【新步步高】2014-2015学年物理沪科版必修二每课一练 3.3 动能定理的应用.doc

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1、物理备课大师 【全免费】3.3 动能定理的应用题组一合力做功与动能变化1.如图1所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶,经过时间t前进的距离为s,且速度达到最大值vm.设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为F,那么这段时间内()图1A小车做匀加速运动B小车受到的牵引力逐渐增大C小车受到的合外力所做的功为PtD小车受到的牵引力做的功为Fsmv答案D解析行驶过程中功率恒为P,小车做加速度逐渐减小的加速运动,小车受到的牵引力逐渐减小,选项A、B错误;小

2、车受到的合外力所做的功为PtFs,选项C错误;由动能定理,得WFsmv,小车受到的牵引力做的功为WFsmv,选项D正确2物体A和B质量相等,A置于光滑的水平面上,B置于粗糙水平面上,开始时都处于静止状态在相同的水平力作用下移动相同的距离,则()A力F对A做功较多,A的动能较大B力F对B做功较多,B的动能较大C力F对A和B做功相同,A和B的动能相同D力F对A和B做功相同,A的动能较大答案D解析因为力F及物体位移相同,所以力F对A、B做功相同,但由于B受摩擦力的作用,合外力对B做的总功小于合外力对A做的总功,根据动能定理可知移动相同的距离后,A的动能较大3.物体在合外力作用下做直线运动的vt图像如

3、图2所示下列表述正确的是()图2A在01 s内,合外力做正功B在02 s内,合外力总是做负功C在1 s2 s内,合外力不做功D在03 s内,合外力总是做正功答案A解析根据物体的vt图像可知,在01 s内,物体做匀加速运动,速度增加,合外力(加速度)方向与运动方向相同,合外力做正功,故选项A对,B错;在13 s内,速度减小,合外力(加速度)方向与运动方向相反,合外力做负功,故选项C、D错4起重机钢索吊着质量m1.0103 kg的物体,以a2 m/s2的加速度由静止竖直向上提升了5 m,物体的动能增加了多少?钢索的拉力对物体所做的功为多少?(g取10 m/s2)答案1.0104 J6.0104 J

4、解析由动能定理可知,物体动能的增加量EkWmah1.010325 J1.0104 JWW拉WGEk,所以拉力所做的功W拉EkWGEkmgh1.0104 J1.0103105 J6.0104 J.5人骑自行车上坡,坡长s200 m,坡高h10 m,人和车的总质量为100 kg,人蹬车的牵引力为F100 N,若在坡底时车的速度为10 m/s,到坡顶时车的速度为4 m/s,(g取10 m/s2)求:(1)上坡过程中人克服摩擦力做多少功;(2)人若不蹬车,以10 m/s的初速度冲上坡,最远能在坡上行驶多远(设自行力所受阻力恒定)答案(1)1.42104 J(2)41.3 m解析(1)由动能定理得Fsm

5、ghWfmvmv代入数据得Wf1.42104 J;(2)由Wffs知,f71 N设当自行车减速为0时,其在坡上行驶的最大距离为s1,则有fs1mgsin s10mv其中sin 联立解得s141.3 m.题组二利用动能定理求变力做功6.如图3所示,由细管道组成的竖直轨道,其圆形部分半径分别是R和,质量为m的直径略小于管径的小球通过这段轨道时,在A点时刚好对管壁无压力,在B点时对管外侧壁压力为(A、B均为圆形轨道的最高点)求小球由A点运动到B点的过程中摩擦力对小球做的功图3答案mgR解析由圆周运动的知识可知,小球在A点时的速度vA.小球在A点的动能EkAmvmgR设小球在B点的速度为vB,则由圆周

6、运动的知识得mmgmg.因此小球在B点的动能EkBmvmgR.小球从A点运动到B点的过程中,重力做功WGmgR.摩擦力做功为Wf,由动能定理得:EkBEkAmgRWf,由此得WfmgR.7一个人站在距地面20 m的高处,将质量为0.2 kg的石块以v012 m/s的速度斜向上抛出,石块的初速度方向与水平方向之间的夹角为30,g取10 m/s2,求:(1)人抛石块过程中对石块做了多少功?(2)若不计空气阻力,石块落地时的速度大小是多少?(3)若落地时的速度大小为22 m/s,石块在空中运动过程中克服阻力做了多少功?答案(1)14.4 J(2)23.32 m/s(3)6 J解析(1)根据动能定理知

7、,Wmv14.4 J(2)不计空气阻力,根据动能定理得mghmv解得v123.32 m/s(3)由动能定理得mghWf解得Wfmgh()6 J8如图4甲所示,一质量为m1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t0时刻开始,物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动,第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5 s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数0.2(g取10 m/s2),求:图4(1)A与B间的距离;(2)水平力F在5 s内对物块所做的功答案(1)4 m(2)24 J解析(1)根据题目条件及题图乙可知,物块在从B返回A的过程中,在恒力作用下做匀速直线运动,

8、即Fmgma.由运动学公式知:sABat2代入数据解得:sAB4 m(2)物块在前3 s内动能改变量为零,由动能定理得:W1Wf0,即W1mgsAB0则前3 s内水平力F做的功为W18 J根据功的定义式WFs得,水平力F在第3 s5 s时间内所做的功为W2FsAB16 J则水平力F在5 s内对物块所做的功为WW1W224 J.题组三利用动能定理分析多过程问题9一艘由三个推力相等的发动机推动的气垫船在湖面上,由静止开始加速前进s距离后,关掉一个发动机,气垫船匀速运动,当气垫船将运动到码头时,又关掉两个发动机,最后它恰好停在码头,则三个发动机都关闭后,气垫船通过的距离是多少?(设气垫船所受阻力恒定

9、)答案解析设每个发动机的推力是F,气垫船所受的阻力是f.当关掉一个发动机时,气垫船做匀速运动,则:2Ff0,f2F.开始阶段,气垫船做匀加速运动,末速度为v,气垫船的质量为m,应用动能定理有(3Ff)smv2,得Fsmv2.又关掉两个发动机时,气垫船做匀减速运动,应用动能定理有fs10mv2,得2Fs1mv2.所以s1,即关闭3个发动机后气垫船通过的距离为.10一铅球质量m4 kg,从离沙坑面1.8 m高处自由落下,铅球进入沙坑后下陷0.1 m静止,g10 m/s2,求沙对铅球的平均作用力答案760 N解析解法一铅球进入沙坑后不仅受阻力,还要受重力从开始下落到最终静止,铅球受重力和沙的阻力的作用,重力一直做正功,沙的阻力做负功W总mg(Hh)(F阻h)铅球动能的变化EkEk2Ek10.由动能定理得Ekmg(Hh)(F阻h)0将H1.8 m,h0.1 m代入上式解得F阻760 N.即沙对铅球的平均作用力为760 N.解法二分段分析做功问题铅球下落过程可分为两个过程(如图所示)(1)自由落体下落H;(2)在沙中减速下降h.这两个过程的联系是铅球落至沙面时的速度,即第一段过程的末速度为第二段过程的初速度设这一速度为v,对第一段过程应用动能定理:mgHmv2第二段过程铅球受重力和阻力,同理可得mghF阻h0mv2由式得F阻mg760 N.http:/ http:/

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