高中物理人教版（2019新版）第二册 习题 第八章 专题三动能定理的综合应用 Word版含解析

1．下列关于做功和物体动能变化的关系，不正确的是(　　)
A．只有动力对物体做功时，物体的动能增加
B．只有阻力对物体做功时，它的动能减少
C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差
D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化
答案　D
解析　根据动能定理W总＝ΔEk，知合力做的功等于物体动能的变化。动力对物体做正功，所以，只有动力对物体做功时，物体的动能增加，A正确；阻力对物体做负功，只有阻力对物体做功时，它的动能减少，故B正确；外力对物体做功的代数和等于合力对物体做的功，根据动能定理可知：外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差，故C正确；动力和阻力都对物体做功，物体受各个力做功的代数和可能为零，即物体的动能可能不变，故D错误。
2．一质量为1 kg的滑块，以6 m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行。从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变成向右，大小仍为6 m/s。在这段时间里水平力对物体所做的功是(　　)
A．0 B．9 J
C．18 J D．无法确定
答案　A
解析　动能的大小与速度的方向无关，在这段时间里滑块的动能大小没有发生变化。根据动能定理，W＝mv－mv＝0，故选A。
3．(多选)在水平面上有一质量为M的物体，受到水平力F的作用从静止开始运动，通过距离s撤去力F，这以后又通过距离s停止运动，则在这个过程中(　　)
A．它所受的摩擦力大小为F
B．它所受的摩擦力大小为
C．力F对物体做的功为Fs
D．力F对物体做的功为零
答案　BC
解析　根据功的定义，力F做的功WF＝Fs，C正确，D错误；根据动能定理Fs－Ff·2s＝0，Ff＝F，A错误，B正确。
4.一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用由静止开始沿直线运动，已知在第1 s内合力对物体做的功为45 J，在第1 s末撤去拉力，物体的v-t图像如图所示，g取10 m/s2，则(　　)
A．物体的质量为1 kg
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
C．第1 s内拉力对物体做的功为60 J
D．第1 s内摩擦力对物体做的功为60 J
答案　C
解析　由题图知，第1 s内物体的位移为x1＝ m＝1.5 m，由动能定理得合力做功为W＝F合x1＝mv2＝45 J，得F合＝30 N，由图知v＝3 m/s，解得m＝10 kg，故A错误；1～4 s内，由动能定理得摩擦力做功为Wf＝0－mv2＝－45 J，位移为x2＝ m＝4.5 m，又由Wf＝－μmgx2得μ＝－＝＝0.1，故B错误；第1 s内摩擦力做功为Wf′＝－μmgx1＝－0.1×10×10×1.5 J＝－15 J，由动能定理可知WF＋Wf′＝mv2＝45 J，解得拉力对物体做的功为WF＝60 J，故C正确，D错误。
5．如图所示，长为2L的轻杆上端及其正中央固定两个质量均为m的小球，杆的下端有光滑铰链与水平面相连接，杆原来竖直静止，现让其自由倒下，则A着地时的速度为(　　)
A. B.
C. D.
答案　D
解析　设A着地时的速度为v，则B着地时的速度为，杆倒下过程只有球的重力做功，由动能定理得mg·2L＋mgL＝mv2＋m2－0，解得v＝，D正确。
6．如图所示，半圆形轨道MON竖直放置且固定在地面上，直径MN是水平的。一小物块从M点正上方高度为H处自由下落，正好在M点滑入半圆轨道，测得其第一次离开N点后上升的最大高度为。小物块接着下落从N点滑入半圆轨道，在向M点滑行的过程中(整个过程不计空气阻力)(　　)
A．小物块正好能到达M点
B．小物块一定到不了M点
C．小物块一定能冲出M点
D．不能确定小物块能否冲出M点
答案　C
解析　小物块从开始到到达N点上方处过程根据动能定理得mgH－mg＋Wf＝0，假设能到达M点且到M点时速度为v，根据动能定理有mg＋Wf′＝mv2，因小物块第二次经过半圆轨道过程中在同一处速度均小于第一次，则轨道支持力也变小，物块所受摩擦力变小，故摩擦力做功减少，则速度v>0，因此小物块能冲出M点，C正确。
7．如图所示，ABCD是一个固定在水平地面上的盆式容器，盆的内侧与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧。BC水平，其长度为d＝0.50 m，盆边缘的高度为h＝0.30 m，在A处放一个质量为m的小物块并让其自由下滑，已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数μ＝0.10，小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为(　　)
A．0.50 m B．0.25 m C．0.10 m D．0
答案　D
解析　对小物块从A点出发到最后停下来的整个过程应用动能定理有mgh－μmgl＝0，l＝＝ m＝3 m，而d＝0.5 m，刚好在B、C间往返运动了3次，所以最终停在B点，故选D。
8．如图所示，斜面倾角为θ，滑块质量为m，滑块与斜面的动摩擦因数为μ，从距挡板P为s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行。设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力，且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变，挡板与斜面垂直，斜面足够长。已知重力加速度为g，求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s。
答案　＋
解析　滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小
Ff＝μFN＝μmgcosθ
整个过程滑块下落的总高度h＝s0sinθ
根据动能定理mgh－Ff·s＝0－mv
联立以上各式得s＝＋。
9．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推木块，使木块产生位移l1＝3 m时撤去推力，木块又滑行l2＝1 m后飞出平台，求木块落地时速度的大小(g取10 m/s2)。
答案　8 m/s
解析　木块运动分为三个阶段，先是匀加速直线运动，然后是匀减速直线运动，最后是平抛运动。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＝Fl1
摩擦力做功Wf＝－μmg(l1＋l2)
重力做功WG＝mgh
故合力做的功：W＝Fl1－μmg(l1＋l2)＋mgh
由动能定理W＝ΔEk得Fl1－μmg(l1＋l2)＋mgh＝mv2－0，代入数据解得v＝8 m/s。
10．如图所示，质量m＝0.1 kg的金属小球从距水平面高h＝2.0 m的光滑斜面上由静止开始释放，运动到A点时无能量损耗，水平面AB是长2.0 m的粗糙平面，与半径为R＝0.4 m的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，其中半圆形轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，小球恰能通过最高点D，求：(g＝10 m/s2)
(1)小球运动到A点时的速度大小；
(2)小球从A运动到B的过程中摩擦阻力所做的功；
(3)小球从D点飞出后落点E与A的距离。
答案　(1)2 m/s　(2)－1 J　(3)1.2 m
解析　(1)根据题意可得，
小球下落到A点的过程中由动能定理得：W＝mgh＝mv
解得vA＝2 m/s。
(2)小球运动到D点时：mg＝
解得vD＝＝2 m/s
从释放到运动到D点全过程应用动能定理
mg(h－2R)＋Wf＝mv－0，得Wf＝－1 J。
(3)小球从D点飞出后做平抛运动，假设落点在A、B之间，则有2R＝gt2
解得t＝ ＝0.4 s
则水平位移xBE＝vDt＝0.8 m<2 m，故假设成立，
所以xAE＝xAB－xBE＝1.2 m。
11．如图所示，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板。M相对于N的高度为h，NP长度为s。一物块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞(物块碰撞前后的速度大小相等，方向相反)后停止在水平轨道上某处。若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ，求物块停止的地方与N点的距离的可能值。
答案　2s－或－2s
解析　物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中，由动能定理得：mgh＋Wf＝0
设物块的质量为m，在水平轨道上滑行的总路程为s′，
则：Wf＝－μmgs′
联立得：s′＝
第一种可能：物块与挡板碰撞后，不能再次滑上圆弧形轨道，则物块停止的位置与N的距离为：
d＝2s－s′＝2s－
第二种可能：物块与挡板碰撞后，可再一次滑上圆弧形轨道，滑下后在水平轨道上停止，则物块停止的位置与N的距离为：
d＝s′－2s＝－2s
所以物块停止的位置与N的距离可能为2s－或－2s。