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课时跟踪检测(二十一)
“应用动能定理解决多过程问题”的
多维研究
1.(多选)如图所示,半径为R的光滑四分之一圆弧轨道AB固定在竖直面内,轨道最低
点B与水平面平滑连接,圆心O与A在同一水平面内,质量为m的物块从A点由静止释放,
物块沿圆弧轨道下滑,最终静止在水平面上的C点,B、C间的距离为2R,重力加速度为g。
若物块滑到BC的中点时,给物块施加一个水平向左的恒力F,当物块再次运动到B点时,
撤去力F,结果物块恰好能运动到A点,则)
AD.R
,0
A.物块与水平面间的动摩擦因数为0.25
B.物块与水平而间的动摩擦因数为0.5
C.水平推力的大小等于17)+14mg
D.水平推力的大小等于34mg
解析:选BC对整个运动过程,根据动能定理得mgR一4mg2R=0,解得μ=0.5,A
错误,B正确:设推力作用后,物块还能向右滑行的距离为x,根据动能定理得mgR一4mg
R+x)一Fx=0,(F-4mg)R十xy)一mgR=0,解得F=17)+14mg,C正确,D错误。
2.如图所示,质量为m的小球从离地面H高处由静止释放,落到地面,陷
入泥土中h深处后停止运动,不计空气阻力,重力加速度为8,则下列说法正确
的是()
A.小球落地时的动能等于mg(H十)
B.小球克服泥土阻力所做的功等于小球刚落到地面时的动能
C.泥土阻力对小球做的功为mg(H十)
D.小球在泥士中受到的平均阻力大小为mga\vs4\al\co1(1+\f(h))
解析:选D根据动能定理知,小球落地时的动能等于mgH,A错误:小球从落地到陷
入泥土中h深度的过程,由动能定理得0一12m2=mgh一W克,解得W克=mgh十12m2,
B错误;根据动能定理得mg(H十)十Wm=0,故泥土阻力对小球做的功W=一mg(H十),
C错误:根据动能定理得mgH十)一Fh=0,解得小球在泥土中受到的平均阻力大小为F
=mg\a\vs4\al\col(1+\f(Hh),D正确。
3.(多选)如图所示,一固定竖直轨道由半径为R的四分之一圆弧AB、长度为L的水平
直轨道BC和半径为r的四分之一圆弧CD构成,BC与两圆弧分别相切于B点和C点。质
量为m的物块从A点由静止释放,恰好能到达D点,己知物块在圆弧AB上克服摩擦力做
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的功为w,在圆弧CD上克服摩擦力做的功为平2,重力加速度大小为g,则物块与水平直
轨道的动摩擦因数u和在C点的向心加速度a大小分别)
R
77777772777
A.H=R十+rL十W1十W2mgI
B.A=R一rL一W1+W2mgL
C.a=2g+2W2mr
D.a=2g+2W1十2mr
解析:选BC设物块在水平直轨道上克服摩擦力做的功为W,对于ABCD整个过程,
由动能定理得:mg(R一)一(形1十形2十W)=0,又因为形3=mgL,由以上两式联立可解得:
=R一rL一W1十W2mgL,故A错误,B正确:由动能定理,对于ABCD整个过程有:mg
(R-r)一(W1十W十W)=0,对于ABC过程有:mgR一(W1十W)=12m2-0,由向心加速
度公式得:a=vC2r,由以上各式可解得:a=2g十2W2mr,故C正确,D错误。
4.(多选)如图所示,两块竖直木板夹着一物块,物块在木板内静止,两板因弹簧
作用而对物块有一恒定压力并保持两板之间的距离不变(图中弹簧未画出)。让木板
从离地h高度自由下落,落地后木板静止,物块在木板中下滑了1长度。己知物块
与木板间的动摩擦因数不变,以下说法正确的是(以下各选项中物块均未触地()
A.如果仅改变木板下落的高度,使其从2h高度落下,则物块下滑的长度将为
21
B.如果仅改变木板对物块的压力,使其变为原米的一半,则物块下滑的长度将大于21
C.如果仅改变物块的质量,使其变为原米的2倍,则物块下滑的长度将为2
D.如果仅改变木板的质量,使其变为原米一半,则物块下滑的长度将大于2
解析:选AB设物块受到的滑动摩擦力为f,根据动能定理得mg十)一几=0,解得l
=mghf一mg,仅改变木板下落的高度,使其从2h高度落下,则物块下滑的长度将为2L,A
正确:如果仅改变木板对物块的压力,使其变为原来的一半,则物块受到的滑动摩擦力变为
原来的一半,物块下滑的长度将大于2,B正确:如果仅改变物块的质量,使其变为原来的
2倍,则物块下滑的距离将大于2,C错误:如果仅改变木核的质量,则物块下滑的距离仍
为l,D错误。
5.(2023泸州调研)某同学参照过山车情境设计了如图所示的模型。光滑的竖直圆轨道
半径R=2m,入口的平直轨道A