河北省張家口市高三物理 專題練習(16)帶電粒子在復合場中的運動.doc
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動能定理及其應用 1.將一小球豎直向上拋出,小球在運動過程中所受到的空氣阻力不可忽略.a為小球運動軌跡上的一點,小球上升和下降經(jīng)過a點時的動能分別為Ek1和Ek2.從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點時重力所做的功為W1,從拋出開始到小球第二次經(jīng)過a點時重力所做的功為W2.下列選項正確的是( ?。? A. Ek1=Ek2,W1=W2 B. Ek1>Ek2,W1=W2 C. Ek1<Ek2,W1<W2 D. Ek1>Ek2,W1<W2 【答案】B 【解析】 從拋出開始到第一次經(jīng)過a點和拋出開始第二次經(jīng)過a點,上升的高度相等,因重力做功只與初末位置有關,故重力做功相等,即W1=W2.對兩次經(jīng)過a點的過程根據(jù)動能定理得,-Wf=Ek2-Ek1,可知Ek1>Ek2,故B正確,ACD錯誤。 2.一顆子彈以速度v0飛行時,恰好能射穿一塊固定不動的木板,若子彈的速度為3v0,它能射穿相同的木板的塊數(shù)是( ?。? A. 3塊 B. 6塊 C. 9塊 D. 12塊 【答案】C 【解析】 子彈以速度v運動時,恰能水平穿透一塊固定的木板,根據(jù)動能定理有:?fd=0?12mv20 設子彈的速度為3v0時,穿過的木板數(shù)為n,則有:?nfd=0?12m?(3v0)2 聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)得:n=9塊,故選項C正確,選項ABD錯誤。 點睛:解決本題的關鍵掌握動能定理,運用動能定理解題時要合理的選擇研究的過程。 3.如圖所示,將一光滑圓軌道固定豎直放置,其中A點為圓軌道的最低點,B點為圓水平直徑與圓弧的交點.一個質量為m的物體靜置于A點,現(xiàn)用始終沿軌道切線方向、大小不變的外力F作用于物體上,使其沿圓軌道到達B點,隨即撤去外力F,要使物體能在豎直圓軌道內維持圓周運動,外力F至少為( ?。? A. 2πmg B. 3πmg C. 4πmg D. 5πmg 【答案】D 【解析】 物體由A點運動到B點的過程中,由動能定理可得WF-mgR=12mvB2①; 因F是變力,對物體的運動過程分割,將AB弧劃分成許多小段,則當各小段弧長△s足夠小時,在每一小段上,力F可看做恒力,且其方向與該小段上物體位移方向一致,有WF=F△s1+F△s2+…+F△si+…=F(△s1+△s2+…+△si+…)=F?π2 R②; 從B點起撤去外力F,物體的運動遵循機械能守恒定律,由于在最高點維持圓周運動的條件是mg≤mv2R ,即在圓軌道最高點處速度至少為gR. 故由機械能守恒定律得12mvB2=mgR+12m(gR)2 ③; 聯(lián)立①②③式得F=5mgπ .故D正確,ABC錯誤;故選D. 點睛:解決本題的關鍵掌握“繩模型”在最高點的臨界情況,結合牛頓第二定律和動能定理進行求解.能用“微元法”求解變力功. 4.有兩個物體a和b,其質量分別為ma和mb,且ma>mb,它們的初動能相同,若a和b分別受到不變的阻力Fa和Fb的作用,經(jīng)過相同的時間停下來,它們的位移分別為sa和sb,則( ?。? A. Fa<Fb且sa>sb B. Fa>Fb且sa>sb C. Fa>Fb且sa<sb D. Fa<Fb且sa<sb 【答案】C 【解析】 設物體的初速度為v,初動能為Ek,所受的阻力為F,通過的位移為s 物體的速度與動能的關系為Ek=12mv2,得v=2Ekm,由s=v+02t,得:s=Ek2mt,由題意可知:t和Ek相同,則質量越大,位移越小,ma>mb,所以sa<sb; 由動能定理得:?Fs=0?EK,因初動能相同,F(xiàn)與s成反比,則Fa>Fb,故C正確,ABD錯誤。 點睛:本題綜合考查動能、動能定理及位移公式,在解題時要注意如果題目中涉及時間時,則應考慮應用運動學公式,不涉及時間應優(yōu)先采用動能定理或功能關系。 5.A、B兩物體放在同一水平面上,受到大小相同的水平力F的作用,各自從靜止開始運動.經(jīng)過時間t0,撤去作用在A物體上的外力F;經(jīng)過時間4t0,撤去作用在B物體上的外力F.兩物體運動的v-t圖象如圖所示,則A、B兩物體( ?。? A. A、B兩物體的質量之比為3:5 B. A、B兩物體與水平面間的滑動摩擦因數(shù)之比為2:1 C. 在0~2t0時間間隔內,合外力對A、B兩物體做功之比為5:3 D. 在0~4t0時間間隔內,水平力F對A、B兩物體做功之比為2:1 【答案】C 【解析】 試題分析:由圖象可得,A加速運動的加速度為a=2v0t0,減速運動的加速度為a′=v0t,根據(jù)牛頓第二定律知2v0t0=F?f1m1①,v0t0=f1m1②由①②得f1=13F,B加速運動的加速度為v04t0,減速運動的加速度為v0t0,根據(jù)牛頓第二定律知v04t0=F?f2m2③,v0t0=f2m④,由③④得f2=45F,所以與水平面的摩擦力大小之比為F3:4F5=5:12⑤,聯(lián)立①②⑤可得,m1m2=512⑥;由f=μmg可知:μ1μ2=1; 故AB錯誤;合外力做功減速階段兩圖象的斜率相等,故加速度相等,而此時a=μg,故摩擦系數(shù)相同,由牛頓第二定律知,質量之比等于摩擦力之比為5:12,在勻加速運動階段,合外力做功之比為等于末動能之比,為12m1v12:12m2v22=522:1212=5:3,故C正確;根據(jù)功的公式可知:W=FL,則力F做功之比:W1:W2=F?2v02t0:F?v024t0=1:2; 考點:考查了牛頓第二定律的綜合應用 【名師點睛】解決本題的關鍵通過圖象得出勻加速運動和勻減速運動的加速度,根據(jù)牛頓第二定律,得出兩個力的大小之比,以及知道速度-時間圖線與時間軸所圍成的面積表示位移. 6.質量為1kg的物體,放在動摩擦因數(shù)為0.2的水平面上,在水平拉力的作用下由靜止開始運動,水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移s之間的關系如右圖所示,重力加速度為10m/s2,則下列說法正確的是 A. AB段加速度大小為3m/s2 B. OA段加速度大小為5m/s2 C. s=9m時速度大小為32m/s D. s=3m時速度大小為22m/s 【答案】C 【解析】 【詳解】對于O~A過程,根據(jù)動能定理,有:W1?μmgs=12mvA2,代入數(shù)據(jù)解得:vA=32m/s,根據(jù)速度位移公式,有vA2=2a1s,代入數(shù)據(jù)解得:a1=3m/s2,對于前9m過程,根據(jù)動能定理,有:W1?μmgs′=12mvB2 ,代入數(shù)據(jù)解得:vB=32m/s. A、AB段受力恒定,故加速度恒定,而初末速度相等,故AB段的加速度為零,故A錯誤; B、由上面分析知,OA段加速度a1=3m/s2,故B錯誤; C、s=9m時速度大小為32m/s,故C正確; D、s=3m時速度大小為32m/s,故D錯誤 故選C. 【點睛】本題關鍵對物體受力分析,然后對物體的運動過程運用動能定理和速度位移公式列式并聯(lián)立求解. 7.如圖所示,兩個相同的木塊A、B靜止在水平面上,它們之間的距離為L,今有一顆子彈以較大的速度依次射穿了A、B,在子彈射出A時,A的速度為vA,子彈穿出B時,B的速度為vB,A、B停止時,它們之間的距離為s,整個過程A、B沒有相碰,則( ?。? A. s=L,vA=vB B. s>L,vA<vB C. s<L,vA>vB D. s<L,vA<vB 【答案】B 【解析】 子彈穿過木塊的過程中,阻力做負功,動能減小,速度減小,所以子彈穿過A木塊過程的平均速度較大,所用時間較短,根據(jù)動量定理得:對木塊:ft=mv,v與t成正比,所以A的速度小于B的速度,即vA<vB.根據(jù)動能定理得:?μmgs=0?12mv2,則得木塊滑行的距離為 s=v22μg,可知木塊的初速度v越大,滑行距離越大,則知A木塊滑行的距離小于B滑行的距離,所以A、B停止時它們之間的距離增大,則有s>L,故B正確,ACD錯誤。 8.如圖所示,水平轉臺上有一個質量為m的物塊,用長為L的細繩將物塊連接在轉軸上,細線與豎直轉軸的夾角為θ角,此時繩中張力為零,物塊與轉臺間動摩擦因數(shù)為μ(μ- 配套講稿:
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