2019_2020学年高中物理第4章4动能动能定理练习（含解析）教科版必修2.docx

4.动能动能定理课时过关能力提升一、基础巩固1.关于动能的概念,下列说法中正确的是()A.物体由于运动而具有的能叫动能B.运动物体具有的能叫动能C.运动物体的质量越大,其动能一定越大D.速度较大的物体,具有的动能一定较大解析:物体由于运动而具有的能叫动能,但是运动的物体可以具有多种能量,如重力势能、内能等,故选项A正确,选项B错误;由公式Ek=12mv2可得,动能既与m有关,又与v有关,选项C、D均错误.答案:A2.(多选)下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系,正确的是()A.如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零B.如果合力对物体做的功为零,则合力一定为零C.物体在合力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过程中变化量一定不为零D.如果物体的动能不发生变化,则物体所受合力做功一定是零解析:功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积,如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零,选项A正确;如果合力对物体做的功为零,合力可能不为零,但物体在力的方向上的位移可能为零,选项B错误;竖直上抛运动是一种匀变速直线运动,在上升和下降阶段经过同一位置时动能相等,动能在这段过程中变化量为零,选项C错误;动能不变化,由动能定理可知,合力做功一定为零,选项D正确.答案:AD3.某人将质量为5 kg的铅球以10 m/s的速度水平推出,设推球的平均作用力为500 N,球在水平方向“向前滚动”的位移是6 m,则人对球做功为()A.3 000 JB.2 000 JC.1 000 JD.250 J解析:由W=12mv2-0得W=125102J=250J.选项D正确.答案:D4.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01 s内,合外力做正功B.在02 s内,合外力总是做负功C.在12 s内,合外力不做功D.在03 s内,合外力总是做正功解析:在01s内,物体速度增大,动能增大,所以合外力做正功;13s内,物体速度减小,动能减小,合外力做负功,因此,在整个过程中,合外力先做正功,后做负功.故选项A正确,选项B、C、D错误.答案:A5.一个25 kg的小孩从高度为3 m的滑梯顶端由静止开始下滑,滑到底端时的速度为2 m/s.g取10 m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是()A.合外力做功50 JB.克服阻力做功500 JC.重力做功500 JD.支持力做功50 J解析:重力做功WG=mgh=25103J=750J,选项C错误;小孩沿支持力方向位移为零,故支持力做功为零,选项D错误;合外力做的功W合=Ek-0=12mv2=122522J=50J,选项A正确;根据动能定理得WG-W阻=Ek-0,故W阻=mgh-12mv2=750J-50J=700J,选项B错误.答案:A6.一质量为m的滑块,以速度v在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度变为-2v(方向与原来相反),在这段时间内,水平力所做的功为()A.32mv2B.-32mv2C.52mv2D.-52mv2解析:由动能定理得W=12m(2v)2-12mv2=32mv2.选项A正确.答案:A7.(多选)某人用力把质量为1 kg的物体由静止提高1 m,使物体获得2 m/s的速度,g取10 m/s2.则()A.人对物体做的功为12 JB.合外力对物体做的功为2 JC.合外力对物体做的功为12 JD.物体克服重力做的功为10 J解析:由动能定理知,合外力做的功W合=12mv2-0=12122J=2J,选项B正确,选项C错误; WG=mgh=1101J=10J,选项D正确;W合=W人-WG,所以W人=W合+WG=2J+10J=12J,选项A正确.答案:ABD8.在离地面高h处竖直上抛一质量为m的物块,抛出时的速度为v0,当它落到地面时速度为v,用g表示重力加速度,则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于()A.mgh-12mv2-12mv02 B.-12mv2-12mv02-mghC.mgh+12mv02-12mv2D.mgh+12mv2-12mv02解析:物块运动过程中,重力和空气阻力对物体做功,根据动能定理得mgh+Wf=12mv2-12mv02所以Wf=12mv2-12mv02-mgh.物体克服空气阻力做功为Wf=-Wf=mgh+12mv02-12mv2,选项C正确.答案:C9.质量为m的物体以速度v0由地面竖直向上抛出,物体落回地面时,速度大小为34v0,设物体在运动中所受空气阻力大小不变.求物体在运动过程中所受空气阻力的大小.解析:上升过程中,若上升高度为h,由动能定理得-mgh-fh=-12mv02下降过程中,由动能定理得mgh-fh=12m(34v0)2,由以上两式可得f=725mg.答案:725mg10.小球以v0=4 m/s的速度从倾角为30的粗糙斜面底端向上滑行,上滑的最大距离l=1 m,小球的质量m=2 kg,则小球滑回到出发点时的速度是多少?(g取10 m/s2)解析:设小球受到的摩擦力大小为f,上升过程由动能定理得-mglsin30-fl=0-12mv02返回过程中由动能定理得mglsin30-fl=12mv2-0联立式可解得v=2m/s,方向沿斜面向下.答案:2 m/s方向沿斜面向下二、能力提升1.(多选)在下列几种情况中,甲、乙两物体的动能相等的是 ()A.甲的速度是乙的2倍,甲的质量是乙的12B.甲的质量是乙的2倍,甲的速度是乙的12C.甲的质量是乙的4倍,甲的速度是乙的12D.质量相同,速度大小也相同,但甲向东运动,乙向西运动解析:根据动能的计算式Ek=12mv2知,若v甲=2v乙,m甲=12m乙,则Ek甲=2Ek乙,选项A错误;若m甲= 2m乙,v甲=12v乙,则Ek甲=12Ek乙,选项B错误;若m甲=4m乙,v甲=12v乙,则Ek甲=Ek乙,选项C正确;由于动能与速度方向无关,所以当m甲=m乙,且v甲、v乙大小相等时动能相等,选项D正确.答案:CD2.(2018全国卷)如图所示,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能一定()A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功解析:设拉力、克服摩擦力做功分别为WT、Wf,木箱获得的动能为Ek,根据动能定理可知,WT-Wf=Ek,则Ek2fm,物块A受到的合力最大,由牛顿第二定律可得,此时物块A的加速度最大,故选项B正确;由图像可知在t1t3时间内,物块A受到的合力一直做正功,物体动能一直增加,在t3时刻以后,合力做负功,物块动能减少,因此在t3时刻物块动能最大,故选项C正确;t4时刻力F=0,但速度不为零,物体继续做减速运动,位移继续增大,故选项D错误.答案:BC7.(多选)某兴趣小组在老师的指导下做“探究物体动能实验”时,让一物体在恒定合外力作用下由静止开始沿直线运动,通过传感器记录下速度、时间、位置等实验数据,然后分别作出动能Ek随时间变化和动能Ek随位置变化的两个图线(如图所示),但忘记标出横坐标,已知图甲中A点处虚线的斜率为p,图乙中直线的斜率为q,下列说法正确的是()A.物体动能随位置变化的图线是图甲B.物体动能随时间变化的图线是图乙C.物体所受合外力的大小为qD.物体在A点所对应的瞬时速度的大小为2pq解析:由Ek=W=Fx,可得Ek与x成正比,故题图乙是物体动能随位置变化的图线,则题图甲为物体动能随时间变化的图线,故A、B错误;由Ek=Fx,得F=Ekx,即斜率q=Ekx,即合力F=q,故C正确;题图甲中A点处有p=EkAt,又知q=EkAxA,则pq=xAt.又知由静止到A点的过程中平均速度v=vA2,所以xA=vA2t,则pq=vA2tt=vA2,解得A点处对应的瞬时速度vA=2pq,故D正确.答案:CD8.如图甲所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F的作用并向右运动,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:(1)A与B间的距离;(2)水平力F在5 s内对物块所做的功.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,在恒力作用下做匀加速直线运动,即F-mg=ma,由运动学公式知xAB=12at2代入数值解得xAB=4m.(2)物块在前3s内动能改变量为零,由动能定理得W1-Wf=0,即W1-mgxAB=0则前3s内水平力F做的功为W1=8J根据功的定义式W=Fx得,水平力F在第35s时间内所做的功为W2=FxAB=16J则水平力F在5s内对物块所做的功为W=W1+W2=24J.答案:(1)4 m(2)24 J9.我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.如图所示,质量m=60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2 匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度vB=24 m/s,A与B的竖直高度差H=48 m.为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧.助滑道末端B与滑道最低点C的高度差 h=5 m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1 530 J,g取10 m/s2.(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力f的大小;(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大.解析:(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动,设AB的长度为x,则有vB2=2ax由牛顿第二定律有mgHx-f=ma联立式,代入数据解得f=144N.(2)设运动员到达C点时的速度为vC,在由B到达C的过程中,由动能定理有mgh+W=12mvC2-12mvB2设运动员在C点所受的支持力为N,由牛顿第二定律有N-mg=mvC2R由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,联立式,代入数据解得R=12.5m.答案:(1)144 N(2)12.5 m10.如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的14圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在水平面上,一个质量为m的小物块可视为质点从轨道的A端以初动能Ek0冲上水平轨道AB,沿着轨道运动,由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点.已知水平轨道AB长为l(注意:图中v0是未知的).(1)求小物块与水平轨道的动摩擦因数.(2)若圆弧轨道的半径R=Ek03mg,增大小物块的初动能,使得小物块冲出D点后可以再上升的高度是0.5R,试求:小物块的初动能Ek0;若小物块最后停在水平轨道