人教版新教材必修二 8.3 动能定理单个物体多过程问题(含答案)

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名称 人教版新教材必修二 8.3 动能定理单个物体多过程问题(含答案)
格式 zip
文件大小 673.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-27 16:07:52

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文档简介

人教版新教材必修二第八章动能定理单个物体多过程问题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
将小球竖直向上抛出,小球上升到最高点的过程中,动能减少了,机械能减少了。设小球所受空气阻力大小恒定,则当小球返回到原抛出点时具有的动能为( )
A. B. C. D.
质量为的物体以一定的初速度沿倾角为的斜面向上滑行,在向上滑行的过程中,其动能随位移的变化关系如图所示,则物体返回到出发点时的动能为取( )
A. B. C. D.
如图所示,小物体从处静止开始沿光滑斜面下滑,又在粗糙水平面上滑动,最终停在处已知距水平面的高度为,物体的质量为,现用力将物体从点静止沿原路拉回至距水平面高为的点处,需外力做的功至少应为( )
A. B. C. D.
如图,是竖直面内的光滑固定轨道,水平,长度为;是半径为的四分之一圆弧,与相切于点。一质量为的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自点处从静开始向右运动,重力加速度大小为,则小球运动到点时的动能为( )
A. B. C. D.
在校园足球友谊赛中,一球员将质量为的足球从踢出,足球在空中运动到距离水平地面高度为的最高点后,落到水平地面上的点,如图所示.取水平地面为零势能面,重力加速度为,则下列说法中正确的是.( )
A. 足球在点的重力势能为 B. 足球在点的动能为
C. 足球从点运动到点的过程中,势能增加 D. 足球从点运动到点的过程中,动能减少
如图所示,两倾角均为的光滑斜面对接后固定在水平地面上,点为斜面的最低点。一个小物块从右侧斜面上高为处由静止滑下,在两个斜面上做往复运动。小物块每次通过点时都会有动能损失,损失的动能为小物块当次到达点时动能的。小物块从开始下滑到停止的过程中运动的总路程为
A. B. C. D.
质量为的物体以初速度沿水平面向左开始运动,起始点与一轻弹簧端相距,如图所示已知物体与水平面间的动摩擦因数为,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,物体克服弹簧弹力所做的功为重力加速度大小为( )
A. B.
C. D.
如图所示,在倾角为的斜面上有一质量为的滑雪运动员含滑雪板,从点由静止滑下,停在水平面上的点;若从点以初速度滑下,则停在同一水平面上的点。已知重力加速度为,,不计空气阻力与通过点的机械能损失,则该运动员含滑雪板在斜面上克服阻力做的功为( )
A. B. C. D.
如图所示,水平面与半径为的光滑半圆形轨道平滑连接,一质量为的小物体可视为质点从水平面上距半圆轨道底端处的点以某一初速度向右滑行并滑上半圆轨道。若小物体与水平面间的动摩擦因数,重力加速度,则要使小物体在半圆形轨道上运动过程中始终不脱离半圆轨道,其初速度的大小可能是( )
A. B. C. D.
如图所示,传送带以恒定速度向右运动,、间距为,质量为的物块无初速度放于左端处,同时用水平恒力向右拉物块,物块与传送带间的动摩擦因数为,物块从运动到的过程中,动能随位移变化的关系图像不可能的是( )
A. B.
C. D.
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
年月日,我国自行研制的大型喷气式客机首飞成功,标志着我国大型客机项目取得重大突破。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为的匀加速直线运动,当位移时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量,滑跑时受到的阻力为自身重力的,取重力加速度,求:
飞机起飞时的动能
飞机滑跑过程中受到的牵引力。
如图所示,光滑曲面与粗糙平面平滑连接,质量为的滑块静止在光滑曲面的底端,质量为的滑块由曲面上高度处无初速释放,滑到底端和滑块发生弹性正碰,已知两滑块与平面间的动摩擦因数均为,重力加速度求:
滑块滑到底端与碰撞前瞬间的速度大小;
碰后滑块在粗糙平面上滑行的距离.
如图所示,从点以的水平速度抛出质量的物块可视为质点,当物块运动至点时,速度恰好沿切线方向进入光滑圆弧轨道,圆弧轨道端恰与水平面相切于点。已知点距水平面高度,圆弧轨道半径,,,求:
求点与水平面的高度
物块运动至点时,圆弧轨道对物块的支持力大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
物体以一定的初动能竖起上抛运动,由于阻力使得过程中有机械能损失,从而利用动能定理求出上升过程中阻力做的功,因为阻力恒定,所以再由动能定理可求出当回到出发点时动能;
本题关键运用动能定理或功能关系进行分析。知道物体在上升或下落,阻力总做负功,阻力做功导致机械能减小。
【解答】
根据功能关系知,阻力的功是机械能变化的量度,上升过程机械能减少了,说明克服阻力做功,下降过程克服阻力做功,全程重力做功为,阻力的功即为合外力的功,根据动能定理知小球返回到原抛出点时具有的动能为,故B正确,ACD错误。
故选B。

2.【答案】
【解析】
【分析】
结合图象,使用动能定理求出物体受到的摩擦力然后对下滑的过程使用动能定理即可求解.
该题中可以利用物体上滑与下滑的过程中摩擦力做功相等,用来表示摩擦力做的功,也可以在上述的解答过程中将作为整体处理比较简单.
【解答】
物体上滑的过程中重力与摩擦力都做负功,由动能定理得:,
下滑的过程中重力做正功,摩擦力做负功,得: ,
代入数据得,故A正确,BCD错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
物体从到全程应用动能定理可得,重力做功与物体克服滑动摩擦力做功相等,返回点处时,滑动摩擦力依然做负功,重力也会做负功,要想外力做功最少,物体末速度应该为零,由动能定理可解答案。
本题考查动能定理的应用,要注意恰当选择过程应用动能定理,注意功的正负,同时明确两次运动中摩擦力做功不变。
【解答】
物体从到全程应用动能定理可得:
由返回处过程,由动能定理得:
联立可得:;故C正确,ABD错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动能定理的基本应用,知道应用动能定理分析问题时要确定研究对象和研究过程。
从到对小球列动能定理,分析计算即可解得。
【解答】
小球从点到点根据动能定理,有,且,解得小球到点时的动能,故A正确,BCD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
此题考察了对重力做功的理解,从到,足球的高度上升了,此过程重力做负功,重力势能增加了,从到的过程中,重力做正功,重力势能减少了;和两位置的高度相同,所以在此两位置的重力势能是相同的,从到的过程中,重力做功为零.重力做功与路径无关,与零势能面的选取无关,只与物体的始末位置有关重力做正功,重力势能减少;重力做负功或表述为克服重力做功,重力势能增加但要注意,重力势能的大小与零势能面的选取有关.
【解答】
解:足球由运动到的过程中,高度增加,重力做负功,应用表示,足球由运动到的过程中,由于和的高度是一致的,所以此过程中重力做功为零,足球由运动到的过程中,足球的高度越来越低,重力做正功,重力势能减少,两位置的高度差是,所以重力势能减少了,从到的过程中机械能守恒,在处重力势能为,动能大于零,所以处的机械能大于,则处的机械能也大于,处的重力势能为零,所以动能大于,在处根据动能定理可知运动员对足球做的功大于故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】解:小物块第一次到达点,获得的动能,运动的路程,小球第一次通过点损失的动能为,滑上斜面到最高点,到第二次到达点运动的路程,小球第二次通过点损失的动能为,滑上斜面最高点,小球第三次到达点的路程,小球第三次通过点损失的动能为设当小球第次到达点时刚好静止,第次损失的动能为,可得趋于无穷大,则在整个过程中的路程,根据等比数列求和公式可得,当趋于无穷大时有。故ACD错误,B正确。
故选:。
根据动能定理及相应的几何关系,求出小球每次经过点时通过的路程,进而推导出整个过程中运动总路程的表达式,再结合等比数列求和公式即可求解。
解答本题的关键是能够根据动能定理,借助于几何关系求出小球每次经过点时通过的路程,推导出总路程的表达式,最后再根据等比数列求和公式求解。
7.【答案】
【解析】
【分析】
由动能定理对全过程列式求解即可。
动能定理的正确应用是求解的关键。
【解答】
物体受到的滑动摩擦力大小为,由动能定理可得:,
解得:
故选:。
8.【答案】
【解析】解:
设运动员含滑雪板在斜面上克服阻力做的功为,,运动员在水平面上受到的阻力大小为,运动员从静止滑下到处的过程,由动能定理得:;运动员从同一位置以初速度滑下到处的过程,由动能定理得,联立以上两个方程解得:,故C正确,ABD错误。
故选:。
对两种情况下运动员运动的过程,分别运用动能定理列式,即可求出运动员含滑雪板在斜面上克服阻力做的功。
对于涉及力在空间效果的问题,往往根据动能定理处理,运用动能定理时,要注意选择研究过程,分析各个力做功情况。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了考生的理解能力和分析综合能力,需要考生应用动能定理和圆周运动的相关知识解题,体现了物理观念这一学科素养。
解决此题的关键是要找出小物体在运动过程中始终不脱离半圆轨道的临界条件。其临界条件有两个:一是小物体刚好沿半圆轨道运动到与圆心等高处时速度变为零,此后小物体将沿半圆轨道返回二是小物体沿半圆轨道运动到最高点三时的对对就直元压力就道无压力,此时小物体的重力提供其做圆周运动的向心力。
【解答】
若小物体在半圆形轨道上运动过程中始终不脱离半圆轨道,则当小物体不能从半圆轨道顶端抛出时,有,解得而当小物体能从半圆轨道的最高点抛出时,设小物体到达半圆轨道最高点时的最小速度为,则有,故其初速度需满足,解得故小物体的初速度需要满足的条件是或,故可判断出选项B正确,ACD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据水平恒力与摩擦力的关系分析物块在传送带上运动的可能的情况,结合动能定理分析图象。
本题考查了动能定理分析传送带问题及物体的多过程运动,根据物体的受力情况分析物体的运动过程是关键。
【解答】
开始时滑块受向右的拉力和向右的摩擦力而做加速运动,则动能
若物块在到达最右端之前还未达到与传送带共速,此时图像为
若,则当物块与传送带共速后还会加速,此时动能增加为,此时图像为
若,则当物块与传送带共速后会随传送带一起匀速运动,动能不变,此时图像为
物块与传送带共速后只能匀速或者加速,不可能做减速,则图像不可能。
故选A。
11.【答案】解:飞机起飞时的动能J.
分析飞机滑跑过程中的受力,如答图所示由动能定理得,且,则,即所受牵引力为,方向与速度方向相同.

【解析】见答案
12.【答案】解:物块下滑,动能定理:

弹性碰撞,动量守恒:
能量守恒:
解得:
碰后匀减速直线运动,由动能定理:
得.
【解析】本题要在理清物体运动过程的基础上,把握每个过程的过程,知道弹性碰撞遵守动量守恒定律和机械能守恒定律。涉及力在空间的效果时要考虑到动能定理。
研究碰后物块在水平面滑行过程,根据动能定理求得滑块滑到底端与碰撞前瞬间的速度大小;
对于与碰撞过程,由于发生的是弹性碰撞,所以遵守动量守恒定律和机械能守恒定律,由此列式求得碰撞前的速度。再对下滑过程,由动能定理或机械能守恒定律求
碰后滑块在粗糙平面上滑行的距离。
13.【答案】解:设物块运动到点时速度为,将进行正交分解,根据题意可得:
解得
解得;
设物块运动到点时速度为,从点到点的过程中,由动能定理可得:
解得
由向心力公式可得:
解得。
【解析】本题考查动力学的综合应用。将过程分解按平抛运动、动能定理或机械能守恒思想处理。
过程为平抛过程,按平抛运动水平方向匀速和竖直方向的自由落体两个分运动处理;
运用动能定理分析过程求点速度,再结合向心力公式求圆弧轨道对物块的支持力。
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