高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理课时练习

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2020-2021学年人教版（2019）必修第二册8.3动能和动能定理 课时作业11（含解析）  1．滑雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示，某运动员（可视为质点）从雪坡上先后以初速度之比v1：v2=4：5沿水平方向飞出，不计空气阻力，则运动员从飞出到落到雪坡上的整个过程中（　　）A．运动员先后在空中飞行的时间相同B．运动员先后落在雪坡上的速度方向不同C．运动员先后落在雪坡上重力做功之比为9：16D．运动员先后落在雪坡上动能的增加量之比为16：252．如图所示，质量为m的物块受水平恒力作用在光滑的水平面上做曲线运动，经过时间t从M点运动到N点，速度大小由v变为，且速度方向恰好改变了90°。则（　　）A．在N点时恒力的功率为B．从M点到N点的运动过程中，恒力先做正功后做负功C．从M点到N点的运动过程中物块的动能增加了D．从M点到N点的运动过程中，速率的最小值为3．如图，一半径为R，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点正上方高R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道，经最低点N后又恰好到达Q点。重力加速度大小为g，不计空气阻力，质点第一次滑到N时对轨道的压力为F，则（　　）A．F＜3mg B．3mg＜F＜4mgC．F=4mg D．4mg＜F＜5mg4．如图所示，质量为m的物体静止放在足够长的水平光滑的平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面以速度v0向右匀速走动的人拉着，人从绳垂直地面开始向右运动到绳和水平方向成30°角处，此时人对绳的拉力大小为F，此过程人走的位移为s，则该过程中人对物体所做的功为（     ）A．B．C．D．5．电动车是目前使用最为广泛的交通工具之一。某驾驶员和电动车总质量为m，在平直公路上由静止开始加速行驶，经过时间t，达到最大行驶速度vm。通过的路程为s，行驶过程中电动车功率及受到的阻力保持不变，则（　　）A．在时间t内电动车做匀加速运动 B．在时间t内电动车的平均速度要小于C．电动车的额定功率为 D．电动车受到的阻力为6．一小物块由倾斜传送带顶端静止释放，如图所示，第一次传送带静止，物块从顶端滑到底端所用时间为t1，摩擦产生的热量为Q1；第二次传送带以速度v做逆时针转动，物块一直做匀加速运动，从顶端到底端的时间为t2，摩擦产生的热量为Q2；第三次传送带以速度v顺时针转动，物块从顶端到底端所用时间为t3，摩擦产生的热量为Q3。则（　　）A．t1=t3＞t2；Q1＜Q2=Q3 B．t1＜t2＜t3；Q1≤Q2＜Q3C．t1=t3＞t2；Q1≤Q2＜Q3 D．t1＜t2＜t3；Q1＜Q2=Q37．下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是(　　)A．物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化；B．若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零；C．物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化；D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零；8．如图所示，假设在某次比赛中运动员从10 m高处的跳台跳下，设水的平均阻力约为其重力的3倍，在粗略估算中，把运动员当做质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为(不计空气阻力)（   ） A．5 m B．3 m C．7 m D．1 m 9．某人用手将的物体由静止向上提起，这时物体的速度为，g取，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）A．手对物体做功B．合外力做功C．合外力做功D．物体克服重力做功10．一汽车的质量为m，若在平直的公路上从静止开始加速，前进较短的距离s，速度便可达到最大值vm。设在加速过程中发动机的功率恒定为P，汽车所受阻力恒为f，当速度为v（v<vm）时，所受牵引力为F。以下说法正确的是（　　）A．从一开始到速度为vm时，汽车的牵引力做功为FsB．汽车的最大速度C．汽车速度为v时加速度为D．汽车从静止开始达到最大速度vm所用时间11．在风洞实验室内的竖直粗糙墙面上放置一钢板，风垂直吹向钢板，在钢板由静止开始下落的过程中，作用在钢板上的风力恒定．用EK、E、v、P分别表示钢板下落过程中的动能、机械能、速度和重力的功率，关于它们随下落高度或下落时间的变化规律，下列四个图象中正确的是（　　）A． B．C． D．12．如图所示，直角三角形斜劈ABC，∠ABC=，P为AB的中点。小物块与AP段的动摩擦因数为μ1，与PB段的动摩擦因数为μ2。将BC水平放置，小物块从A点由静止释放，滑到B点时速度刚好为零，取g=10m/s2，则（　　）A．μ1+μ2=B．μ1+μ2=2C．下滑过程中小物块经过AP段和PB段的时间之比为1:1D．下滑过程中小物块经过AP段和PB段的时间之比为13．两个完全相同的小球、，在某一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图所示，则下列说法正确的是（　　）。A．两小球落地时动能相同B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同C．从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同D．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同14．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶时，发动机的功率为P。司机为合理进入限速区，减小油门使汽车功率立即减小到，并保持该功率继续行驶。设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车运动的v-t图象如图所示，t1时刻后，汽车做匀速运动。汽车因油耗而改变的质量可忽略。下列说法正确的是（　　）A．汽车所受阻力大小为B．在0～t1时间内，汽车的牵引力不断增大C．t1时刻后，汽车匀速运动的速度大小为D．在0～t1时间内，汽车行驶的位移大小为15．下列说法中正确的是（　　）A．曲线运动的速度一定是变化的B．匀速圆周运动是一种匀变速曲线运动C．物体做曲线运动时，其合力的方向有可能与速度方向相同D．物体所受合力做功为零，物体的速度大小一定不变  16．如图所示，地面固定一个圆心为O，竖直放置的光滑半圆轨道ABC，B为半圆轨道中点，半径，。木板DE质量为m，长度，E与A距离，木板与地面间的动摩擦因数为，木板与A碰撞后立即原速率返回，并由地面控制装置（图中末画出）保证E与A只能碰撞一次，E与A等高，以使E与A重合时板上的物体可以滑入半圆轨道，当E与A一旦分离，板上物块将落地而无法进入半圆轨道。一个可看作质点的物体质量为M=4m，物体与木板间动摩擦因数为，物体在合适的位置以合适的初速度开始向右运动，重力加速度，结果可保留分数和根号，求：（1）要使物体沿轨道恰好到达C点，物体在A处的速度的大小；（2）要使物体沿轨道到达C点，物体初速度的取值范围。17．右端连有光滑弧形槽的水平桌面长，如图所示。将一个质量为的木块在的水平拉力作用下，从桌面上的端由静止开始以的加速度向右运动，木块到达端时撤去拉力，木块与水平桌面间的动摩擦因数，取。求：(1)木块沿弧形槽上升的最大高度；(2)木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离。18．在水平轨道上有一弹簧左端系于A点，右端与质量为m的小球接触但不连接。现用外力推动小球将弹簧压缩至P点保持静止，此时弹性势能为EP=mgs（s为一定值）。P、B之间的距离为2.5s，小球与水平轨道的动摩擦因数为µ=0.1，静止释放弹簧，小球沿水平轨道向右运动从DB进入圆弧轨道，如图所示。BC是一段竖直墙面，DEF是固定在竖直平面内的一段光滑绝缘圆弧轨道，轨道上端D点的切线水平，B、D间距很小，可看作重合的点。圆心O与轨道下端F的连线与竖直墙面的夹角为。在BC右边整个空间有水平向左、大小为F0=0.75mg的恒定风力，小球进入圆孤轨道之后恰好能沿着轨道DEF运动，一段时间后从轨道下端F处脱离，最后打在竖直墙面BC的C点。已知重力加速度为g，sin=0.8，求：(1)小球运动到B点的速度大小；(2)轨道DEF的半径R；(3)小球打在C点前瞬间的速度大小。19．如图所示，取长度相同的细线1、细线2，一端与小球相连，另一端分别固定于水平杆上的A、B两点。已知小球质量，两细线长度均为50cm，AB间距离。取重力加速度。求：(1)细线1对小球的拉力大小；(2)若剪断细线1，求小球摆动到最低点时细线2所受拉力大小。20．如图所示，一个可以看成质点的小球用没有弹性的细线悬挂于点，细线长＝，小球质量为＝。现向左拉小球使细线水平，由静置释放小球，已知小球运动到最低点时细线恰好断开，取重力加速度＝。(1)求小球运动到最低点时细线的拉力的大小；(2)如果在小球做圆周运动的竖直平面内固定一圆弧轨道，该轨道以点为圆心，半径＝，求小球从点开始运动到圆弧轨道上的时间。
参考答案1．D【详解】A．根据x=vt则两次的初速度不同，则时间不同，选项A错误；B．速度方向与水平方向的夹角可知运动员先后落在雪坡上的速度方向相同，选项B错误；CD．重力功 运动员先后落在雪坡上重力做功之比为16：25，根据动能定理可知，运动员先后落在雪坡上动能的增加量之比为16：25，选项C错误，D正确。故选D。2．A【详解】A．从M点到N点的运动过程中物块的速度变化量为如图所示，故恒力F的大小为方向与成30°，故在N点时恒力F的功率为故A正确；B．由前面分析可知，恒力F与速度方向夹角先大于90°，后小于90°，故恒力F先做负功，再做正功，故B错误；C．从M点到N点的运动过程中物块的动能增加为故C错误；D．将初速度分解到F方向和垂直于F方向，当沿F方向分速度减小到0时，物体速度最小，故最小速度为故D错误；故选A。3．B【详解】质点从由静止下落到Q点过程中，由动能定理可知解得，质点克服摩擦力所做的功根据左右对称，在同一高度，由于摩擦力做功导致右边的速度小，轨道弹力变小，滑动摩擦力变小，所以摩擦力做功变小，所以从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功满足质点从由静止下落到最低点N点过程中，由动能定理可知由向心力公式得解得。点第一次滑到N时对轨道的压力为F满足3mg＜F＜4mg故B正确，ACD错误；故选B。4．D【详解】根据动能定理，物体的重力势能没有发生改变，人对物体所做的功等于物体的动能增加量，初始时物体的初速度为零，最后物体的速度所以人对物体所做的功等于故D项正确．故选D5．C【详解】AB．行驶过程中电动车功率保持不变，速度逐渐增大，牵引力逐渐减小。做加速度逐渐减小的加速运动，平均速度要大于，选项AB项错误；CD．当牵引力和阻力相等时，速度达到最大，即在时间t内由动能定理知联立解得故C项正确，D项错误。故选C。6．C【详解】第一次物块的加速度大小为第二次物块的加速度大小为第三次物块的加速度大小为由公式可得由题意可知，三次物块的位移相等，且，则第一次物块滑到底端时的速度为，则物块与传送带间的相对位移为 第二次物块与传送到间的相对位移为第三次物块与传送到间的相对位移为产生的热量为由于第一次物块到达传送带底端的速度满足 所以Q1≤Q2＜Q3故选C。7．C【详解】A．物体做变速运动，合外力一定不为零，但是动能不一定变化，例如匀速圆周运动的物体，故A错误；B．若合外力对物体做功为零，则合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体的合外力，故B错误；C．根据动能定理，物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化，故C正确；D．物体的动能不变，所受的合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体，故D错误。故选C。8．A【详解】设水深h，对运动全程运用动能定理mg(H＋h)－Ffh＝0，即mg(H＋h)＝3mgh，得h＝5m．故A正确，BCD错误．【点睛】本题是两个过程的问题，对全过程运用动能定理求解比较简便，也可以分两段进行研究．9．BD【详解】A．手对物体做的功等于物体机械能的变化量故A错误；BC．由动能定理可得，合外力所做的功等于动能的变化故B正确，C错误；D．物体克服重力做的功故D正确。故选BD。10．BC【详解】A．因为在运动的过程中，功率不变，速度增大，则牵引力减小，知牵引力不是恒力，不能通过求解牵引力做功的大小，所以牵引力做功不等于，因为功率不变，知牵引力做功为W=Pt，故A错误；
B．当牵引力与阻力相等时，速度最大，根据知，最大速度为故B正确；
C．当汽车的速度为时，根据牛顿第二定律得故C正确；
D．根据动能定理得则由于汽车不是做匀加速运动，则时间故D错误。故选BC。11．AC【解析】C、钢板受到重力mg、风力F、墙的支持力N和滑动摩擦力f，由于风力恒定，则由平衡条件得知，墙对钢板的支持力恒定，钢板所受的滑动摩擦力恒定，故钢板匀加速下滑，则有v=at，故C正确；A、根据动能定理得：，可知与h成正比，故A正确；B、设钢板开始时机械能为，钢板克服滑动摩擦力做功等于机械能减小的量，则，则知E与t是非线性关系，图象应是曲线，故B错误；D、重力的功率，则知P与h是非线性关系，图象应是曲线，故D错误；故选AC．【点睛】本题首先要正确分析钢板的运动情况，其次要根据物理规律得到动能、机械能、速度和重力功率的表达式，再选择图象．12．AC【详解】AB．设x=AP=PB，从A到B由动能定理解得μ1+μ2=故A正确，B错误；CD．因从A到P和从P到B的平均速度均为，位移也相等，则根据，小物块经过AP段和PB段的时间之比为1：1，故C正确，D错误。故选AC。13．AC【详解】AC．根据动能定理得高度相同，则重力做功mgh相同，初动能相同，则末动能相同，故AC正确；
B．根据P=mgv竖直知，落地的速度大小相等，但是A落地时速度方向与重力之间有夹角，可知两球落地时的重力功率不同，故B错误；
D．从开始抛出到落地，重力做功相同，但是竖直上抛运动的时间大于平抛运动的时间，根据知，重力做功的平均功率不同，且PA＞PB，故D错误。
故选AC。14．ABC【详解】A．汽车以速度v0匀速行驶时牵引力大小等于阻力，所以汽车所受阻力大小为故A正确；B．减小油门后，机车的功率保持不变，当速度减小时，根据P=Fv可知，在0～t1时间内，汽车的牵引力不断增大，故B正确；C．t1时刻后，汽车功率为，再次匀速运动时牵引力仍然等于，所以解得，t1时刻后，汽车匀速运动的速度大小故C正确；D．0~t1时间内由动能定理可得解得故D错误。故选ABC。15．AD【详解】AC．曲线运动时物体的合外力与速度方向不共线，加速度不为零，速度一定时变化的，故A正确，C错误；B．匀速圆周运动加速度方向是变化的，是一种非匀变速曲线运动，故B错误；D．物体所受合力做功为零时，物体的动能不变，则速度大小一定不变，故D正确。故选AD。16．（1）4m/s；（2）【详解】（1）从A到C的过程，由动能定理可得要使物体到达C点不脱离轨道，在C点有联立上式解得（2）根据分析，可分以下两种情形求解：情形①：当物体相对木板从左端的D点滑到E时，木板恰好运动了，使E与A相遇，而且物体的速度大于，物体对应的为最大值，设木板的加速度为，物体的加速度为，对木板有解得对物体有解得设木板运动到与A相碰所用的时间为，则对木板位移为木板和物体的位移关系为解得，此时物体到A点的速度为故是最大值.情形②：当物体与木板达到共同速度时恰好滑到E点，以后一起运动直到E与A相遇，而且物体的速度等于，物体对应的为最小值，设物体与木板一起运动的加速度为，有解得设物体与木板达到共同的速度所用的时间为，木板在时间内的位移为，两者一起运动的位移为，则对物体有对木板有木板的总位移为联立上式解得，故初速度的取值范围为17．(1) ；(2) 【详解】(1)整个过程由动能定理得解得(2)返回B端后在水平面最大距离为s则解得18．(1)；(2)；(3)【详解】(1)小球由静止释放到运动到B点，根据动能定理有解得(2)由题意得设DEF轨道半径为R，设在E点小球达到等效最高点，由于小球恰好能沿着DEF轨道运动，则在E点有根据动能定理得解得(3)过点F做切线以及垂直BC的水平线，则α为。如图又因为则小球所受合力的方向与水平方向夹角成。即在F点小球速度方向与合力方向共线，小球做直线运动，由几何关系得从B到C全程动能定理有解得19．(1)；(2)【详解】（1）设细线1与竖直方向夹角为，根据平衡条件有由题得解得细线1对小球的拉力大小（2）小球摆动到最低点过程中，根据动能定理有小小球运动到最低点时，根据牛顿第二定律有解得小物体所受拉力根据牛顿第三定律，小球在最低点时细线2所受拉力大小20．(1)30N；(2)1s【详解】(1)设小球到达点时的速度为，根据动能定理，有得在最低点根据牛顿第二定律得代入数据解得(2)小球离开点做平抛运动，水平位移为竖直位移为根据几何关系有联立并代入数据解得