2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章機(jī)械能及其守恒定律3動能動能定理練習(xí)含解析粵教版必修2

PAGE9-動能動能定理(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.下列關(guān)于動能的說法正確的是 ()A.兩個物體中,速度大的動能也大B.某物體的速度加倍,它的動能也加倍C.做勻速圓周運(yùn)動的物體動能保持不變D.某物體的動能保持不變,則速度肯定不變【解析】選C。動能的表達(dá)式為Ek=mv2,即物體的動能大小由質(zhì)量和速度大小共同確定,速度大的物體的動能不肯定大,故A錯誤;速度加倍,它的動能變?yōu)樵瓉淼?倍,故B錯誤;速度只要大小保持不變,動能就不變,故C正確,D錯誤。2.兩個物體質(zhì)量比為1∶4,速度大小之比為4∶1,則這兩個物體的動能之比為()A.1∶1B.1∶4C.4∶1D.2∶1【解析】選C。由動能表達(dá)式Ek=mv2得=·()2=×()2=4∶1,C正確。3.(2024·河源高一檢測)隨著高鐵時代的到來,人們出行也是越來越便利,胡強(qiáng)是一名物理老師,有一次在乘坐從嘉興南開往金華的G9311次列車上思索著,列車在啟動階段的運(yùn)動可看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。在啟動階段,列車的動能 ()A.與它所經(jīng)驗(yàn)的時間成正比B.與它的位移成正比C.與它的速度成正比D.與它的加速度成正比【解析】選B。依據(jù)v=at,Ek=mv2,可知速度大小和時間成正比,動能和時間的平方成正比,故A錯誤;依據(jù)動能定理:Fs=mv2,可知,動能和位移成正比,故B正確;依據(jù)Ek=mv2,動能與速度的平方成正比,故C錯誤;加速度是不變的,所以動能與加速度不成正比,故D錯誤。4.一質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動,在時間間隔t內(nèi)位移為x,動能變?yōu)樵瓉淼?倍。該質(zhì)點(diǎn)的加速度為 ()A. B. C. D.【解析】選A。設(shè)初、末速度分別為v1、v2,加速度為a,則由Ek=mv2得v2=3v1;代入x=t得v1=,v2=,a===,故選項(xiàng)A正確?！炯庸逃?xùn)練】某人把質(zhì)量為0.1kg的一塊小石頭,從距地面為5m的高處以60°角斜向上拋出,拋出時的初速度大小為10m/s,則當(dāng)石頭著地時,其速度大小約為(g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力) ()A.14m/s B.12m/sC.28m/s D.20m/s【解析】選A。由動能定理,重力對石頭所做的功等于石頭動能的改變,則mgh=m-m,v2==10m/s≈14m/s,A正確。5.(2024·濰坊高一檢測)如圖所示,光滑斜面的頂端固定一彈簧,一質(zhì)量為m的小球向右滑行,并沖上固定在地面上的斜面。設(shè)小球在斜面最低點(diǎn)A的速度為v,壓縮彈簧至C點(diǎn)時彈簧最短,C點(diǎn)距地面高度為h,重力加速度為g,則從A到C的過程中彈簧彈力做功是 ()A.mgh-mv2 B.mv2-mghC.-mgh D.-(mgh+mv2)【解析】選A。由A到C的過程運(yùn)用動能定理可得:-mgh+W=0-mv2,所以W=mgh-mv2,故A正確。6.(2024·韶關(guān)高一檢測)一輛汽車以v1=6m/s的速度沿水平路面行駛,急剎車后能滑行x1=3.6m;假如以v2=8m/s的速度行駛,在同樣路面上急剎車后滑行的距離x2應(yīng)為 ()A.6.4m B.5.6m C.7.2m 【解析】選A。急剎車后,車只受摩擦力的作用,且兩種狀況下摩擦力大小是相同的,汽車的末速度均為零。設(shè)摩擦力為f,據(jù)動能定理得:-fs1=0-m ①-fs2=0-m ②②式除以①式得=故得汽車滑行的距離s2=s1=()2×3.6m=6.4m。故選A。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)一架噴氣式飛機(jī),質(zhì)量為m=5×103kg,起飛過程中從靜止起先滑行的路程為x=5.3×102m時(做勻加速直線運(yùn)動),達(dá)到起飛速度v=60m/s,在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的k倍(k=0.02),g取【解析】以飛機(jī)為探討對象,它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用,這四個力做的功分別為WG=0,W支=0,W牽=Fx,W阻=-kmgx。由動能定理得Fx-kmgx=mv2-0解得F=kmg+=(0.02×5×103×10+)N=1.8×104N。答案:1.8×104N8.(12分)從離地面H高處落下一只小球,小球在運(yùn)動過程中所受的空氣阻力是它重力的k(k<1)倍,而小球與地面相碰后,能以相同大小的速率反彈。求:(1)小球第一次與地面碰撞后,能夠反彈起的最大高度是多少。(2)小球從釋放起先,直至停止彈跳為止,所通過的總路程是多少?！窘馕觥?1)設(shè)小球第一次與地面碰撞后,能夠反彈起的最大高度是h,則由動能定理得mg(H-h)-kmg(H+h)=0,解得h=H。(2)設(shè)小球從釋放起先,直至停止彈跳為止,所通過的總路程是s,對全過程由動能定理得mgH-kmgs=0,解得:s=。答案:(1)H(2)(15分鐘·40分)9.(6分)(多選)如圖,一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面;在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P。它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過程中,克服摩擦力做的功為W。重力加速度大小為g。設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時,向心加速度的大小為a,容器對它的支持力大小為N,則 ()A.a= B.a=C.N= D.N=【解析】選A、C。質(zhì)點(diǎn)P下滑到最低點(diǎn)的過程中,由動能定理得mgR-W=mv2,則速度v=,在最低點(diǎn)的向心加速度a==,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤;在最低點(diǎn)時,由牛頓其次定律得N-mg=ma,N=,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤。10.(6分)(多選)(2024·佛山高一檢測)滑雪運(yùn)動深受人民群眾寵愛。如圖,豎直面內(nèi)有半徑為R的圓弧形滑道AB,一質(zhì)量為m的滑雪愛好者(可視為質(zhì)點(diǎn))從滑道的A點(diǎn)由靜止起先下滑,到達(dá)最低點(diǎn)B時對滑道的壓力大小為mg(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。已知過A點(diǎn)的切線與豎直方向的夾角為30°,滑道各處動摩擦因數(shù)相同,則滑雪愛好者在沿著AB下滑的過程中 ()A.重力的功領(lǐng)先增加后減小B.始終處于失重狀態(tài)C.克服摩擦力做功為mgRD.受到的摩擦力大小為mg【解析】選A、C。在下滑過程中滑雪者的速度越來越大,但是在豎直方向的速度是先增大后減小,則重力的功領(lǐng)先增加后減小,故A正確;在下滑過程中,滑雪者在豎直方向的加速度先向下,后向上,所以滑雪者先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài),故B錯誤;設(shè)滑雪者到最低點(diǎn)時的速度為v,依據(jù)牛頓其次定律得FN-mg=,從A到B的過程中有重力和摩擦力做功,依據(jù)動能定理可得mgR(1-sin30°)-Wf=mv2,可解得Wf=mgR,故C正確;因?yàn)樵诨羞^程中,滑雪者受到的彈力在不斷的改變,所以受到的摩擦力也是一個變量,不是一個確定值,故D錯誤。11.(6分)(2024·全國卷Ⅲ)從地面豎直向上拋出一物體,物體在運(yùn)動過程中除受到重力外,還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以內(nèi)時,物體上升、下落過程中動能Ek隨h的改變?nèi)鐖D所示。重力加速度取10m/s2。該物體的質(zhì)量為 ()A.2kgB.1.5kgC.1kgD.0.5kg【解析】選C。對上升過程,由動能定理,-(F+mg)h=Ek-Ek0,得Ek=Ek0-(F+mg)h,即F+mg=-k=12N;下落過程中,設(shè)物體從最高處下落到地面的距離為l,由動能定理可得(mg-F)(l-h)=Ek,轉(zhuǎn)換可得Ek=(mg-F)l-(mg-F)h,即mg-F=-k′=8N,聯(lián)立兩公式,得到m=1kg、F=2N,故C正確。12.(22分)(2024·濰坊高一檢測)如圖所示,固定在水平地面上的工件,由AB和BD兩部分組成,其中AB部分為光滑的圓弧,圓心為O,∠AOB=37°,圓弧的半徑R=0.5m;BD部分水平,長度為0.2m,C為BD的中點(diǎn)?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從A端由靜止釋放,恰好能運(yùn)動到D點(diǎn)。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)物塊運(yùn)動到B點(diǎn)時,對工件的壓力大小;(2)為使物塊恰好運(yùn)動到C點(diǎn)靜止,可以在物塊運(yùn)動到B點(diǎn)后,對它施加一豎直向下的恒力F,F應(yīng)為多大?【解析】(1)物塊由A運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中,由動能定理有:mgR(1-cos37°)=mv2解得:v2=2gR(1-cos37°)=2×10×0.5×(1-0.8)m2/s2=2m2/s在B點(diǎn),由牛頓其次定律有:N-mg=m解得:N=mg+m=1×(10+)N=14N由牛頓第三定律有:N′=N=14N。(2)物塊由B運(yùn)動到D點(diǎn)的過程中,由動能定理有:μmg·BD=mv2施加恒力F后,物塊由B運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中,由動能定理有:μ(mg+F)·BC=mv2可得:mg·BD=(mg+F)·BC由題知:BD=2BC,得:2mg=mg+F解得:F=mg=1×10N=10N。答案:(1)14N(2)10N【加固訓(xùn)練】如圖所示,AB是固定于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,末端B處的切線方向水平。一物體P(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓弧最高點(diǎn)A處由靜止釋放,滑到B端飛出,落到地面上的C點(diǎn)。測得C點(diǎn)和B點(diǎn)的水平距離OC=L,B點(diǎn)距地面的高度OB=h。現(xiàn)在軌道下方緊貼B端安裝一個水平傳送帶,傳送帶的右端與B點(diǎn)的距離為。當(dāng)傳送帶靜止時,讓物體P從A處由靜止釋放,物體P沿軌道滑過B點(diǎn)后又在傳送帶上滑行并從傳送帶右端水平飛出,仍落在地面上的C點(diǎn)。(重力加速度為g)(1)求物體P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)。(2)若傳送帶驅(qū)動輪順時針轉(zhuǎn)動,帶動傳送帶以速度v勻速運(yùn)動。再把物體P從A處由靜止釋放,物體P落在地面上。設(shè)著地點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為x,求出x可能的范圍?！窘馕觥?