A.在0~1s內(nèi),合力做正功B.在0~2s內(nèi),合力總是做負(fù)功C.在1~2s內(nèi),合力不做功D.在0~3s內(nèi),合力總是做正功答案:A解析:由vt圖知,0~1s內(nèi),v增加,動(dòng)能增加,由動(dòng)能定理可知合力做正功,A正確。1~2s內(nèi),v減小,動(dòng)能減小,合力做負(fù)功,0~2s內(nèi)合力先做正功,后做負(fù)功,整個(gè)過程做正功;0~3s內(nèi)合力先做正功,后做負(fù)功,整個(gè)過程做功為零,B、C、D錯(cuò)誤。3.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的推動(dòng)下,從山坡底部A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B處,獲得的速度為v,A、B間的水平距離為s,下列說法正確的是()A.物體克服重力所做的功是mghB.合力對(duì)物體做的功是12mvC.推力對(duì)物體做的功是FsmghD.物體克服阻力做的功是12mv2答案:AB解析:設(shè)物體克服阻力做的功為W,由動(dòng)能定理得FsmghW=12mv20,得W=Fsmgh12mv2,故D錯(cuò)誤。因?yàn)镕是水平恒力,s是水平位移,推力對(duì)物體做的功可由W=Fs計(jì)算,故C錯(cuò)誤。由動(dòng)能定理知,B正確。物體克服重力所做的功為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,重力加速度為g。質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過程中,克服摩擦力所做的功為()A.14mgR B.1C.12mgR D.π答案:C解析:在Q點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力,兩力的合力充當(dāng)向心力,所以有FNmg=mv2R,FN=2mg,聯(lián)立解得v=gR。質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過程中,重力做正功,摩擦力做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理可得mgRWf=12mv2,解得Wf=12mgR5.(多選)(2021·全國(guó)卷Ⅱ)一質(zhì)量為m的物體自傾角為α的固定斜面底端沿斜面向上滑動(dòng)。該物體開始滑動(dòng)時(shí)動(dòng)能為Ek,向上滑動(dòng)一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動(dòng),到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能為Ek5。已知sinα=0.6,重力加速度大小為g。下列說法正確的是(A.物體向上滑動(dòng)的距離為EB.物體向下滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為gC.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于0.5D.物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)所用的時(shí)間長(zhǎng)答案:BC解析:設(shè)物體向上滑動(dòng)的距離為x,斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,對(duì)物體從斜面底端滑到最高點(diǎn)和從最高點(diǎn)滑到底端的過程用動(dòng)能定理有0Ek=mgxsinαμmgxcosαEk50=mgxsinαμmgx聯(lián)立解得x=Ekmg,μ=0物體向下滑動(dòng)的加速度a2=gsinαμgcosα=15g物體向上滑動(dòng)和向下滑動(dòng)的距離相同,而向上滑動(dòng)的加速度a1=gsinα+μgcosα=g,大于向下滑動(dòng)的加速度a2,由x=12at26.如圖所示,粗糙水平軌道AB與半徑為R的光滑半圓形軌道BC相切于B點(diǎn),現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))以初速度v0=6gR,從A點(diǎn)開始向右運(yùn)動(dòng),并進(jìn)入半圓形軌道,若小球恰好能到達(dá)半圓形軌道的最高點(diǎn)C,最終又落回水平軌道上的A處,重力加速度為g(1)小球落到水平軌道上的A點(diǎn)時(shí)速度的大小vA;(2)水平軌道與小球間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。答案:(1)5(2)0.25解析:(1)由mg=mvC2R,得v從C到A由動(dòng)能定理得mg·2R=12mvA2-(2)AB的距離為xAB=vCt=gR×2×從A出發(fā)回到A由動(dòng)能定理得μmgxAB=12mvA2-7.如圖所示,固定在水平地面上的工件,由AB和BD兩部分組成,其中AB部分為光滑的圓弧,圓心為O,∠AOB=37°,圓弧的半徑R=0.5m;BD部分水平,長(zhǎng)度為0.2m,C為BD的中點(diǎn)?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從A端由靜止釋放,恰好能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),對(duì)工件的壓力大小。(2)為使物塊恰好運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止,可以在物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后,對(duì)它施加一豎直向下的恒力F,F應(yīng)為多大?答案:(1)14N(2)10N解析:(1)物塊由A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,由動(dòng)能定理有mgR(1cos37°)=12mv解得v2=2gR(1cos37°)=2×10×0.5×(10.8)m2/s2=2