鲁科版高中物理必修第二册专题强化练2动能定理应用中的图像和多过程问题含答案

这是一份鲁科版高中物理必修第二册专题强化练2动能定理应用中的图像和多过程问题含答案，共10页。

专题强化练2　动能定理应用中的图像和多过程问题答案见P111　　35分钟1.(2021山东济南期中)物体在合外力作用下做直线运动的v-t图像如图所示,下列表述正确的是 (　　)A.在0~1 s内,合外力做正功B.在0~2 s内,合外力总是做负功C.在1~2 s内,合外力不做功D.在0~3 s内,合外力总是做正功2.(多选题)(2022云南曲靖第一中学期中)在未知方向的恒力F作用下,一质量为1.0 kg的物体以一定的初速度在光滑水平面上做直线运动,物体的动能Ek随位移x变化的关系如图所示。(g取10 m/s2)由上述已知条件,可知 (　　)A.力F的最小值为2.5 NB.力F不可能大于10 NC.物体运动过程中加速度大小不断发生变化D.物体在运动过程中的任意位置力F的功率是可以求出的3.(2022山东济南实验中学月考)如图所示,小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回,其返回途中仍经过A点,则经过A点的速度大小为(重力加速度为g) (　　)A.v02−4gℎ　　　　　　　　B.4gℎ−v02C.v02−2gℎ　　　　　　　　D.2gℎ−v024.(2022河南郑州第四高级中学调研)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x关系的图线是　 (　　)5.(多选题)(2023山东济南外国语学校月考)一质量为M=1.0 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过(不计子弹穿过物块的时间),如图甲所示。地面观察者记录了物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示,已知传送带的速度保持不变,g取10 m/s2。在这一个过程中下列判断正确的是 (　　)　A.传送带的速度大小为2 m/s,逆时针转动B.物块与传送带间的动摩擦因数为0.2C.传送带对物块做的功为-6 JD.传送带对物块做的功为6 J6.(2023山东济南一模)长度为1 m的匀质木板以35 m/s的水平速度进入一段长度为2 m的粗糙水平地面,木板与粗糙地面间的动摩擦因数为0.5,地面其余部分光滑,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是 (　　)A.木板刚好全部进入粗糙地面时的速度为25 m/sB.木板刚好全部进入粗糙地面时的速度为35 m/sC.木板全部滑出粗糙地面时的速度为5 m/sD.木板全部滑出粗糙地面时的速度为5 m/s7.(2023山东模拟预测)如图甲,我国山东舰航母上的舰载机采用滑跃式起飞,甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分组成,假设上翘甲板BC是与水平甲板AB平滑连接的一段斜面,模型简化图如图乙所示,BC长为L,BC与AB间夹角为α。若舰载机从A点处由静止开始以加速度a做初速度为零的匀加速直线运动,经时间t到达B点,进入BC保持恒定功率加速,在C点刚好达到起飞速度v。已知舰载机的总质量为m(忽略滑行过程中的质量变化),舰载机在甲板上运动时受到甲板的摩擦力和空气阻力之和看作恒力,大小为其重力的k倍,重力加速度为g。求:(1)舰载机的最小额定功率;(2)舰载机在BC段运行的最长时间。　8.(2023福建莆田二十五中期中)如图所示,在倾角为θ=37°的斜面的底端有一个固定挡板D,斜面OD部分光滑,处于自然长度的轻质弹簧一端固定在D点,另一端在O点,PO的长度L=9 m。在P点有一质量为1 kg的小物体A(可视为质点),现使A从静止开始下滑,已知A与斜面PO间的动摩擦因数μ=0.5,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:(1)物体第一次接触弹簧时的速度大小;(2)若已知弹簧的最大压缩量为d=0.5 m,求压缩弹簧过程中物体克服弹簧弹力做的功;(3)物体与弹簧接触3次后,物体从O点沿斜面上升的最大距离x。答案与分层梯度式解析专题强化练2　动能定理应用中的图像和多过程问题1.A　由题图可知,在0~1 s内,速度增大,动能增大,合外力做正功,故A正确;在0~2 s内,动能先增大后减小,合外力先做正功,后做负功,故B错误;在1~2 s内,动能减小,合外力做负功,故C错误;在0~3 s内,动能先增大后减小,故合外力先做正功,后做负功,故D错误。2.AD　设恒力F与物体运动方向间夹角为θ,根据动能定理得Fx cos θ=Ek-Ek0,则Ek=Ek0+Fx cos θ,结合图像有Ek=50-2.5x(J),得F cos θ=-2.5 N,故F有最小值2.5 N,A正确,B错误;加速度a=Fcosθm=-2.5 m/s2,则加速度大小恒定,C错误;力F的功率PF=Fv cos θ=-2.5v(W),由图像可得任意位置的动能,从而可得速度,故任意位置力F的功率可求,D正确。3.B　设小球在由A到B的过程中阻力做功为W,由A到B的过程中,由动能定理得-mgh+W=-12mv02,当小球由B返回到A的过程中,阻力做的功依旧为W,再由动能定理得mgh+W=12mvA2,联立以上两式可得vA=4gℎ−v02,A、C、D错误,B正确。4.C　小物块上滑过程,由动能定理得-(mg sin θ+μmg cos θ)x=Ek-Ek0,整理得Ek=Ek0-(mg sin θ+μmg·cos θ)x;设小物块上滑的最大位移为s,小物块下滑过程,由动能定理得(mg sin θ-μmg cos θ)(s-x)=Ek-0,整理得Ek=(mg sin θ-μmg cos θ)s-(mg sin θ-μmg cos θ)x,故只有C正确。5.AC　由题图乙可判断出物块被子弹击中后先做减速运动,再做匀速运动,但方向不变,说明传送带逆时针转动,物块最终做匀速运动的速度即传送带的速度,大小为2 m/s,故A正确;由题图乙可知物块做减速运动的加速度大小为a=23 m/s2,根据牛顿第二定律可得μMg=Ma,解得μ=115,故B错误;根据动能定理可得传送带对物块做的功W=12Mv22-12Mv12=-6 J,故C正确,D错误。故选A、C。导师点睛　与动能定理联系紧密的几种图像(1)v-t图像:由公式x=vt可知,v-t图线与横坐标轴围成的面积表示物体的位移。(2)F-x图像:由公式W=Fx可知,F-x图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。(3)P-t图像:由公式W=Pt可知,P-t图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。(4)a-t图像:由公式Δv=at可知,a-t图线与横坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。(5)Ek-x图像:由公式F合x=Ek-Ek0可知,Ek-x图线的斜率表示合外力。6.D　木板所受摩擦力随位移(以木板刚进入粗糙地面为位移0点)变化的图像如图所示,f-x图线与坐标轴围成的面积即木板克服摩擦力做的功,x=1 m时,木板刚好全部进入粗糙地面,从x=0到x=1 m的过程由动能定理得-12μmgx1=12mv12-12mv02,解得v1=210 m/s,A、B错误;从木板刚进入粗糙地面到木板刚好全部滑出粗糙地面,由动能定理得-12μmgx1-μmgx2-12μmgx3=12mv22-12mv02,解得v2=5 m/s,C错误,D正确;故选D。7.答案　(1)mat(a+kg)　(2)v2−a2t2+2gL(k+sinα)2at(a+kg)解析　(1)舰载机运动到B点刚好达到额定功率时,对应功率最小,设为Pmin,从A点到B点,根据运动学公式有v1=at由牛顿第二定律有F-kmg=ma在B点处有Pmin=Fv1联立解得Pmin=mat(a+kg)(2)舰载机在BC段运行的最长时间设为tmax,根据动能定理有Pmintmax-(kmg+mg sin α)L=12mv2-12mv12解得tmax=v2−a2t2+2gL(k+sinα)2at(a+kg)。8.答案　(1)6.0 m/s　(2)21 J　(3)0.072 m解析　(1)物体在从P运动到O的过程中受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的弹力和沿斜面向上的摩擦力,对此过程应用动能定理得mgL sin θ-μmgL cos θ=12mv2-0解得v=2gL(sinθ−μcosθ)=6.0 m/s(2)对物体由O到将弹簧压缩至最短的过程应用动能定理得mgd sin θ-W克=0-12mv2解得W克=21 J所以物体克服弹簧弹力做功21 J(3)设第一次接触后上升的最大距离为x1,第二次接触后上升的最大距离为x2,从P点到第一次接触后运动至最高处的过程,根据动能定理得mg(L-x1) sin θ-μmgL cos θ-μmgx1 cos θ=0-0解得x1=15L同理x2=15x1故物体与弹簧接触3次后上升的最大距离x=15x2=L5×5×5=9125 m=0.072 m方法技巧　(1)应用动能定理解题时必须明确所研究的运动过程。(2)当既可用分段法也可用全程法时,如果题目不涉及中间量,一般来说用全程法更简单,更方便。(3)一般来说,用牛顿第二定律和运动学知识能求解的问题,应用动能定理比牛顿运动定律要简便。1.A2.AD3.B4.C5.AC6.D