高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理综合训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理综合训练题，共17页。试卷主要包含了下列说法正确的是，5 N　　　　　B等内容，欢迎下载使用。
第八章　机械能守恒定律
3　动能和动能定理
基础过关练
题组一　对动能的理解
1.(2021福建福州四校高一下期中)对于一定质量的物体,以下说法中正确的是 (　　)
A.动能变化,速度一定改变
B.速度变化,动能一定变化
C.动能不变,速度一定不变
D.速度不变,动能可能改变
2.(2021山东枣庄八中高一下期中)(多选)在下列几种情况下,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12
B.甲的质量是乙的2倍,甲的速度是乙的12
C.甲的质量是乙的4倍,甲的速度是乙的12
D.质量相同,速度的大小也相同,但甲向东运动,乙向西运动
题组二　对动能定理的理解与应用
3.下列说法正确的是 (　　)
A.如果物体所受合力为零,则合力对物体做的功一定为零
B.如果合力对物体所做的功为零,则合力一定为零
C.物体在合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,所受合力一定为零
4.(2021江苏盐城阜宁中学高一下月考)把一石块从某高度处斜向上抛出,抛出时人对石块做的功为W1,石块从抛出到落地过程中重力对它做的功为W2,克服空气阻力做的功为W3。石块着地时的动能为 (　　)

A.W2-W3　　　　　　　　 B.W2+W3
C.W1+W2+W3　　　　　　　　 D.W1+W2-W3
5.(2021上海奉贤高三二模)在体育课上,某同学练习投篮,他站在罚球线处用力将篮球从手中投出,如图所示,篮球约以1 m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6 kg,篮筐离地高度约为3 m,则该同学投篮时对篮球做的功约为 (　　)

A.1 J　　　　　B.10 J　　　　　C.30 J　　　　　D.50 J
6.(多选)如图所示,电梯的质量为M,在它的水平底板上放置一质量为m的物体,电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动,当上升高度为h时,电梯的速度达到v,则在这段过程中,下列说法正确的是 (　　)

A.电梯底板对物体的支持力所做的功等于12mv2
B.电梯底板对物体的支持力所做的功等于12mv2+mgh
C.钢索的拉力做的功等于12Mv2+Mgh
D.钢索的拉力做的功大于12Mv2+Mgh
7.如图所示,一个沿水平方向放置的弹簧,其左端固定,右端与一物块相连,物块的质量为m,它与水平桌面间的动摩擦因数为μ。起初,用手按住物块,物块的速度为零,弹簧的伸长量为x,然后放手,当弹簧的长度第一次恢复原长时,物块的速度为v,则此过程中弹力所做的功为 (　　)

A.12mv2-μmgx　　　　　　　　B.μmgx-12mv2
C.12mv2+μmgx　　　　　　　　D.以上选项均不正确
8.将一小球从高处水平抛出,最初2 s内小球动能Ek随时间t变化的图线如图所示,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。根据图像信息,不能确定的物理量是 (　　)

A.小球的质量
B.小球的初速度
C.小球抛出时的高度
D.最初2 s内重力对小球做功的平均功率
9.(2021山东济宁任城高一下期中)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小恒定、方向始终与运动方向相反的空气阻力F阻的作用。距地面高度h在0至3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度g取10 m/s2。该物体运动过程中受到的空气阻力F阻大小为 (　　)

A.0.5 N　　　　　B.1 N C.1.5 N　　　　　　D.2 N
10.(2021浙江温州环大罗山联盟高一下期中)如图所示,质量为30 kg的小朋友从倾角为37°的斜坡高处滑下,以4 m/s的速度通过斜坡上距水平面6 m高处的A点后不再做任何动作,自由下滑,滑到水平面上后又滑行一段距离才停止。已知小朋友与斜坡、水平面间的动摩擦因数均为0.25,斜坡和水平面连接处平滑,空气阻力不计,g取10 m/s2。由此可知该小朋友 (　　)

A.运动过程中最大动能为1 800 J
B.运动过程中最大动能为2 040 J
C.在水平面上滑行了16 m
D.在水平面上滑行了19.2 m
11.如图甲所示,长为4 m的水平轨道AB与倾角为37°的足够长斜面BC在B处平滑连接,有一质量为2 kg的滑块(图中未画出),从A处由静止开始受水平向右的力F作用,F随滑块位移x按图乙所示规律变化,滑块与AB和BC间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取10 m/s2。

甲

乙
(1)求滑块第一次到达B处时的速度大小;
(2)不计滑块在B处的速率变化,滑块到达B处时撤去力F,滑块冲上斜面,则滑块最终静止的位置与B点间的距离为多大?(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)











12.(2021陕西宝鸡高三二模)2019年12月17日,中国首艘自主建造的航母“山东舰”正式入役,中国海军真正拥有了可靠的航母作战能力。国产航母上的“歼-15”舰载机采用滑跃式起飞,如图所示,AB为水平甲板,BC为倾斜甲板,倾角为θ,B处由光滑圆弧平滑连接。舰载机从A点启动做匀加速直线运动,经过2 s到达B点时速度为60 m/s,此时舰载机发动机的功率恰好达到额定功率,随后滑上倾斜甲板继续加速,在C点实现起飞。已知舰载机总质量为1.0×104 kg,滑跑过程中受到的阻力(空气阻力与摩擦阻力总和)恒为自身重力的0.1,方向与速度方向相反。倾斜甲板舰艏高度H=4 m,sin θ=0.2,g取10 m/s2,舰载机可视为质点,航母始终处于静止状态。

(1)求航母水平甲板AB长度和舰载机发动机的额定功率;
(2)若舰载机在倾斜甲板上继续以额定功率加速,又经过2 s飞离航母。通过计算判断舰载机能否安全起飞。(已知舰载机的安全起飞速度至少为80 m/s)











能力提升练
题组一　动能定理的理解和应用
1.(2020河南十校高三联考,)(多选)如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力F拉B,由于A、B间摩擦力的作用,A将在B上滑动,以地面为参考系,A、B都向前移动一段距离。在此过程中 (　　)

A.外力F做的功等于A和B动能的增量
B.B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量
C.A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
2.(2020河南郑州外国语学校高一下模拟,)(多选)一足够长的水平传送带以恒定速率v运动,将一质量为m的物体(可视为质点)轻放到传送带左端,则物体从左端运动到右端的过程中,下列说法正确的是 (　　)

A.全过程中传送带对物体做功为12mv2
B.全过程中物体对传送带做功为-12mv2
C.物体加速阶段,摩擦力对物体做功的功率逐渐增大
D.物体加速阶段,摩擦力对传送带做功的功率恒定不变
题组二　运用动能定理求变力做功
3.(2020福建泉州名校高一下联考,)如图所示,质量为m的物体静置在水平光滑平台上,系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮,由地面上以速度v0向右匀速运动的人拉动。设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向夹角为45°处,在此过程中,人的拉力对物体所做的功为 (　　)

A.mv022　　　　　　　　 B.2mv022
C.mv024　　　　　　　 D.mv02
4.(2020湖北武汉武昌高一下检测,)质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左运动,起始点A与一轻弹簧自由端O相距s,如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短过程中,物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度为g) (　　)

A.12mv02-μmg(s+x)　　　　　　　　 B.12mv02-μmgx
C.μmgs　　　　　　　　 D.μmg(s+x)
题组三　运用动能定理分析曲线运动
5.(2020黑龙江大庆四中高一下期中,)如图所示,一个小球质量为m,静止在光滑的水平轨道上。现以水平力击打小球,使小球能够通过半径为R的竖直光滑半圆轨道的最高点C,则水平力对小球所做的功至少为(重力加速度为g) (　　)

A.mgR　　　　　　　　 B.2mgR
C.2.5mgR　　　　　　　　 D.3mgR
6.(2020浙江杭州学军中学高三期末,)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点上方高R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功,则 (　　)

A.W=12mgR,质点恰好可以到达Q点
B.W>12mgR,质点不能到达Q点
C.W=12mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离
D.Wμmg cos 37°,知滑块不能静止在D点,将继续向下运动。设滑块最终停在水平轨道上的E点,B、E两点间的距离为s2。
在E点,滑块的动能为EkE=0
由D到E的过程中,外力做功为
W2=mgs1 sin 37°-μmgs1 cos 37°-μmgs2
由动能定理得W2=EkE-EkD
联立以上各式解得s2=0.64 m。
12.答案　(1)60 m　1.86×107 W　(2)见解析
解析　(1)从A点到B点舰载机做初速度为零的匀加速直线运动,则航母水平甲板AB长度为s=vt=0+vB2t=602×2 m=60 m
此过程舰载机的加速度为a=vBt=602 m/s2=30 m/s2
根据牛顿第二定律得F-F阻=ma
据题知F阻=0.1mg
舰载机发动机的额定功率为P=FvB
联立解得P=1.86×107 W
(2)舰载机从B点运动到C点过程,由动能定理得
Pt-F阻·Hsinθ-mgH=12mvC2-12mvB2
解得vC≈104.5 m/s>80 m/s
故舰载机能安全起飞。
能力提升练
1.BD　A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力,对A物体运用动能定理,则有B对A的摩擦力所做的功等于A物体的动能增量,故B正确。A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,由于A在B上滑动,A、B对地的位移不相等,故摩擦力对二者做功不相等,C错。对B应用动能定理,有WF-Wf=ΔEkB,即WF=ΔEkB+Wf,可知外力F对B做的功等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和,D正确。由前述讨论知,B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不相等,故A错。
2.ACD　由于水平传送带足够长,物体从传送带左端运动到右端的过程中,速率从零增大到v,根据动能定理知,传送带对物体做的功为12mv2,选项A正确;物体在传送带上先做初速度为零的匀加速直线运动,后做匀速直线运动,则物体相对传送带滑动过程的位移大小为s1=v2t,对应时间内传送带的位移大小为s2=vt,得s2=2s1,全过程中物体对传送带做的功为-fs2=-f·2s1=-mv2,选项B错误;物体加速阶段,摩擦力对物体做功的功率大小P'=f·at',可知P'逐渐增大,选项C正确;物体加速阶段摩擦力对传送带做功的功率大小P=fv,可知P恒定不变,选项D正确。
3.C　由题意知,绳子上的拉力为变力,不能用W=Fl cos θ计算绳子上的拉力对物体所做的功。绳与水平方向的夹角为45°时,人拉绳的速度为v=v0 cos 45°=22v0,故质量为m的物体的速度等于22v0;对物体应用动能定理,可得人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向夹角为45°过程中,人的拉力对物体所做的功为W=12mv2=mv024,C正确。
4.A　对全过程,应用动能定理得-W-μmg(s+x)=-12mv02,解得W=12mv02-μmg(s+x),故A正确。
5.C　小球恰好通过竖直光滑半圆轨道的最高点,水平力对小球所做的功最少,在C点有mg=mv2R;对小球,由动能定理得W-2mgR=12mv2,联立解得W=2.5mgR,C项正确。
6.C　由于质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,由牛顿第三定律可知,轨道对质点的支持力为4mg。在最低点N,由牛顿第二定律得4mg-mg=mv2R,解得质点滑到轨道最低点时的速度v=3gR。对质点从开始下落到滑到最低点的过程,由动能定理得2mgR-W=12mv2,解得W=12mgR。质点由N点到Q点的过程中,在等高位置处的速度总小于由P点到N点下滑时的速度,分析可知质点由N点到Q点的过程克服摩擦力做功W'要小于W=12mgR,故质点到达Q点后,可继续上升一段距离,选项C正确。
7.答案　(1)316　(2)37 m/s
解析　(1)设物块从A运动到D过程的加速度大小为a1,由牛顿第二定律可得mg sin θ+μmg cos θ=ma1
解得a1=g sin θ+μg cos θ
设物块从D运动到E过程的加速度大小为a2,由牛顿第二定律可得mg sin θ=ma2
解得a2=g sin θ
由匀变速直线运动的速度-位移公式x=vt2-v022a可得AD=vD2-v02-2a1,DE=0−vD2-2a2
且DE=AD
解得μ=316,AD=3 m
(2)对物块在斜面上运动的全过程,由动能定理可得
-μmg cos θ·2AD=12mvA2-12mv02
解得vA=37 m/s
8.答案　(1)4.2 m　(2)6次
解析　(1)由于小球在槽壁运动时受到的摩擦力大小恒定不变,由对称性可知,小球在槽右半部分与左半部分运动时克服摩擦力做的功相等,设为Wf。
小球从开始下落至到达槽最低点的过程中,由动能定理得
mg(H+R)-Wf=12mv2
解得Wf=0.4 J
小球由槽最低点到第一次上升到最大高度的过程,由动能定理得
-mg(H1+R)-Wf=0-12mv2,解得H1=4.2 m
(2)设小球能飞出槽外n次,对整个过程,由动能定理得
mgH-n×2Wf=0
解得n=6.25,n只能取整数,故小球最多能飞出槽外6次。
9.答案　(1)1 080 N　(2)85+455 m　(3)1.2 m
解析　(1)选手从静止到摆到最低点过程,由动能定理得
mgl(1-cos α)=12mv2
在最低点,F'-mg=mv2l
联立解得F'=1 080 N
故选手摆到最低点时对绳的拉力F=F'=1 080 N
(2)选手摆到最低点时的速度为v=4 m/s
松手后选手做平抛运动,有H-l=12gt2,x=vt
解得x=455 m
故落点与岸的水平距离x总=l sin α+x=85+455 m
(3)对整个运动过程,由动能定理得
mg(H-l cos α+d)-(f1+f2)d=0
则d=mg(H-lcosα)f1+f2-mg
解得d=1.2 m