2020-2021学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册课后习题：第1章　习题课 动能定理的应用 Word版含解析

2020-2021学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册课后习题：第1章　习题课 动能定理的应用 Word版含解析

www.ks5u.com 第1章功和机械能 习题课:动能定理的应用 课后篇巩固提升 基础巩固 ‎1.‎ 如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一小球向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则从A到C的过程中弹簧弹力做功是(　　)‎ A.mgh-‎1‎‎2‎mv2 B.‎1‎‎2‎mv2-mgh C.-mgh D.-‎mgh+‎1‎‎2‎mv‎2‎ 解析由A到C的过程运用动能定理可得 ‎-mgh+W=0-‎1‎‎2‎mv2,‎ 所以W=mgh-‎1‎‎2‎mv2,故A正确。‎ 答案A ‎2.在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块,抛出时的速度为v0,当它落到地面时速度为v,用g表示重力加速度,则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于(　　)‎ A.mgh-‎1‎‎2‎mv2-‎‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎ B.‎1‎‎2‎mv2-‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎-mgh C.mgh+‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎-‎‎1‎‎2‎mv2‎ D.mgh+‎1‎‎2‎mv2-‎‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎ 解析选取物体从刚抛出到正好落地时的过程,由动能定理可得mgh-Wf=‎1‎‎2‎mv2-‎‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎ 解得Wf=mgh+‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎-‎‎1‎‎2‎mv2。‎ 答案C ‎3.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(　　)‎ A.20 J B.24 J C.34 J D.54 J 解析对全程应用动能定理,有Fh+mgd-Wf=0,解得物体克服沙坑的阻力所做的功Wf=34J,选项C正确。‎ 答案C ‎4.‎ 如图所示在足球赛中,红队球员在白队禁区附近主罚定位球,并将球从球门右上角贴着球门射入,球门高度为h,足球飞入球门的速度为v,足球质量为m,则红队球员将足球踢出时对足球做的功W为(不计空气阻力、足球可视为质点)(　　)‎ A.‎1‎‎2‎mv2 B.Mgh C.‎1‎‎2‎mv2+mgh D.‎1‎‎2‎mv2-mgh 解析根据动能定理可得:W-mgh=‎1‎‎2‎mv2-0,所以W=‎1‎‎2‎mv2+mgh,C正确。‎ 答案C ‎5.‎ 如图所示为10 m跳台跳水示意图,运动员从10 m高处的跳台跳下,设水的平均阻力约为其体重的3倍,在粗略估算中,把运动员当作质点处理,为了保证运动员的人身安全,池水深度至少为(不计空气阻力)(　　)‎ A.5 m B.3 m C.7 m D.1 m 解析设水的深度为h,由动能定理mg(10+h)-3mgh=0,解得h=5m,选项A正确。‎ 答案A ‎6.‎ 如图所示,质量m=1 kg的木块静止在高h=1.2 m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数μ=0.2,用水平推力F=20 N,使木块产生位移s1=3 m时撤去,木块又滑行s2=1 m后飞出平台,求木块落地时速度的大小。(g取10 m/s2)‎ 解析物体运动分为三个阶段,先是在s1段匀加速直线运动,然后是在s2段匀减速直线运动,最后是由平台落到地面。设木块落地时的速度为v,整个过程中各力做功情况分别为 推力做功WF=Fs1,摩擦力做功Wf=-μmg(s1+s2),重力做功WG=mgh。‎ 设木块落地速度为v 全过程应用动能定理得WF+Wf+WG=‎1‎‎2‎mv2,解得v=8‎2‎m/s。‎ 答案8‎2‎ m/s 能力提升 ‎1.‎ ‎(多选)在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达到vmax后,立即关闭发动机直至静止,v-t图像如图所示。设汽车的牵引力为F,受到的摩擦力为f,全程中牵引力做功为W1,克服摩擦力做功为W2,则(　　)‎ A.F∶f=1∶3 B.W1∶W2=1∶1‎ C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3‎ 解析对汽车运动的全过程,由动能定理得W1-W2=ΔEk=0,所以W1=W2,选项B正确,选项D错误;由图像知s1∶s2=1∶4。由动能定理得Fs1-fs2=0,所以F∶f=4∶1,选项A错误,选项C正确。‎ 答案BC ‎2.一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处。物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能Ek与位移s关系的图线是(　　)‎ 解析如图1所示,设斜面倾角为θ,小物块与斜面之间的动摩擦因数为μ,当小物块沿着斜面向上滑动的时候,位移大小为s,则根据动能定理可得-mgssinθ-μmgcosθ·s=Ek-Ek0,所以有Ek=Ek0-(mgsinθ+μmgcosθ)s,所以在向上滑动的时候,动能Ek与位移s之间的关系为一次函数关系,图线为一条倾斜的直线,且斜率小于零,与Ek轴的交点为Ek0;当小物块达到斜面最高点,再向下滑动时,设小物块到最高点的位移为s0,如图2所示。显然在最高点时,小物块的速度为零,向下滑动时,根据动能定理有mg(s0-s)sinθ-μmgcosθ·(s0-s)=Ek-0,所以动能Ek=(mgsinθ-μmgcosθ)s0-(mgsinθ-μmgcosθ)s,所以向下滑动的时候,小物块的动能Ek与位移s之间的关系也是一次函数关系,图线为一条倾斜的直线,且斜率小于零,与Ek轴的交点为(mgsinθ-μmgcosθ)s0,由于摩擦力要做负功,所以下滑到最低点时的动能肯定要小于Ek0,故C项正确。‎ 答案C ‎3.(多选)质量为m的汽车发动机的功率恒为P,摩擦阻力恒为f,牵引力为F,汽车由静止开始,经过时间t行驶了位移s时,速度达到最大值vm,则发动机所做的功为(　　)‎ A.Pt B.fvmt C.‎1‎‎2‎mvm‎2‎+fs D.Fs 解析因为功率P恒定,所以功W=Pt,A正确;汽车达到最大速度时F=f,则P=fvm,所以W=Pt=fvmt,B正确;从汽车静止到速度达到最大值的过程中,由动能定理得W-fs=‎1‎‎2‎mvm‎2‎-0,即W=‎1‎‎2‎mvm‎2‎+fs,C正确;因牵引力在整个过程中为变力,所以不能用公式W=Fs计算牵引力所做功的大小,D错。‎ 答案ABC ‎4.如图所示,绷紧的传送带在电动机带动下,始终保持v0=2 m/s的速度匀速运行,传送带与水平地面的夹角θ=30°,现把一质量m=10 kg的工件轻轻地放在传送带底端,由传送带传送至h=2 m的高处。已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=‎3‎‎2‎。(g取10 m/s2)‎ ‎(1)通过计算分析工件在传送带上做怎样的运动?‎ ‎(2)工件从传送带底端运动至h=2 m高处的过程中摩擦力对工件做了多少功?‎ 解析(1)工件刚放上传送带时受滑动摩擦力 f=μmgcosθ,‎ 工件开始做匀加速直线运动,由牛顿运动定律得 f-mgsinθ=ma,可得 a=fm-gsinθ ‎=g(μcosθ-sinθ)‎ ‎=10×‎3‎‎2‎cos30°-sin30°‎m/s2‎ ‎=2.5m/s2。‎ 设工件经过位移s与传送带达到共同速度,由匀变速直线运动规律可得,‎ s=v‎0‎‎2‎‎2a‎=‎‎2‎‎2‎‎2×2.5‎m=0.8mtan30°‎ 故工件先以2.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,运动0.8m与传送带达到共同速度2m/s后做匀速直线运动。‎ ‎(2)在工件从传送带底端运动至h=2m高处的过程中,设摩擦力对工件做功Wf,由动能定理得Wf-mgh=‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎,‎ 可得Wf=mgh+‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎=10×10×2J+‎1‎‎2‎×10×22J=220J。‎ 答案(1)工件先以2.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,运动0.8 m与传送带达到共同速度2 m/s后做匀速直线运动　(2)220 J ‎5.如图所示,AB与CD为两个对称斜面,其上部足够长,下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为120°,半径R为2.0 m,一个物体在离弧底E高度为h=3.0 m处,以初速度4.0 m/s沿斜面运动。若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02,则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程?(g取10 m/s2)‎ 解析设物体在斜面上运动的总路程为s,则摩擦力做的总功为-μmgscos60°,末状态选为B(或C),此时物体速度为零,对全过程由动能定理得 mg[h-R(1-cos60°)]-μmgscos60°=0-‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎,物体在斜面上通过的总路程为:s=‎2gh-‎R‎2‎+‎v‎0‎‎2‎μg‎=‎‎2×10×(3.0-1.0)+4.‎‎0‎‎2‎‎0.02×10‎m=280m。‎ 答案280 m