(浙江选考)高考物理一轮复习第5章机械能第2讲动能动能定理学案 下载本文

的运动轨道示意图。假设在某次演示中,赛车从A位置由静止开始运动,经2 s后关闭电动机,赛车继续前进至B点后水平飞出,赛车能从

C点无碰撞地进入竖直平面内的圆形光滑轨道,D点和E点分别为圆形轨道的最高点和最低

点。已知赛车在水平轨道AB段运动时受到的恒定阻力为0.4 N,赛车质量为0.4 kg,通电时赛车电动机的输出功率恒为2 W,B、C两点间高度差为0.45 m,C与圆心O的连线和竖直方向的夹角α=37°,空气阻力忽略不计,g=10 m/s,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,2

求:

图12

(1)赛车通过C点时的速度大小; (2)赛道AB的长度;

(3)要使赛车能通过圆轨最高点D后回到水平赛道EG,其半径需要满足什么条件。 解析 (1)赛车在BC间做平抛运动, 则竖直方向vy=2gh=3 m/s。 由图可知:vvyC=

sin 37°

=5 m/s

(2)赛车在B点的速度v0=vCcos 37°=4 m/s 则根据动能定理:Pt-F12

f lAB=2

mv0,得lAB=2 m。

(3)当赛车恰好通过最高点D时,有:mg=mv2DR

从C到D,由动能定理: -mgR(1+cos 37°)=12mv212

0-2mvC

解得R=25

46

m 所以轨道半径需满足0<R≤

25

46

m(可以不写0) 答案 (1)5 m/s (2)2 m (3)0<R≤25

46

m 活页作业

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(时间:30分钟) A组 基础过关

1.下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是( ) A.如果物体所受合外力为零,则合外力对物体做的功一定为零 B.如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一定为零 C.物体在合外力作用下做变速运动,动能一定发生变化 D.物体的动能不变,所受合外力一定为零

解析 物体所受合外力为零,则根据W=Fs可知合外力对物体做的功一定为零,选项A正确;合外力对物体所做的功为零,但合外力不一定为零,例如做匀速圆周运动物体的向心力,选项B错误;物体在合外力作用下做变速运动,动能不一定发生变化,例如做匀速圆周运动的物体,选项C、D错误。 答案 A

2.如图1所示,质量为m的物块与水平转台间的动摩擦因数为μ,物块与转轴相距R,物块随转台由静止开始转动。当转速增至某一值时,物块即将在转台上滑动,此时转台已开始匀速转动,在这一过程中,摩擦力对物块做的功是(假设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )

图1

A.0 C.2πμmgR

B.2μmgR D.μmgR2

解析 物块即将在转台上滑动但还未滑动时,转台对物块的最大静摩擦力恰好提供向心力,

mv2

设此时物块做圆周运动的线速度为v,则有μmg=。在物块由静止到获得速度v的过程

R12

中,物块受到的重力和支持力不做功,只有摩擦力对物块做功,由动能定理得W=mv-0。

21

联立解得W=μmgR。故选项D正确。

2答案 D

3.(2018·绍兴一中期末)物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图2所示。下列表述正确的是( )

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图2

A.在0~2 s内,合外力做正功 B.在2~4 s内,合外力不做功 C.在0~2 s内,合外力做负功 D.在0~6 s内,合外力总是做正功

解析 在0~2 s内,物体的速度在增大,即动能在增大,所以合外力做正功,A正确,C错误;2~6 s内物体的速度在减小,动能在减小,根据动能定理可得合外力做负功,B、D错误。 答案 A

4.如图3所示,一个物体由静止开始,从A点出发分别经过三个粗糙斜面下滑到同一水平面上的C1、C2、C3处。已知三个斜面的动摩擦因数都相同,则下列说法正确的是( )

图3

A.物体到达C3处的动能最大 B.物体在C1、C2、C3处的动能相等

C.物体在三个斜面上克服摩擦力做功都相同 D.物体沿AC3斜面下滑时克服摩擦力做功最多

解析 设斜面倾角为θ,由物体克服摩擦力做功Wf=μmgcos θ ·x=μmgcos θ·sin θ=μmg知,沿AC1斜面克服摩擦力做功最多,沿AC3最少,而重力做功WG=mgh相同,tan θhh故到达C3处动能最大,选项A正确。 答案 A

5.质量为m的物体静止在光滑水平面上,在恒力F的作用下做匀加速直线运动。若物体的速度从0增加到v的过程中恒力对物体做功为W,则物体的速度从v增加到2v的过程中,恒力F对物体做的功等于( ) A.3W

5WB. 3

15

3WC. 5

D.2W

12

解析 根据动能定理W合=ΔEk,速度从0增加到v的过程中W=mv。物体的速度从v增加

2112322

到2v的过程中W′=m(2v)-mv=mv,所以W′=3W,A正确。

222答案 A

6.某消防队员从一平台上跳下,下落2 m后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身的重心又下降了0.5 m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( ) A.自身所受重力的2倍 C.自身所受重力的8倍

B.自身所受重力的5倍 D.自身所受重力的10倍

解析 设地面对双脚的平均作用力为F,在全过程中,由动能定理得mg(H+h)-Fh=0,F=

mg(H+h)2+0.5

=mg=5mg,B正确。 h0.5

答案 B

7.(2018·温州模拟)在篮球比赛中,某位同学获得罚球机会,他站在罚球线处用力将篮球投出,篮球约以1 m/s的速度撞击篮筐。如图4所示,已知篮球质量约为0.6 kg,篮筐离地高度约为3 m,忽略篮球受到的空气阻力,则该同学罚球时对篮球做的功大约为( )

图4

A.1 J

B.10 J

C.50 J

D.100 J

12

解析 假设人的身高为h1=1.8 m,则根据动能定理W-mg(h-h1)=mv,代入数据整理可

2以得到W=7.5 J,故选项B正确。 答案 B

8.如图5所示,将质量为m的小球以速度v0由地面竖直向上抛出。小球落回地面时,其速3

度大小为v0。设小球在运动过程中所受空气阻力的大小不变,则空气阻力的大小等于( )

4

图5

3A.mg 4

3

B.mg 16

16