高中物理：4.4《动能定理》同步测试（教科版必修2）

用心 爱心 专心 动能定理动能定理 同步测试同步测试 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 满分 100 分 考试用时 90 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 至少有一个选项是正确 的 全部选对得 4 分 对而不全得 2 分 1 关于功的概念 下列说法中正确的是 A 力对物体做功多 说明物体的位移一定大 B 力对物体做功少 说明物体的受力一定小 C 力对物体不做功 说明物体一定无位移 D 功的多少是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的 2 关于两个物体间的作用力和反作用力的做功情况是 A 作用力做功 反作用力一定做功 B 作用力做正功 反作用力一定做负功 C 作用力和反作用力可能都做负功 D 作用力和反作用力做的功一定大小相等 且两者代数和为零 3 关于功率公式P t W 和P Fv的说法正确的是 A 由P t W 知 只要知道W和t就可求出任意时刻的功率 B 由P Fv只能求某一时刻的瞬时功率 C 从P Fv知 汽车的功率与它的速度成正比 D 从P Fv知 当汽车发动机功率一定时 牵引力与速度成反比 4 下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是 A 如果物体所受合外力为零 则合外力对物体做的功一定为零 B 如果合外力对物体所做的功为零 则合外力一定为零 C 物体在合外力作用下做变速运动 动能一定发生变化 D 物体的动能不变 所受合外力一定为零 5 设飞机在飞行中所受空气阻力与它的速率平方成正比 当飞机以速率v水平匀速飞行时 发动机的功率为P 若飞机以速率 3v水平飞行时 发动机的功率为 A 3P B 9P C 18P D 27P 6 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球 小球上升的最大高度为h 空气阻力的大小恒为 F 则从抛出到落回到抛出点的过程中 空气阻力对小球做的功为 A 0 B Fh C Fh D 2Fh 7 质量为m的物体 受到水平拉力F作用 在粗糙水平面上运动 下列说法正确的是 A 如果物体做加速运动 则拉力F一定对物体做正功 B 如果物体做减速运动 则拉力F一定对物体做正功 C 如果物体做减速运动 则拉力F可能对物体做正功 用心 爱心 专心 D 如果物体做匀速运动 则拉力F一定对物体做正功 8 如图 1 所示 质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水平面上做匀速圆周运动 拉力为某个值F时 转动半径为R 当拉力逐渐减小到 4 F 时 物体仍做匀速圆周运动 半径为 2R 则外力对物体所做的功大小是 A 4 FR B 4 3FR C 2 5FR D 0 9 质量为m的子弹 以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块 并留在其中 下列说法正确的是 A 子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等 B 阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等 C 子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等 D 子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功 10 图 2 中ABCD是一条长轨道 其中AB段是倾角为 的斜面 CD段是水平的 BC是与AB 和CD都相切的一小段圆弧 其长度可以略去不计 一质量为m的小滑块在A点从静止状 态释放 沿轨道滑下 最后停在D点 A点和D点的位置如图所示 现用一沿轨道方向 的力推滑块 使它缓缓地由D点推回到A点 设滑块与轨道间的动摩擦系数为 则推 力对滑块做的功等于 A mgh B 2mgh C mg s sin h D mgs mgshcos 第 卷 非选择题 共 60 分 二 填空题 每小题 6 分 共 24 分 把正确答案填写在题中的横线上 或按题目要求作答 11 人的心脏每跳一次大约输送 8 10 5 m3的血液 正常人血压 可看做心脏压送血液的压 强 的平均值约为 1 5 104 Pa 心跳约每分钟 70 次 据此估测心脏工作的平均功率为 12 甲 乙 丙三物体的质量之比为m甲 m乙 m丙 1 2 3 它们沿水平面以一定的初速 度在摩擦力的作用下减速滑行到停下来 滑行距离分别为s甲 s乙 s丙 1 若它们与水平面间的动摩擦因数相同 初动能相同 则s甲 s乙 s丙 2 若它们所受的摩擦力相同 初动能相同 则s甲 s乙 s丙 13 汽车在平直的公路上从静止开始做匀加速运动 当 汽车速度达到vm时关闭发动机 汽车继续滑行了一 段时间后停止运动 其运动的速度如图 3 所示 若 汽车加速行驶时其牵引力做功为W1 汽车整个运 动中克服阻力做功等于W2 则W1与W2的比值为 牵引力和阻力大小之比为 14 一个物体在恒力F作用下由静止开始运动 速率达到v 然后换成一个方向相反大小为 图 2 图 3 图 1 用心 爱心 专心 3F的恒力作用 经过一段时间后 物体回到出发点 则物体回到原出发点时的速率为 三 计算题 共 36 分 要求写出必要的文字说明 主要方程式和重要演算步骤 有数值计 算的要明确写出数值和单位 只有最终结果的不得分 15 12 分 汽车发动机的额定功率为 60 kW 汽车的质量为 5 t 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重的 0 1 倍 g 10 m s2 1 汽车保持额定功率不变从静止起动后 当汽车的加速度为 2 m s2时速度多大 2 若汽车从静止开始 保持以 0 5 m s2的加速度做匀加速直线运动 这一过程能维持多 长时间 16 12 分 水平轨道与半径R 2 m 高为h 0 8 m 的一段圆弧形光滑轨道连接 如图 4 所 示 一个物体从水平轨道上以初速度v0冲上圆弧轨道并通过最高点而没有脱离轨道 求 物体的初速度v0的范围 图 4 用心 爱心 专心 17 12 分 图 5 中 AB AC H 开始时绳AC处于竖直方向 小车从静止出发在水平路面上 运动到B点时速度为v 在此过程中绳子对挂在井底 质量为m的物体做了多少功 图 5 用心 爱心 专心 参考答案参考答案 1 答案 D 解析 做功有两个不可缺少的因素 功的大小由力的大小 位移的大小及力和位移方 向夹角的余弦值的大小决定 即由力的大小和在力的方向上的位移的大小决定 2 答案 C 解析 相互作用的两个物体不一定都有位移 故作用力和反作用力不一定同时都做功 一对作用力和反作用力可能都做负功 例如 两辆相向行驶的实验小车在发生碰撞的过 程中 它们间的相互冲击力都做负功 3 答案 D 解析 公式P t W 一般用来计算平均功率 公式P Fv既可以计算瞬时功率 又可以计 算平均功率 4 答案 A 解析 如果合外力做的功为零 但合外力不一定为零 可能物体的合外力和运动方向垂 直而不做功 B 选项错 物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变 所以 做变 速运动的物体 动能可能不变 C 选项错 物体动能不变 只能说合外力不做功 但合外力 不一定为零 D 选项错 5 答案 D 解析 飞机飞行时所受的阻力与速度的平方成正比 即F kv2 当飞机匀速飞行时 牵引力大小等于阻力 即F F kv2 则发动机的功率为P Fv kv3 即发动机的功率与速 度的三次方成正比 所以 当飞机的速度变为原来三倍时 发动机的功率变为原来的 27 倍 选项 D 正确 6 答案 D 解析 把运动的全过程分成两段 上升过程空气阻力大小 方向均不变 可求出阻力做 的功W1 Fhcos180 Fh 下降过程 阻力也为恒力 做功W2 Fhcos180 Fh 所以全 过程中空气阻力做功W W1 W2 Fh Fh 2Fh D 选项正确 7 答案 ACD 解析 判断一个力对物体做正功还是负功 看F与s之间的夹角 物体做加速 匀速 运动时 F与s同方向 一定做正功 物体做减速运动时 F可能与s同向 也可能与s 反向 可能做正功或负功 8 答案 A 解析 设当绳的拉力为F时 小球做匀速圆周运动的线速度为v1 则有F m R v 2 1 当绳 的拉力减为 4 F 时 小球做匀速圆周运动的线速度为v2 则有 4 1 F m R v 2 2 2 在绳的拉力由 F减为 4 1 F的过程中 绳的拉力所做的功为W 2 1 mv22 2 1 mv12 4 1 FR 所以绳的拉力所 用心 爱心 专心 做功的大小为 4 1 FR A 选项正确 9 答案 BD 解析 子弹击中木块打入一定的深度并留在其中 子弹和木块所受水平作用力 相互 摩擦力 大小相等 可认为是恒力 但二者的位移大小不同 做功不同 故二者的动能变 化并不相等 10 答案 B 解析 物体由A点下落至D点 由动能定理 mgh Wf 0 所以Wf mgh 当物体从D 点被推回A点 则WF mgh Wf 0 所以WF 2mgh 11 答案 1 4 W 解析 人的心脏每跳一次输送的血液看做长为L 截面积为S的液柱 心脏每跳一次需 做的功为W FL pSL p V 心跳每分钟 70 次 则心脏工作的平均功率为 P 60 108105 170 54 t nW W 1 4 W 12 答案 1 6 3 2 2 1 1 1 解析 1 由动能定理得 mgs 0 Ek 有滑行距离为 s mg E k 所以 甲 乙 丙三物体滑行距离之比为s甲 s乙 s丙 甲 m 1 乙 m 1 丙 m 1 1 1 2 1 3 1 6 3 2 2 设摩擦力均为F 由动能定理得 Fs 0 Ek 所以 物体的滑行距离为s F EK 三 物体滑行距离之比为s甲 s乙 s丙 1 1 1 13 答案 1 1 4 1 解析 设牵引力为F 阻力为F 汽车匀加速运动的位移为s1 总位移为s 对全 过程由动能定理得 W1 W2 0 或Fs1 Fs 0 所以 1 1 2 1 W W 1 s s F F 由于 s 2 m v t s1 2 m v t1 所以 1 s s 1 4 1 t t 即 1 4 F F 14 答案 2v 解析 设物体在恒力F作用下发生的位移为s 由动能定理得Fs 2 1 mv2 物体在 3F恒力作用下 先做匀减速运动 速度减小到零后返回 到物体回到原出发点时 物体 的位移大小仍为s 在 3F恒力作用的过程中 由动能定理得 3Fs 2 1 mvt2 2 1 mv2 由 得 vt 2v 即物体回到原出发点时的速度为 2v 15 12 分 解析 汽车运动中所受的阻力大小为 F 0 1mg 0 1 5 103 10 N 5 103 N 1 分 用心 爱心 专心 1 汽车保持恒定功率起动时 做加速度逐渐减小的加速运动 当加速度减小到零时 速度达到最大 1 分 设当汽车的加速度为 2 m s2时牵引力为F1 由牛顿第二定律得 F1 F ma 2 分 得F1 F ma 5 103 N 5 103 2 N 1 5 104 N 1 分 汽车的速度为v 4 4 2 105 1 106 F P m s 4 m s 2 分 2 当汽车以恒定加速度 0 5 m s2匀加速运动时 汽车的牵引力为F2 由牛顿第二 定律得 F2 F ma 2 分 得 F2 F ma 5 103 N 5 103 0 5 7 5 103 1 分 汽车匀加速运动时 其功率逐渐增大 当功率增大到等于额定功率时 匀加速运动结束 此时汽车的速度为 vt 3 4 2 105 7 106 F P m s 8 m s 1 分 则汽车匀加速运动的时间为 t 5 0 8 a vt s 16 s 1 分 16 12 分 解析 物体从水平轨道至圆弧轨道顶端的过程 由动能定理得 mgh 2 1 mv2 2 1 mv02 3 分 式中v是物体在顶端的速度 若物体刚能到达顶端 即v 0 由 式可得 v0 gh2 4 m s 2 分 若物体到达顶端且刚不脱离 应满足 mg m R v2 3 分 由此得v2 Rg 代入 式得 v0 Rggh 2 6 m