2024-2025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

PAGEPAGE84.动能动能定理课时过关·实力提升一、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,其动能肯定越大D.速度较大的物体,具有的动能肯定较大解析: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、合力做功和动能变更的关系,正确的是()A.假如物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功肯定为零B.假如合力对物体做的功为零,则合力肯定为零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更量肯定不为零D.假如物体的动能不发生变更,则物体所受合力做功肯定是零解析:功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积,假如物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功肯定为零,选项A正确;假如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更量为零,选项C错误;动能不变更,由动能定理可知,合力做功肯定为零,选项D正确.答案:AD3.某人将质量为5kg的铅球以10m/s的速度水平推出,设推球的平均作用力为500N,球在水平方向“向前滚动”的位移是6m,则人对球做功为()A.3000J B.2000J C.1000J D.250J解析:由W=12mv2-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0~1s内,合外力做正功B.在0~2s内,合外力总是做负功C.在1~2s内,合外力不做功D.在0~3s内,合外力总是做正功解析:在0~1s内,物体速度增大,动能增大,所以合外力做正功;1~3s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25kg的小孩从高度为3m的滑梯顶端由静止起先下滑,滑究竟端时的速度为2m/s.g取10m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是()A.合外力做功50J B.克服阻力做功500JC.重力做功500J D.支持力做功50J解析:重力做功WG=mgh=25×10×3J=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=12×25×22J=50J,选项A正确;依据动能定理得WG-W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.解析:由动能定理得W=12答案:A7.(多选)某人用力把质量为1kg的物体由静止提高1m,使物体获得2m/s的速度,g取10m/s2.则()A.人对物体做的功为12JB.合外力对物体做的功为2JC.合外力对物体做的功为12JD.物体克服重力做的功为10J解析:由动能定理知,合外力做的功W合=12mv2-0=12×1×22J=2J,选项B正确,选项C错误;WG=mgh=1×10×1J=10J,选项D正确;W合答案: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-C.mgh+解析:物块运动过程中,重力和空气阻力对物体做功,依据动能定理得mgh+Wf=所以Wf=物体克服空气阻力做功为Wf'=-Wf=mgh+12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,速度大小为所受空气阻力大小不变解析:上升过程中,若上上升度为h,由动能定理得-mgh-fh=-下降过程中,由动能定理得mgh-fh=由以上两式可得f=答案:710.小球以v0=4m/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=1m,小球的质量m=2kg,则小球滑回到动身点时的速度是多少?(g取10m/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-返回过程中由动能定理得mglsin30°-fl=联立①②式可解得v=2m/s,方向沿斜面对下.答案:2m/s方向沿斜面对下二、实力提升1.(多选)在下列几种状况中,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B.甲的质量是乙的2倍,甲的速度是乙的C.甲的质量是乙的4倍,甲的速度是乙的D.质量相同,速度大小也相同,但甲向东运动,乙向西运动解析:依据动能的计算式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乙答案:CD2.(2024·全国Ⅱ卷)如图所示,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止起先沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能肯定()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,依据动能定理可知,WT-Wf=Ek,则Ek<WT,选项A正确.答案:A3.一质点做速度渐渐增大的匀加速直线运动,在时间间隔t内位移为x,动能变为原来的9倍.该质点的加速度为()A.解析:设该段时间内初速度为v,由题意知末速度为3v,则v=故a=Δv答案:A4.质量为10kg的物体,在变力F作用下沿x轴做直线运动,力随坐标x的变更状况如图所示.物体在x=0处,速度为1m/s,一切摩擦不计,则物体运动到x=16m处时,速度大小为()A.2C.4m/s D.解析:F-x图像与坐标轴围成的图形面积表示力F做的功,图形位于x轴上方表示力做正功,位于下方表示力做负功,面积大小表示功的大小,所以物体运动到x=16m处时,外力F对物体做的总功W=40J,由动能定理W=12mv22答案:B5.质量为1kg的物体以某一初速度在水平面上滑行,由于摩擦阻力的作用,其动能随位移变更的图线如图所示,g取10m/s2,则下列说法正确的是()A.物体与水平面间的动摩擦因数为0.5B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2C.物体滑行的总时间为4sD.物体滑行的总时间为2.5s解析:由题图可以看出,物体运动20m内动能由50J变为零,由受力分析和做功分析可知,摩擦力所做的功就等于合外力所做的功,据动能定理-fx=0-50J,计算得f=2.5N,又因为f=μmg,可解得μ=0.25,选项A、B均错误;由牛顿其次定律求得物体的加速度a=-μg=-2.5m/s2,又由于物体的初动能Ek1=12mv02=50J,可得出初速度v0答案:C6.(多选)如图甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的最大静摩擦力fm与滑动摩擦力大小相等,则下列说法正确的是()A.0~t1时间内F的功率渐渐增大B.t2时刻物块A的加速度最大C.t3时刻物块A的动能最大D.t4时刻物块A的位移最大解析:由图像可知,0~t1时间内拉力F小于最大静摩擦力,物体静止,拉力功率为零,故选项A错误;由图像可知,在t2时刻物块A受到的拉力最大,且F>2fm,物块A受到的合力最大,由牛顿其次定律可得,此时物块A的加速度最大,故选项B正确;由图像可知在t1~t3时间内,物块A受到的合力始终做正功,物体动能始终增加,在t3时刻以后,合力做负功,物块动能削减,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,物体接着做减速运动,位移接着增大,故选项D错误.答案:BC7.(多选)某爱好小组在老师的指导下做“探究物体动能试验”时,让一物体在恒定合外力作用下由静止起先沿直线运动,通过传感器记录下速度、时间、位置等试验数据,然后分别作出动能Ek随时间变更和动能Ek随位置变更的两个图线(如图所示),但遗忘标出横坐标,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.物体动能随位置变更的图线是图甲B.物体动能随时间变更的图线是图乙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更的图线,则题图甲为物体动能随时间变更的图线,故A、B错误;由Ek=Fx,得F=Ekx,即斜率题图甲中A点处有p=EkAt,又知q=EkAxA,则pq答案:CD8.如图甲所示,一质量为m=1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻起先,物块受到按如图乙所示规律变更的水平力F的作用并向右运动,第3s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5s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μ=0.2(g取10m/s2),求:(1)A与B间的距离;(2)水平力F在5s内对物块所做的功.解析:(1)依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-μmg=ma,由运动学公式知xAB=代入数值解得xAB=4m.(2)物块在前3s内动能变更量为零,由动能定理得W1-Wf=0,即W1-μmg·xAB=0则前3s内水平力F做的功为W1=8J依据功的定义式W=Fx得,水平力F在第3~5s时间内所做的功为W2=F·xAB=16J则水平力F在5s内对物块所做的功为W=W1+W2=24J.答案:(1)4m(2)24J9.我国将于2024年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具欣赏性的项目之一.如图所示,质量m=60kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止起先以加速度a=3.6m/s2匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度vB=24m/s,A与B的竖直高度差H=48m.为了变更运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道连接,其中最低点C处旁边是一段以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=5m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1530J,g取10m/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,则有由牛顿其次定律有mg联立①②式,代入数据解得f=144N.③(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=设运动员在C点所受的支持力为N,由牛顿其次定律有N-mg=m由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,联立④⑤式,代入数据解得R=12.5m.⑥答案:(1)144N(2)12.5m10.如图