新教材2023_2024学年高中物理第1章功和机械能习题课动能定理的应用分层作业课件鲁科版必修第二册

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第1章习题课:动能定理的应用12345678910111.如图所示,一弹性轻绳(弹力与其伸长量成正比)左端固定在墙上A点,右端跨过定滑轮B连接一个质量为m的小球,小球在B点时,弹性轻绳处在自然伸长状态。小球穿过竖直固定杆并从C点由静止释放,到达D点速度恰好为0。已知小球与竖直杆间的动摩擦因数处处相等,A、B、C在一条水平直线上,C、D距离为h;重力加速度为g,弹性绳始终处在弹性限度内。若仅把小球质量变为2m,则小球到达D点时的速度大小为(　　)B1234567891011解析 从C到D过程,根据动能定理mgh-fh-W弹=0,若仅把小球质量变为2m,12345678910112.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(　　)C123456789101112345678910113.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)(　　)C12345678910114.(2023湖北武汉高一期末)某同学为探测野外一潭未知液体,将探测球从距离液体表面h1高度处以E1大小的动能射出,探测球垂直进入液体。将探测球受液体的作用力视为恒力,探测球从发射至进入液体最深处过程中,探测球的动能Ek与它离液体表面高度h的变化图像如图所示。已知空气对探测球的阻力可忽略,当地重力加速度大小为g,下列说法正确的是(　　)D1234567891011解析 根据图像可知,探测球进入液体时动能为E2,在进入液体前的过程,根据动能定理有mgh1=E2-E1,解得m= ,A、B错误;进入液体后,受到液体的作用力为F,根据动能定理有mgh2-Fh2=0-E2,解得F= ,C错误,D正确。12345678910115. 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　　　　 m。(不计空气阻力) 5解析 设水的深度为h,由动能定理mg(10+h)-3mgh=0,解得h=5 m。 12345678910116. 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)1234567891011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,12345678910117. (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∶1C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3BC1234567891011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。12345678910118.一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(　　)C1234567891011解析 如图甲所示,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-mgssin θ-μmgcos θ·s=Ek-Ek0,所以有Ek=Ek0-(mgsin θ+μmgcos θ)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,如图乙所示,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)sin θ-μmgcos θ·(s0-s)=Ek-0,所以动能Ek=(mgsin θ-μmgcos θ)s0-(mgsin θ-μmgcos θ)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(mgsin θ-μmgcos θ)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。123456789101112345678910119.(2021湖南卷)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力,从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢,每节车厢发动机的额定功率均为P,若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻=kv,k为常量),动车组能达到的最大速度为vm。下列说法正确的是(　　)A.动车组在匀加速启动过程中,牵引力恒定不变B.若四节动力车厢输出功率均为额定值,则动车组从静止开始做匀加速运动C.若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶的速度为C1234567891011解析 动车组匀加速启动过程中,根据牛顿第二定律,有F-kv=ma,因为加速度a不变,速度v改变,所以牵引力F改变,选项A错误。由四节动力车厢输出123456789101110.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= 。(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?1234567891011解析 (1)工件刚放上传送带时受滑动摩擦力f=μmgcos θ工件开始做匀加速直线运动,由牛顿运动定律得f-mgsin θ=ma,可得=2.5 m/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1234567891011μ>tan 30°故工件先以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。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 J123456789101111.如图是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量m=2.0×103 kg的汽车沿下坡行驶,当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时速度表示数v1=36 km/h,汽车继续沿下坡匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72 km/h。g取10 m/s2。(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量;(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力;(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin 17°≈0.3)。1234567891011解析 (1)从发现刹车失灵至到达“避险车道”的过程汽车动能的变化量为已知v1=36 km/h=10 m/s,v2=72 km/h=20 m/s,m=2.0×103 kg代入上式解得ΔEk=3.0×105 J。(2)由动能定理得mgh-fl=ΔEk代入数据解得f=2.0×103 N。(3)设向上运动的最大位移为s,由动能定理得代入数据解得s=33.3 m。 答案 (1)3.0×105 J　(2)2.0×103 N　(3)33.3 m