2021-2022学年教科版(2019)必修第二册
4.3动能动能定理 达标作业(解析版)
1.用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中,重力做功-3J,拉力F做功8J,空气阻力做功-0.5J,则下列判断正确的是( )
A.物体的重力势能增加了4.5J
B.物体的重力势能减少了3J
C.物体的动能增加了4.5J
D.物体的动能增加了8J
2.在离水平地面高为h处斜向上抛一质量为m的物块,抛出时的速度为v0,当它落到水平地面时速度为v,用g表示重力加速度,则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于( )
A.mgh-mv2-mv02 B.mv2-mv02-mgh
C.mgh+mv02-mv2 D.mgh+mv2-mv02
3.如图所示,某同学设计了“探究功与动能变化的关系”的实验。当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时,橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条3条……橡皮筋重复实验时,设法使橡皮筋所做的功分别为2W、3W………这名同学按照实验要求正确规范操作,用一根橡皮筋拉伸长弹出小车,小车运动中获B得的最大速度为,接下来用三根同样的橡皮筋伸长将小车弹出,小车运动中获得的最大速度约为( )
A. B. C. D.
4.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
5.如图所示,某人把一个质量的小球从高处以角斜向上抛出,初速度,不计空气阻力,重力加速度。问:( )
A.人对球做的功是2.5J
B.从抛出到落地过程中重力对小球所做的功1.44J
C.小球落地时速度的大小v是12m/s
D.小球到达最高点的动能为0
6.如图所示,在竖直面内,一半径为R的光滑半圆轨道和水平轨道在B点相切,为圆弧轨道的直径。一小滑块从A点沿水平轨道向右运动经B点沿圆弧轨道恰好通过P点,最后落在A点。小滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g,不计空气阻力。则小滑块从A点运动时的初速度为( )
A. B. C. D.
7.如图甲所示,滑块以初速度v0=5m/s从A点开始沿水平地面向右滑行,经一段时间滑到与A相距为1m的B点。已知滑块与地面的摩擦因数μ与滑块到A点距离x的关系如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则滑块滑到B点时的速度大小为( )
A.1m/s B.2m/s C.3m/s D.4m/s
8.2020年2月9日晚,在东京奥运会女篮资格赛B组第三轮比赛中,我国女篮击败韩国队,取得了三战全胜的战绩。比赛中,运动员李梦某次从头顶投篮,已知篮球进入球框的速度大小为v,球框到地面的高度为H,李梦身高为h,重力加速度为g,篮球质量为m。若不计空气阻力,李梦在此次投球过程对篮球做的功约为( )
A. B.
C. D.
9.用如图所示的装置“探究做功与速度变化的关系”。实验中,必不可少的步骤是 ( )
A.平衡小车与木板间的摩擦力
B.测出小车的质量
C.测出橡皮筋的伸长量
D.改变橡皮筋条数后将小车从同一位置释放
10.如图,飞机距离水平地面的高度为H,在水平方向以速度v0匀速飞行,到达山坡底端正上方时释放一箱质量为m的救援物资,救援物资打在山坡上的A点,A点的高度为h。不考虑空气阻力的影响,则( )
A.这箱物资在空中飞行的时间为
B.这箱物资落到A点时的动能为mg(H-h)
C.A点距山坡底端的水平距离为
D.山坡的倾角θ满足tanθ=
11.由于空气阻力的影响,炮弹实际飞行的轨迹并不是抛物线,而是“弹道曲线”,如图中实线所示。图中的虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹,即抛物线轨迹。O、a、b、c、d为弹道曲线上的五个点,其中O点为发射点,d点为落地点,b点为轨迹的最高点,a点和c点为轨迹上距地面高度相等的两个点。下列说法中正确的是( )
A.炮弹到达b点时的速度为零
B.炮弹到达b点时的加速度为零
C.炮弹到达b点时的加速度为重力加速度g
D.炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度
12.利用如图1所示的实验粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管水平放置,内部截面积为S。管内塞有潮湿的小棉球,其质量为m,与B端的距离为x。实验者从玻璃管的A端均匀吹气,棉球从B端飞出,落地点为C。测得C点与B端的水平距离为l,棉球下落高度为h。多次改变x,测出对应的l,画出l2-x的图像如图2所示,图线的斜率为k。不计棉球与管壁的摩擦,不计空气阻力。下列选项正确的是( )
A.实验中小棉球在玻璃管中做匀速运动
B.获取图2中各组数据时可以改变每次吹气的压强
C.由题中数据可求得小棉球到达B端的速度为
D.由于人吹气使小棉球两侧产生的压强差为
13.周日海滨,某同学向海中投掷一小石子,石子在空中画出一条优美的抛物线落入海水中,若不计空气阻力,下述说法正确的是( )
A.石子在空中只受重力作用
B.石子在空中受重力和手给它的推力
C.石子在空中运动过程中,速度方向不断变化
D.石子在空中运动过程中,动能大小保持不变
14.如图所示,竖直面内有一半径为R的光滑圆轨道固定在水平面内,在大圆的最底部有一小球处于静止状态,小球半径远小于R。现给小球一初速度使其运动,若要求小球不脱离轨道,则小球获得的初速度可能是(重力加速度大小为g)( )
A. B. C. D.
15.一质量为m的物体自倾角为的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为,向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为。已知,重力加速度大小为g。则( )
A.物体向上滑动的距离为
B.物体向下滑动时的加速度大小为
C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
16.如图所示,竖直平面内的轨道由直轨道AB和圆弧轨道BC组成,小球从斜面上A点由静止开始滑下,滑到斜面底端后又滑上一个半径为R=0.4m的圆轨道,
(1)若接触面均光滑。小球刚好能滑到圆轨道的最高点C,求斜面高h;
(2)若已知小球质量m=0.1kg,斜面高h=2m,小球运动到C点时对轨道压力为mg,求全过程中摩擦阻力做的功。
17.2021年4月23日,首届成都国际工业博览会轨道交通馆内,一辆外形炫酷的新一代高速磁悬浮列车吸引不少眼球,这是我国研制的时速600公里新一代自主知识产权的高速磁浮列车,填补了航空与高铁速度的空白,如图所示。在某次制动性能测试中,列车先在平直轨道上以额定功率P由静止启动,经时间t达到最大速度v,之后匀速率进入水平面内的圆形转弯轨道。已知列车质量为m,运动中阻力恒定,重力加速度为g。
(1)求列车由静止开始加速至最大速度v的过程通过的路程x;
(2)为了使列车以速率D无侧向挤压通过弯轨道,轨道向内侧倾斜,倾斜角度为θ,求圆形轨道的设计半径r。
参考答案
1.C
【详解】
AB.重力做功等于重力势能的变化量,重力做功-3J,重力势能增大了3J,AB错误;
CD.合力做功等于动能的增加量,合力做功等于各个分力做的功,总功为
故动能增加4.5J,C正确D错误。
故选C。
2.C
【详解】
对物块从刚抛出到落地的过程,由动能定理可得
解得
故C正确,ABD错误。
故选C。
3.B
【详解】
设用一根橡皮筋时对小车做功为W,则三根时对小车做功为3W,则
解得
故选B。
4.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。
5.A
【详解】
A.人对球做的功全部转化球的动能,即有
B.由于不计空气阻力,小球在运动过程中只有重力做功,机械能守恒,重力对小球所做的功为
B错误;
C.小球整个运动过程中, 由动能定理可得
代入数据,解得
C错误;
D.因为小球在最高点时,水平方向还有速度,故其动能不为0,D错误。
故选A。
6.C
【详解】
小滑块沿圆弧轨道恰好通过P点,此时重力提供向心力,即
解得
从P点到A点小滑块做平抛运动,竖直方向
水平方向
联立得
小滑块从A点到P点过程中,由动能定理得
解得
故选C。
7.D
【详解】
根据动能定理
解得
解得
故选D。
8.D
【详解】
从李梦投球到球入框的过程中,对篮球,根据动能定理
解得
故选D。
9.D
【详解】
本实验中用改变橡皮筋的数量来改变做功,再根据打出的纸带测量速度即可,最后得出的是比值关系,不需要测出小车的质量和橡皮筋的伸长量,同时也不需要测出木板的倾角,只需要将小车从同一位置释放即可,ABC错误,D正确。
故选D。
10.C
【详解】
A.由
可得这箱物资在空中飞行的时间为
故A错误;
B.不考虑空气阻力的影响,只有重力做功,所以有
可得
故B错误;
C.A点距山坡底端的水平距离即为物资的水平位移,则有
故C正确;
D.山坡的倾角θ满足
故D错误。
故选C。
11.D
【详解】
A.炮弹在最高点竖直方向上的速度为零,水平方向上的速度不为零,故炮弹在b点速度不为零,故A错误;
BC.在b点受水平方向的空气阻力和竖直方向的重力作用,二力合力不为零且大于重力,故加速度不为零,也不等于重力加速度g,故BC错误;
D.由于空气阻力一直做负功,所以根据动能定理可知经过a点时的速度大于经过c点时的速度,故D正确。
故选D。
12.D
【详解】
A.球收到气压给的水平向右的力,而在水平方向只受到这一个力,所以小球不能平衡,所以不是做匀速运动,故A错误;
B.2是的图像关系,所以其他因素应保持不变,所以不能改变每一次吹气的压强,故B错误;
C.球从B端飞出后做平抛运动,根据平抛运动的公式
可求出
故C错误;
D.大气压强为,始终为,对棉球从静止到B点的运动过程列动能定理有
代入可得
所以有
则
所以
故D正确。
故选D。
13.AC
【详解】
AB.不计空气阻力,则石子在空中只受重力作用,A正确,B错误;
C.石子在空中运动过程中做曲线运动,则速度方向不断变化,C正确;
D.石子在空中运动过程中,只有重力做功,石子机械能保持不变,动能一直增大,重力势能减小,D错误。
故选AC。
14.ABCD
【详解】
最高点的小球恰能通过最高点,则
根据动能定理得
解得
若不通过四分之一圆周,根据动能定理有
解得
所以
或
故选ABCD。
15.BC
【详解】
AC.物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有
物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有
整理得
;
A错误,C正确;
B.物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有
求解得出
B正确;
D.物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有
物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有
由上式可知
a上 > a下
由于上升过程中的末速度为零,下滑过程中的初速度为零,且走过相同的位移,根据公式
则可得出
D错误。
故选BC。
16.(1)1m;(2)-0.8J
【详解】
(1)小球刚好到达C点,重力提供向心力,由牛顿第二定律得
从A到C过程机,由动能定理得
解得
(2)在C点,由牛顿第二定律得
从A到C 过程,由动能定理得
解得
17.(1);(2)
【详解】
(1)当机车达到最大速率时,牵引力等于阻力,则机车的额定功率
对从静止开始的加速过程应用动能定理
联立得
(2)在弯轨道处,机车做匀速圆周运动,所受向心力为
受力分析如图所示,可知向心力由重力与弹力的合力来提供
得
联立可得