4.3动能 动能定理 同步课时练-2020-2021学年高一下学期物理粤教版必修第二册（word含答案）

2020-2021学年粤教版必修第二册高一下册第四章4.3动能 动能定理同步课时练
一、单选题
1．用起重机把质量为2.0×103kg的物体匀速地提高了5m，物体的合力做功为（　　）
A．1.0×102J B．-1.0×102J C．2.0×102J D．0
2．如图所示，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球在空中达到的最高点高度为h，在最高点时的速度为v，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．运动员踢球时对足球做功mv2 B．足球上升过程重力做功mgh
C．运动员踢球时对足球做功mgh+mv2 D．足球上升过程克服重力做功mgh+mv2
3．如图所示，质量均为m=1kg的小物块A和长木板B叠放在一起，以相同的速度v0=5m/s在光滑水平面上向右匀速运动，A、B间的动摩擦因数μ=0.25。给长木板B一个水平向左的力，且保持力的功率P=10W不变，经过一段时间，A开始相对于B运动。则这段时间内小物块A克服摩擦力做的功为（g取10m/s2）（　　）
A．12.5 J B．10.5 J C．2 J D．0J
4．若机车在运行过程中所受的阻力大小始终不变，在某一段直线轨道上匀加速运动，达到最大功率后保持功率恒定直到达最大速度的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．机车达到最大速度时牵引力最小
B．机车一直匀加速运动直到最大速度
C．匀加速过程中任意相等时间内牵引力做功相等
D．在功率恒定的加速阶段，相等时间内机车动能变化相同
5．物体在水平拉力和恒定摩擦力的作用下，在水平面上沿直线运动的v-t关系如图所示，已知第1秒内合外力对物体做功为W1，摩擦力对物体做功为W2，则（　　）
A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W1，摩擦力做功为4W2
B．从第4秒末到第6秒末合外力做功为0，摩擦力做功也为0
C．从第5秒末到第7秒末合外力做功为W1，摩擦力做功为W2
D．从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75W1，摩擦力做功为1.5W2
6．质量为m的物体在水平面上，只受摩擦力作用，以初动能E0做匀变速直线运动，经距离d后，动能减小为，则（　　）
A．物体与水平面间的动摩擦因数为
B．物体再前进便静止
C．物体滑行距离d所用的时间是滑行后面距离所用时间的倍
D．若要使此物体滑行的总距离为3d，其初动能应为3E0
7．如图，用同种材料制成的一个轨道ABC，AB段为四分之一圆弧，半径为R，水平放置的BC段长为R。一个物块质量为m，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C端停止，物块在AB段克服摩擦力做功为（　　）
A．μmgR B．（1-μ）mgR C．πμmg D．mgR
8．如图所示，质量为m的小球（可视为质点）用长为L的细线悬挂于O点，自由静止在A位置。现用水平力F缓慢地将小球从A位置拉到B位置后静止，此时细线与竖直方向夹角为，细线的拉力为T1，然后放手让小球从静止返回，到A点时细线的拉力为T2，重力加速度为g，则（　　）
A．从A到B，拉力F做的功为
B．
C．从B到A的过程中，小球受到的合力大小不变
D．从B到A的过程中，小球重力的瞬时功率一直增大
9．如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体，电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H。则在这段过程中，下列说法或表达式正确的是（　　）
A．对物体，动能定理的表达式为，其中WN为支持力的功
B．对物体，动能定理的表达式为W合 =0 ，其中W合为合力的功
C．对物体，动能定理的表达式为，其中WN为支持力的功
D．对电梯，其所受合力做功为
10．如图所示，某一斜面的顶端到正下方水平面点的高度为，斜面与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的点停下，如果将斜面改成，仍然将小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的停下，已知物块与斜面及水平面的动摩擦因数相同，则（　　）
A．点在点的左侧 B．与点重合
C．在点的右侧 D．数据不足无法确定
二、多选题
11．如图，质量为m的物块上端连接一根轻弹簧，恰好静止在倾角为30°的固定斜面上。现在弹簧上端施加沿斜面向上的缓慢变大的拉力，弹簧伸长L时开始运动；当物块开始运动时保持拉力不变并将物块向上缓慢移动距离L，整个过程拉力做的功为，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　）
A．物块缓慢运动时，拉力
B．物块缓慢运动时，弹簧弹力
C．整个过程克服摩擦力做的功为
D．弹簧的弹性势能增量为
12．如图所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车在平直的公路上由静止开始加速行驶，经过时间t，前进了距离d，达到最大速度vmax，设此过程中电动机功率恒为额定功率P，受的阻力恒为f，则此过程中电动机所做的功为（　　）
A．fvmaxt B．Pt C． D．
13．2022年北京冬奥会将在北京和张家口举行，北京将成为历史上第一个既举办过夏季奥运会又举办过冬季奥运会的城市。图示为某滑雪运动员训练的场景，运动员以速度v1=10m/s沿倾角=37°，高H=I5m的斜面甲飞出，并能无碰撞地落在倾角β=60°的斜面乙，上，顺利完成飞越。将运动员视为质点，忽略空气阻力，已知重力加速度g= 10 m/s2（sin37° = 0. 6，cos37° = 0.8）。以下说法正确的是（　　）
A．运动员落至斜面乙时的速率为16 m/s
B．斜面乙的高度为7.2 m
C．运动员在空中飞行时离地面的最大高度为20m
D．两斜面间的水平距离约为l1.1 m
14．如图所示是做匀变速直线运动的质点在0~6s内的位移—时间图线，则（　 　）
A．0~3s，合外力对质点做正功
B．3~6s，合外力对质点做负功
C．1~5s，合外力对质点不做功
D．前5s内，合外力对质点做负功
15．一辆汽车在平直的路面上发动机以恒定功率由静止开始行驶，设所受阻力大小不变，其牵引力F与速度v的关系如图所示（纵坐标单位为×10N，横坐标单位4为m/s），加速过程在图中B点结束，所用的时间t=10s，经历的路程s=60m，10s后汽车做匀速运动。由以上数据可知（　　）
A．汽车的质量为8.0×104kg
B．汽车所受的阻力大小为1.0×104N
C．汽车运动过程中发动机功率为1.0×105W
D．汽车的速度为5.0m/s时其加速度为2.0m/s2
16．如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端，现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为f，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x，在这个过程中，以下结论正确的是（　　）
A．小物块到达小车最右端时具有的动能为
B．摩擦力对小车做的功为
C．小物块克服摩擦力所做的功为
D．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
三、实验题
17．某学习小组利用气垫导轨装置来探究“做功与物体动能改变的关系”，图示为实验装置示意图。利用气垫导轨上的光电门可测出滑块上的细窄挡光片经过时的挡光时间。重力加速度为，气垫导轨水平放置，不计滑轻和导轨摩擦。实验步骤如下：
A．测出挡光片的宽度为，滑块与挡光片的质量为；
B．轻细线的一端固定在滑块上，另一端绕过定滑轮挂上一砝码盘， 盘和砝码的总质量为，细绳与导轨平行；
C．让滑块静止放在导轨左侧的某一位置，测出挡光片到光电门的距离为；
D．释放滑块，测出挡光片经过光电门的挡光时间为；
E．改变砝码的质量，保证滑块每次都在同一位置由静止释放，光电门可测得对应的挡光时间。
（1）滑块经过光电门时速度的计算式______（用题目中所给的字母来表达）；
（2）细线的拉力做功的表达式为______，滑块的动能改变的表达式为______（用题目中所给的字母来表示）。
18．如图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M＝200.0 g，钩码的质量为m＝10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电。
（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到______________。
（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图所示。选择某一点为O，依次每隔4 个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“5”时小车的速度v5＝________m/s，打出计数点“7”时小车的速度v7＝________m/s。（结果均保留2位有效数字）
（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g＝10m/s2，则从计数点“5”到计数点“7”拉力对小车做的功W＝________J，小车动能的变化量ΔEk＝____________（用题中字母表示）。
四、解答题
19．如图所示，AB为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道的B点与水平地面相切，其半径为R，质量为m的小滑块由A点静止释放，求：
（1）小滑块滑到最低点B时的速度大小；
（2）小滑块刚到达最低点B时，对轨道压力大小；
（3）若BC段为粗糙水平面，长为s，小滑块运动到C点时刚好静止，则滑块与地面间的动摩擦因数为多少？
20．某兴趣小组遥控一辆玩具车，使其在水平路面上由静止启动，在前2 s内做匀加速直线运动，2 s末达到额定功率，2 s到14 s保持额定功率运动，14 s末停止遥控，让玩具车自由滑行，其v-t图像如图所示。可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变，已知玩具车的质量为m=1 kg，（g取10 m/s2），
（1）求玩具车所受阻力大小f；
（2）问玩具车在4 s末牵引力的瞬时功率P？
（3）问玩具车整个运动过程的位移大小？
21．如图所示，遥控电动赛车(可视为质点)从A由静止出发，经过时间t后关闭电动机，赛车继续前进至B点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道，通过轨道最高点P后又进入水平轨道CD上。已知赛车在水平轨道AB部分和CD部分运动时赛车受到的阻力与车重之比k=0.2，赛车的质量m=0.4kg，通电后赛车的电动机以额定功率P=4W工作，轨道AB的长度L=4m，圆形轨道的半径R=0.32m，空气阻力可以忽略，重力加速度g=10m/s2。某次比赛，要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又要在CD轨道上运动的路程最短。求：
(1)赛车在CD轨道上运动的最短路程；
(2)赛车电动机工作的时间。
参考答案
1．D
【详解】
物体匀速上升，则动能变化为零，根据动能定理可知，合外力的功为零。
故选D。
2．C
【详解】
AC．对于足球，根据动能定理
解得运动员对足球做功
A错误C正确；
BD．足球上升过程重力做功
足球上升过程中克服重力做功
BD错误。
故选C。
3．B
【详解】
A开始相对于B运动时，二者之间是滑动摩擦力，并且加速度相同，有
解得
此时两物体的速度为
对A，根据动能定理得
解得
物块A克服摩擦力做的功为10.5J。
故选D。
4．A
【详解】
AB．当功率达到额定功率后，机车的功率就不能增大，要增大速度，则要减小牵引力，当牵引力等于阻力时，机车速度达到最大值，所以机车匀加速运动过程达不到最大速度，A正确，B错误；
C．匀加速过程中任意相等时间内汽车的位移不同，则牵引力做功不相等，选项C错误；
D．由动能定理可得
在任意相等时间内s不同，ΔEk不同，则动能增量不相等，选项D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．由题第1秒内合外力对物体做功为W1，从第1秒末到第3秒末动能变化等于0，则合外力做功为0，其位移为第1秒内位移的4倍，则摩擦力做功为4W2，故A错误。
B．第1秒内，根据动能定理得：
摩擦力做功
从第4秒末到第6秒末合外力做功
路程为
摩擦力做功
Wf=-fs=-2f=W2
故B错误。
C．从第5秒末到第7秒末，合外力做功
摩擦力做功
故C错误，
D．从第3秒末到第4秒末，合外力做功
摩擦力做功
Wf=-f×3=1.5W2
故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．根据动能定理得：
解得
故A错误；
B．设物体再前进s便停止，由动能定理得：
解得
故B错误；
C．利用平均速度，初速度为v0，那么滑行d之后速度为，平均速度为，后面滑行 距离，平均速度为，用距离除以平均速度
可得到两者所用时间关系，物体滑行距离d所用的时间是滑行后面距离所用时间的倍，故C正确；
D．若要使此物体滑行的总距离为3d，根据动能定理得：
-μmg?3d=0-Ek0
解得初动能为：
Ek0=2E0
故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
设物块在AB段克服摩擦力做功为Wf，从A到C由动能定理可得
整理可得
故选B。
8．B
【详解】
A．从A到B根据动能定理应有
可得
故A错误；
B．小球在B位置受重力、拉力、和F的作用，有几何关系得细线的拉力为
由动能定理可得
且
可得
故B正确；
C．从B到A的过程中，小球做圆周运动，速度越来越大，故合力增大，故C错误；
D．在B点，速度为零，重力的功率为零，在最低A点，重力与速度垂直，重力的功率为零，所以从B到A的过程中，小球重力的瞬时功率先增大后减小，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
AC．对物体，动能定理的表达式为
其中WN为支持力的功，选项A错误，C正确；
B．对物体，动能定理的表达式为
其中W合为合力的功，选项B错误；
D．对电梯，其所受合力做功为
选项D错误。
故选C。
10．B
【详解】
设斜面倾角为，运动到与O点相距x时停止，对木块运动的整个过程，根据动能定理得
解得
可知，x与斜面倾角没有关系，ACD错误，B正确。
故选B。
11．BD
【详解】
AB．物块恰好静止在斜面上，则此时物块受到的最大静摩擦力与重力沿斜面向下的分力平衡，有
弹簧伸长L时物块开始运动，弹簧弹力为
此时拉力
故A错误，B正确；
C．整个过程克服摩擦力做的功为
故C错误；
D．设克服弹簧弹力做功为，根据动能定理
则
则弹簧弹性势能增加了，故D正确。
故选BD。
12．ABD
【详解】
B．电动机功率恒为额定功率P，此过程中电动机所做的功为
所以B正确；
AC．当牵引力等于阻力时加速度为0，汽车达到最大速度，则
电动机所做的功为

所以A正确；C错误；
D．由动能定理可得
解得
所以D正确；
故选ABD。
13．AB
【详解】
A．将速度v1沿水平和竖直方向分解
，
运动员恰能无碰撞地落在斜面乙顶端，说明运动员此时的速度方向恰好沿着斜面乙向下，设为，将沿水平和竖直方向分解
，
解得
，
故A选项正确；
B．设斜面乙的高度为，对运动员从斜面甲运动到斜面乙的过程分析，由动能定理得：
解得：，故B选项正确；
C．当运动员竖直方向的速度减为零时，距离地面达到最大高度
故C选项错误；
D．设运动员在空中运动的时间为t，由竖直方向运动规律得：
水平方向运动规律得：
故D选项错误。
故选AB。
14．CD
【详解】
因为s-t图像的斜率等于速度，可知
A．0~3s，质点的速度减小，动能减小，则合外力对质点做负功，A错误；
B．3~6s，质点的速度增加，动能增大，则合外力对质点做正功，B错误；
C．由对称可知，第1s和第5s的速度相同，则1~5s，动能不变，则合外力对质点不做功，C正确；
D．前5s内，质点速度减小，则动能减小，合外力对质点做负功，D正确。
故选CD。
15．BC
【详解】
BC．由图像可知，10s后汽车做匀速运动，牵引力等于摩擦力，匀速速度 ，汽车的功率
BC正确；
A．加速过程，由动能定理，得
解得
A错误；
D．当汽车的速度为5.0m/s时，设车的加速度a，根据牛顿第二定律
解得
D错误。
故选BC。
16．AD
【详解】
A．当小物块到达小车最右端时，小物块发生的位移为l+x，根据动能定理应有：小物块到达小车最右端时具有的动能
故A正确；
B．根据功的计算公式，摩擦力对小车做的功为
故B错误；
C．根据功的计算公式，小物块克服摩擦力所做的功为
故C错误；
D．对小车，根据动能定理应有：小车具有的动能
故D正确。
故选AD。
17． mgx
【详解】
(1)[1]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，可知小物块经过光电门时速度的大小是
(2)[2][3]由题意可知，砝码的质量远小于滑块的质量，则对滑块有
对滑块牛顿第二定律
解得
细线的拉力约等于重力，拉力做功则即为盘和砝码对应重力做的功，即mgx，滑块的动能改变表达为
18．小车做匀速运动 0.41 0.50 9.16×10-3
【详解】
（1）[1] 挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到小车做匀速运动，摩擦力达到平衡。
（2）[2]相邻两个计数点的时间间隔为
计数点“5”时小车的速度
[3] 小车的加速度
则 点“7”时小车的速度
（3）[4] 从计数点“5”到计数点“7”拉力对小车做的功
[5] 小车动能的变化量
19．（1）；（2）3mg；（3）
【详解】
(1)由
可得
(2)由牛顿第二定律
得
(3)滑块在水平面上运动时，水平方向只受摩擦力，由动能定理
得
20．（1）1.5 N；（2）9 W；（3）78m
【详解】
（1）设车在14 s至18秒的加速度大小为a2，由图像可知，
-a2=m/s2
解得a2=1.5 m/s2 ，对车受力分析以及结合牛顿第二定律可得
f=ma2
解得f=1.5 N。
（2） 设车在前2 s内的加速度大小为a1，由图像可知
a1==1.5 m/s2
设车所受牵引力大小为F、额定功率为P额，则由牛顿第二定律可得
F-f=ma1
据题意2 s末达到额定功率，由图像可知2 s末车的速率v=3m/s，则有
P额=Fv
此后车以额定功率运动，故4 s末牵引力的瞬时功率P4=P额,解得P4=9 W。
（3）车在2 s到10 s内做加速度减小的加速运动，设本段位移为s2，该过程由动能定理得
解得s2=39 m；由图像可知前2 s内的位移
s1=×3×2 m=3 m
车在10 s到14 s内的位移
s3=6×4 m=24 m
车在14 s至18秒的位移
s4= ×4×6 m=12m
则车整个运动过程的位移大小
= 78 m
21．(1)4m；(2)1.6s
【详解】
(1)设赛车恰好过P点时速度为v1，由重力作为向心力
设赛车在CD轨道上运动的最短路程为x，由动能定理可得
联立解得
x=4m
(2)设赛车电动机工作的时间为t，从A到P过程由动能定理可得
代入数据解得
t=1.6s