高中物理沪科技版（2020）必修第二册第三节 动能 动能定理课后测评

这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第二册第三节 动能 动能定理课后测评，共18页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题(共0分)
1．在平直的公路上，汽车由静止开始做匀加速运动。当速度达到vm后，立即关闭发动机滑行直至停止。v－t图像如图所示，汽车的牵引力大小为F1，摩擦力大小为F2，全过程中，牵引力做的功为W1，克服摩擦力做功为W2。以下关系式正确的是（ ）
A．F1：F2＝1：3
B．F1：F2＝4：3
C．W1：W2＝4：3
D．W1：W2＝1：3
2．当前我国“高铁”事业发展迅猛，高铁运营的总里程超过4万公里，位居世界第一、一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平直轨道上由静止开始启动，其图像如图所示。已知在时间内为过原点的倾斜直线，在时刻恰好达到最大速度，以后做匀速直线运动。下述判断正确的是（ ）
A．在全过程中t1时刻的牵引力及输出功率都是最大值
B．0至t1时间内，列车一直做匀加速直线运动且功率恒定
C．t1至t3时间内，列车的平均速度等于
D．t1至t3时间内，列车牵引力做的功为
3．一质量为2kg的物体在一水平拉力作用下沿粗糙水平面做加速运动，在它的速度由0增大到3m/s的过程中，合外力对它做的功为（ ）
A．2JB．3JC．6JD．9J
4．用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比。已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功时第一次的两倍，那么，第二次钉子进入木板的深度为（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示为某品牌的电动车，质量为60kg，电动车行驶时所受阻力大小为车和人总重力的0.05倍。一质量为40kg的人骑着该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率行驶，5s内行驶了15m，速度达到5m/s。已知重力加速度为g=10m/s2.该电动车以额定功率行驶能达到的最大速度为（ ）
A．5m/sB．6m/sC．7m/sD．8m/s
二、填空题(共0分)
6．判断下列结论是否正确，正确的在（ ）里打“√”，错误的在（ ）里打“×”
（1）某物体的速度加倍，它的动能也加倍。( )
（2）速度大的物体动能也大。( )
（3）两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。( )
（4）合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。( )
（5）物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。( )
（6）物体的动能增加，合外力做正功。( )
7．某人在空中某处将一质量为0.2kg的物体竖直向上抛出，物体经8s落地，其v-t图像如图所示，则物体抛出时的动能为______J，物体上升的最高点距抛出点______m，抛出点离地面的高度是______m。（不计空气阻力）
8．雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关，雨滴间无相互作用且雨滴质量不变。（重力加速度为g，球的体积）
（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为v，求这一过程中克服空气阻力所做的功_______。
（2）将雨滴看作半径为r、密度为的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力，其中ν是雨滴的速度，k是比例系数。则雨滴下落趋近的最大速度_______
9．甲、乙两物体质量之比m1∶m2=1∶2，它们与水平桌面间的动摩擦因数相同，在水平桌面上运动时因受摩擦力作用而停止。
(1)若它们的初速度相同，则运动位移之比为__________________；
(2)若它们的初动能相同，则运动位移之比为__________________。
10．在某次碰撞试验中，质量均为120吨的甲乙两火车头从长为6.4km的直轨道两端同时由静止开始以0.25m/s2加速度相向而行，以甲车的运动方向为正方向，则它们碰撞前瞬间甲车的速度v甲=__________m/s，乙车的速度v乙=__________m/s，此时两车的总动能为__________J。
三、实验题(共0分)
11．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，他们还找来了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、细沙。要完成该项实验，则：
（1）要顺利完成本实验，你认为还需要的实验器材是________________________；
（2）为了使细线对滑块的拉力是滑块受到的合力，应________________________；实验时，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，要满足________________________；
（3）在（2）的基础上，某同学测出滑块的质量M。往沙桶中装入适量的细沙，测出此时沙和沙桶的总质量m。让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距s，并根据纸带算出这两点速度的大小分别为v1与v2（v1< v2）。则实验要验证的数学表达式为∶ ________________________（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量，重力加速度为g）；
四、解答题(共0分)
12．如图所示，皮带在电动机的带动下保持恒定的速率v=4m/s顺时针运行，现将一质量为m=2kg的小物块（可视为质点）轻放在皮带左端点（A点）上，物块和皮带间的动摩擦因数μ＝0.5。若物块刚好在到达右端点（B点）时与皮带的速度相同，g取10m/s2，求：
（1）物块滑动的时间t；
（2）A、B两点间的距离L；
（3）物块运动过程中产生的热量Q。
13．如图，半径的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为和。在高的光滑水平平台上，一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，小物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数，重力加速度g取，，。求：
（1）弹簧存储的弹性势能；
（2）物体经过B点时，对圆弧轨道压力的大小；
（3）物体在轨道CD上运动的路程。（结果保留两位小数）
14．山区公路会有连续较长的下坡，常常会造成刹车失灵，会在长下坡公路边修建的表面是粗糙的碎石沙子的“避险车道”，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量m=2.0×103 kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v1=36 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”，此时速度表示数v2=72 km/h，然后冲上上坡的“避险车道”避险。（g取10 m/s2）
（1）求到达“避险车道”时汽车的动能；
（2）求汽车在下坡过程中所受的阻力；
（3）若“避险车道”是与水平面间的夹角为17°上坡，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移（sin 17°≈0.3）。（结果保留一位小数）
15．2022年元旦联欢会上，组织者设计了“弹魔方比距离”的游戏节目，距离大者为胜。如图所示，一名同学在水平桌面上把一魔方瞬间弹出，魔方以5m/s的初速度离开手指在桌面上滑动了0.75m掉在地上，已知桌面与魔方之间的动摩擦因数0.6，桌子高度，求：
（1）魔方离开桌面时的速度大小；
（2）落地点与弹出点之间的水平距离。
7.3.1 动能 动能定理 （备作业）（解析版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在平直的公路上，汽车由静止开始做匀加速运动。当速度达到vm后，立即关闭发动机滑行直至停止。v－t图像如图所示，汽车的牵引力大小为F1，摩擦力大小为F2，全过程中，牵引力做的功为W1，克服摩擦力做功为W2。以下关系式正确的是（ ）
A．F1：F2＝1：3
B．F1：F2＝4：3
C．W1：W2＝4：3
D．W1：W2＝1：3
【答案】B
【详解】
AB．设加速阶段汽车的位移为x1，全程汽车的位移为x2，由v-t图像所围的面积可知
对全程，根据动能定理，有
解得
故A错误，B正确；
CD．全程中汽车动能变化量为0，根据动能定理可知，牵引力做的功与克服摩擦力做的功相等，即
故CD错误。
故选B。
2．当前我国“高铁”事业发展迅猛，高铁运营的总里程超过4万公里，位居世界第一、一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平直轨道上由静止开始启动，其图像如图所示。已知在时间内为过原点的倾斜直线，在时刻恰好达到最大速度，以后做匀速直线运动。下述判断正确的是（ ）
A．在全过程中t1时刻的牵引力及输出功率都是最大值
B．0至t1时间内，列车一直做匀加速直线运动且功率恒定
C．t1至t3时间内，列车的平均速度等于
D．t1至t3时间内，列车牵引力做的功为
【答案】A
【详解】
A．由图像可知，0至t1时间内，列车做匀加速直线运动，牵引力不变，随着速度的增大，列车的输出功率增大，t1时刻输出功率达到最大，以后功率保持不变，由于速度继续增大，根据可知，F将要减小，t3时刻牵引力等于阻力，以后列车做匀速直线运动，所以t1时刻牵引力最大，输出功率也最大，故A正确；
B．0至t1时间内，由于牵引力不变，速度增大，所以输出功率不断增大，故B错误；
C．如果t1至t3时间内做的是匀变直线运动，则平均速度是，对应的图像如图中虚线所示，从包围面积可看出，实际位移要比虚线对应的位移大，所以，平均速度大于。
故C错误；
D．t1至t3时间内，根据动能定理得
变形得
故D错误。
故选A。
3．一质量为2kg的物体在一水平拉力作用下沿粗糙水平面做加速运动，在它的速度由0增大到3m/s的过程中，合外力对它做的功为（ ）
A．2JB．3JC．6JD．9J
【答案】D
【详解】
根据动能定理可知，合外力做功等于动能增量，即
故选D。
4．用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比。已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功时第一次的两倍，那么，第二次钉子进入木板的深度为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】
铁锤每次敲钉子时对钉子做的功等于钉子克服阻力做的功，由于阻力与深度成正比，可用阻力的平均值求功，据题意可得
，
解得
故A正确。
故选A。
5．如图所示为某品牌的电动车，质量为60kg，电动车行驶时所受阻力大小为车和人总重力的0.05倍。一质量为40kg的人骑着该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率行驶，5s内行驶了15m，速度达到5m/s。已知重力加速度为g=10m/s2.该电动车以额定功率行驶能达到的最大速度为（ ）
A．5m/sB．6m/sC．7m/sD．8m/s
【答案】D
【详解】
由题意，电动车行驶过程中受到的阻力为车人
设电动车的额定功率为，根据功能关系可得
解得
该电动车以额定功率行驶能达到的最大速度为
故选D。
二、实验题
6．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，他们还找来了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、细沙。要完成该项实验，则：
（1）要顺利完成本实验，你认为还需要的实验器材是________________________；
（2）为了使细线对滑块的拉力是滑块受到的合力，应________________________；实验时，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，要满足________________________；
（3）在（2）的基础上，某同学测出滑块的质量M。往沙桶中装入适量的细沙，测出此时沙和沙桶的总质量m。让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距s，并根据纸带算出这两点速度的大小分别为v1与v2（v1< v2）。则实验要验证的数学表达式为∶ ________________________（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量，重力加速度为g）；
【答案】 天平、刻度尺 平衡摩擦力 滑块的质量远大于沙和沙桶的质量
【详解】
（1）[1]要完成该实验还需要使用刻度尺测量距离并使用天平测出质量，故还需要的实验器材有天平、刻度尺；
（2）[2]若不平衡摩擦力滑块所受的合外力应为拉力减去摩擦力，要使细线对滑块的拉力是滑块受到的合力应先平衡摩擦力；
[3]对系统由牛顿第二定律得
滑块所受的实际拉力
得
只有沙和沙桶的总质量远远小于滑块质量时才会满足滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等；
（3）[4]根据动能定理，最终要验证的数学表达式为
三、解答题
7．如图所示，皮带在电动机的带动下保持恒定的速率v=4m/s顺时针运行，现将一质量为m=2kg的小物块（可视为质点）轻放在皮带左端点（A点）上，物块和皮带间的动摩擦因数μ＝0.5。若物块刚好在到达右端点（B点）时与皮带的速度相同，g取10m/s2，求：
（1）物块滑动的时间t；
（2）A、B两点间的距离L；
（3）物块运动过程中产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）物块在皮带上做匀加速运动，根据牛顿第二定律
解得
物块滑动的时间为
（2）物块从A点到B点，由动能定理可得
代入数据解得
（3）根据题意可知物块运动的位移为
x=L
皮带运动的位移为
由于摩擦产生的热为
8．如图，半径的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为和。在高的光滑水平平台上，一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，小物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数，重力加速度g取，，。求：
（1）弹簧存储的弹性势能；
（2）物体经过B点时，对圆弧轨道压力的大小；
（3）物体在轨道CD上运动的路程。（结果保留两位小数）
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】
解析
（1）由平抛运动规律，可得小物块在处的竖直方向速度为
解得
则小物块做平抛运动的初速度为
所以弹簧储存的弹性势能为
（2）小物块从水平平台抛出B点的过程，由动能定理有
经过B点时，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
由牛顿第三定律知，对轨道的压力大小为；
（3）因
物体沿轨道CD向上做匀减速运动，速度减为零后不会下滑，从B到上滑至最高点的过程，由动能定理有
代入数据可解得
9．山区公路会有连续较长的下坡，常常会造成刹车失灵，会在长下坡公路边修建的表面是粗糙的碎石沙子的“避险车道”，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量m=2.0×103 kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v1=36 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”，此时速度表示数v2=72 km/h，然后冲上上坡的“避险车道”避险。（g取10 m/s2）
（1）求到达“避险车道”时汽车的动能；
（2）求汽车在下坡过程中所受的阻力；
（3）若“避险车道”是与水平面间的夹角为17°上坡，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移（sin 17°≈0.3）。（结果保留一位小数）
【答案】（1）；（2）；（3）33.3m
【详解】
解析：
（1）根据公式
代入数据，解得
（2）由动能定理可得，汽车在下坡过程中有
代入数据，解得
（3）设向上运动的最大位移是，由动能定理可得
代入数据，解得
10．2022年元旦联欢会上，组织者设计了“弹魔方比距离”的游戏节目，距离大者为胜。如图所示，一名同学在水平桌面上把一魔方瞬间弹出，魔方以5m/s的初速度离开手指在桌面上滑动了0.75m掉在地上，已知桌面与魔方之间的动摩擦因数0.6，桌子高度，求：
（1）魔方离开桌面时的速度大小；
（2）落地点与弹出点之间的水平距离。
【答案】（1）4m/s；（2）2.35m
【详解】
(1)由动能定理
可得魔方离开桌面时的速度大小
(2)由
联立可得
则落地点与弹出点之间的水平距离
四、填空题
11．判断下列结论是否正确，正确的在（ ）里打“√”，错误的在（ ）里打“×”
（1）某物体的速度加倍，它的动能也加倍。( )
（2）速度大的物体动能也大。( )
（3）两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。( )
（4）合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。( )
（5）物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。( )
（6）物体的动能增加，合外力做正功。( )
【答案】 × × × √ × √
【详解】
(1)[1]动能的表达式为，物体的速度加倍，它的动能变为原来的4倍，故错误。
(2)[2]由动能的表达式，可知物体的动能大小与质量和速度大小有关，速度大的物体动能不一定大，故错误。
(3)[3]两质量相同的物体，若动能相同，其速度大小相等，但速度方向不一定相同，速度不一定相同，故错误。
(4)[4]根据动能定理知合力做功等于物体动能的变化，合力做功不等于零，由动能定理可知动能变化量不等于零，则物体的动能一定变化。故正确。
(5)[5]物体速度发生变化，合外力做功可以为零，如物体做匀速圆周运动，合外力做功为零，故错误。
(6)[6]动能定理的内容是合外力对物体做功等于物体的动能变化，则物体动能增加，合外力做正功，故正确。
12．某人在空中某处将一质量为0.2kg的物体竖直向上抛出，物体经8s落地，其v-t图像如图所示，则物体抛出时的动能为______J，物体上升的最高点距抛出点______m，抛出点离地面的高度是______m。（不计空气阻力）
【答案】 90 45 80
【详解】
[1]物体的初速度为 ，则物体抛出时的动能为
[2] 物体上升的最高点距抛出点
[3] 抛出点离地面的高度
13．雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关，雨滴间无相互作用且雨滴质量不变。（重力加速度为g，球的体积）
（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为v，求这一过程中克服空气阻力所做的功_______。
（2）将雨滴看作半径为r、密度为的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力，其中ν是雨滴的速度，k是比例系数。则雨滴下落趋近的最大速度_______
【答案】
【详解】
（1）[1]根据动能定理
解得
（2）[2]当雨滴所受阻力和重力平衡时，雨滴速度最大
又
解得
14．甲、乙两物体质量之比m1∶m2=1∶2，它们与水平桌面间的动摩擦因数相同，在水平桌面上运动时因受摩擦力作用而停止。
(1)若它们的初速度相同，则运动位移之比为__________________；
(2)若它们的初动能相同，则运动位移之比为__________________。
【答案】 1：1 2：1
【详解】
(1)[1]若初速度相等，因为且
它们与水平面间的摩擦因数相同，由
可得
根据匀变速运动位移与速度的关系有
可知与物体的质量无关，所以
(2)[2]若它们的初动能相同，则根据动能定理得
所以
15．在某次碰撞试验中，质量均为120吨的甲乙两火车头从长为6.4km的直轨道两端同时由静止开始以0.25m/s2加速度相向而行，以甲车的运动方向为正方向，则它们碰撞前瞬间甲车的速度v甲=__________m/s，乙车的速度v乙=__________m/s，此时两车的总动能为__________J。
【答案】 40
【详解】
[1][2]两车的初速度都为零，加速度大小都为0.25 m/s2，所以碰撞前瞬间两车的位移大小都为3.2 km，速度大小相等，都为
所以甲的速度为40 m/s，乙的速度为。
[3]两车的总动能为