高中 | 动能定理解决直线问题 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.7 动能和动能定理

动能定理解决直线问题

如图甲所示,小明先用$F_{1}=13\;\rm N$水平向右的力将一质量为$2\;\rm kg$的木箱向右移动$4\;\rm m$的距离后,在另一水平推力$F_{2}$作用下,又匀速运动$4\;\rm m$的距离到达斜面底端,撤去外力,之后冲上倾角为$37^\circ$的斜面,物体的动能随运动距离变化的图像如图乙。已知木箱与斜面间的摩擦因数为$0.5$,关于物体的运动,下列说法中正确的是$(\qquad)$

["

$F_{2}$的大小为$4\\;\\rm N$

","

木箱能到达斜面的最大高度为$1.8\\;\\rm m$

","

木箱返回水平面后向左运动的最大距离为$1.8\\;\\rm m$

","

整个运动过程中,克服摩擦力所做的功为$36\\;\\rm J$

"]
[["AC"]]

$\rm A$、木箱在$x_{1}=4\;\rm m$内,摩擦力大小为$f_{1}$,根据动能定理可得:$(F_{1}-f_{1})x_{1}=E_{k}-0$,其中:$E_{k}=36\;\rm J$

$4m\sim 8m$过程中,动能不变,则有:$F_{2}=f_{1}$

代入数据解得:$F_{2}=f_{1}=4\;\rm N$,故$\rm A$正确;

$\rm B$、木箱冲上斜面后做匀减速运动,根据动能定理,有:$-(mg\sin\theta+\mu mg\cos\theta)x_{2}=0-E_{k}$

解得:$x_{2}=1.8\;\rm m$

所以木箱在斜面上能到达的最大高度为:$h=x_{2}\sin\theta=1.8\times 0.6\;\rm m=1.08\;\rm m$,故$\rm B$错误;

$\rm C$、木箱从冲上斜面到最终停下来,根据动能定理可得:$-\mu mg\cos\theta\cdot 2x_{2}-f_{1}x_{3}=0-E_{k}$

解得:$x_{3}=1.8\;\rm m$,故$\rm C$正确;

$\rm D$、对整个运动过程,由动能定理有:$F_{1}x_{1}+F_{2}x_{1}-W_{克}=0$

所以:$W_{克}=68\;\rm J$,故$\rm D$错误。

故选:$\rm AC$

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