2.1动能的改变同步练习题2021-2022学年鲁科版高中必修二物理(Word版含答案)

2.1动能的改变同步练习题2021-2022学年鲁科版高中必修二物理
一、单选题
如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为，圆环在处时弹簧竖直且处于原长．将圆环从处静止释放，到达处时速度为零．若圆环在处获得沿杆向上的速度，恰好能回到已知，是的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为，则下列说法正确的是
A. 下滑过程中，环受到的合力不断减小
B. 下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为
C. 从到过程，弹簧对环做功为
D. 环经过时，上滑的速度小于下滑的速度
若物体在运动过程中受到的合外力不为零，则
A. 物体的动能不可能总是不变的 B. 物体的加速度一定变化
C. 物体的速度方向一定变化 D. 物体所受合外力做的功可能为零
在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力推这一物体，作用一段时间后换成相反方向的水平恒力推这一物体，当恒力作用的时间与恒力作用的时间相等时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为，则在整个过程中，恒力、做的功分别为
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
将三个木板、、固定在墙角，木板与墙壁和水平地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中与底边相同，和高度相同。现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均相同。在这三个过程中，下列说法不正确的是
A. 沿着下滑到底端时，物块的速度最大
B. 沿着和下滑到底端时，物块的速率不同，沿着和下滑到底端时，物块的速率相同
C. 物块沿着下滑到底端的过程中，产生的热量最多
D. 物块沿着和下滑到底端的过程中，产生的热量是一样多的
一质量为的滑块，以的初速度在光滑的水平面上向左滑行。从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变成向右，大小仍为。在这段时间里水平力对物体所做的功是
A. B. C. D. 无法确定
如图所示，某滑草场有两个坡度不同的斜草面和均可看作斜面。质量不同的甲、乙两名游客先后乘坐同一滑草板从点由静止开始分别沿和滑下，最后都停在水平草面上，斜草面和水平草面平滑连接，滑草板与草面之间的动摩擦因数处处相同，下列说法正确的是
A. 甲沿斜面下滑的时间比乙沿斜面下滑的时间长
B. 甲、乙在斜面上下滑过程中合外力冲量相同
C. 甲沿斜面下滑过程中克服摩擦力做的功比乙的大
D. 甲、乙最终停在水平草面上的同一位置
如图，质量为、长度为的小车静止在光滑的水平面上，质量为的小物块可视为质点放在小车的最左端。现用一水平恒力作用在小物块上，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，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为，则小物块从静止开始滑到小车最右端的过程中
A. 小车的动能增加
B. 小物块的动能增加
C. 小物块克服摩擦力所做的功为
D. 小物块和小车组成的系统产生的热量为
如图所示，随着景区设施的完善，旅游也不那么辛苦了。游客上山可以坐电梯直达山顶，下山可以利用景区的自然落差乘坐溜索无动力溜过峡谷，惊险刺激的同时也能欣赏美景。下列说法正确的是
A. 坐电梯上山时，从山脚到山顶的过程中只有重力势能改变，动能不变
B. 坐电梯上山时，从山脚到山顶，每个人重力势能的改变量都相同，与参考平面无关
C. 坐溜索下山时，刚开始速度越来越大，主要是因为重力势能减少了
D. 坐溜索下山时，重力所做的功一定等于动能的增量
年俄罗斯世界杯于年月日至月日在俄罗斯举行，这是世界杯首次在俄罗斯境内举行。世界杯上众星云集，其中葡萄牙球星罗是众多球迷喜欢的偶像，在比赛中，他对静止在草地上的足球质量为一脚怒射，足球以的速度直奔球门，过程中离地高度最大为，则在足球从静止到最大高度过程中，下列说法正确的是
A. 脚对足球做功为
B. 足球对罗的脚不做功
C. 足球在空中运动过程中机械能守恒
D. 足球的动能减少量等于克服重力做功与克服阻力做功之和
将的物体从沙坑表面上方处由静止释放，经一段时间后，物体落入沙坑，测得落入沙坑的深度为。若忽略空气阻力，取，则物体克服沙坑的阻力所做的功为
A. B. C. D.
二、填空题
一个质量为的弹性小球，在光滑水平面上以的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同。则碰撞前后小球速度变化量的大小__________，碰撞过程中墙对小球做功的大小___________。
在距地面高处，以的速度抛出一质量为的物体，不计空气阻力。取，求：
抛出时人对物体做功为多少
自抛出到落地，重力对物体做功为多少
落地时物体的动能是多少
某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
摆好实验装置如图所示．
将质量为的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．
在质量为、、的三种钩码中，他挑选了一个质量为的钩码挂在拉线的挂钩上．
释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．
在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：
第一个点到第个点的距离为．
打下第点时小车的速度大小为该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为________，小车动能的增量为________．
此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是：________________________________________。
三、实验题
某同学利用如图所示的装置验证动能定理，已知空气阻力不计，测量步骤如下：
将小物块在一条橡皮筋的作用下从某一位置弹出，小物块沿粗糙的水平桌面直线滑行，之后滑离水平桌面，平抛落至水平地面上，标记出小物块的弹出位置和在水平地面上的落点；
在钉子上分别套上完全相同的条、条、条橡皮筋，将小物块每次都从步骤中的同一位置弹出，重复步骤，标记出小物块在水平地面上的落点、、；
测量相关数据，进行数据处理。
为求出小物块滑离水平桌面时的速度，需要测量下列物理量中的________填正确答案标号。
A.橡皮筋的原长 橡皮筋的伸长量
C.桌面到地面的高度 小物块平抛过程的水平距离
请用中测得的物理量表示小物块滑离水平桌面时的动能_____小物块的质量为，重力加速度为。
将几次实验中橡皮筋对小物块做的功分别记为、、，小物块平抛过程的水平距离分别记为、、，若不能忽略水平桌面与小物块间摩擦力做的功，则以橡皮筋对小物块做的功为纵坐标，以小物块平抛过程水平距离的平方为横坐标描点作图，得到的图象为图中的________填正确答案标号。
图甲所示的实验装置可以完成：
A.实验一：探究小车速度随时间变化规律； 实验二：探究加速度与力、质量的关系；
C.实验三：探究拉力做功与小车动能变化的关系； 实验四：研究钩码和小车组成系统的动能定理．
利用图甲装置分别完成上述实验时，不需要平衡摩擦力的实验是________，不需要满足砝码和砝码盘总质量远小于小车质量的实验是________均从“”中选择填写每空分
图乙为某实验小组正确操作后得到的纸带，已知实验所用电源的频率为，相邻计数点间距离已在图乙中标出，相邻计数点间还有个点未画出．根据纸带可求出计时器打点时的速率为________，小车的加速度大小为________结果保留两位有效数字每空分
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据圆环的运动情况分析下滑过程中加速度的变化，来判断合力的变化。研究圆环从处由静止开始下滑到和在处获得一竖直向上的速度，恰好能回到两个过程，运用动能定理列出等式求解；研究圆环从处由静止开始下滑到过程和圆环从处上滑到的过程，运用动能定理列出等式，可比较上滑和下滑经过点时速度的大小。
本题要能正确分析小球的受力情况和运动情况，对物理过程进行受力、运动、做功分析，这是解决问题的根本方法，掌握动能定理的应用，注意研究过程的选择。
【解答】
A.圆环从处由静止开始下滑，初速度为零，到达处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，所以加速度先减小至零，后反向增大，则合力先减小后增大，故A错误；
B.圆环从处由静止开始下滑到过程，由动能定理得：
在处获得一竖直向上的速度，恰好能回到，运用动能定理列出等式
联立解得：，所以产生的热量为，故B错误；
C.从到过程，由动能定理得，，
联立解得：弹簧对环做功为，故C正确；
D.研究圆环从处由静止开始下滑到过程，运用动能定理列出等式
研究圆环从处上滑到的过程，运用动能定理列出等式
。
即得。
由于，所以有，则环经过时，上滑的速度大于下滑的速度，故D错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
物体在运动过程中所受到的合外力不为零，根据合力是否做功，分析动能是否变化．根据牛顿第二定律分析加速度和速度是否变化．
本题考查对运动和力关系的理解，采用举例的方法做抽象性的问题是常用方法．
【解答】
、物体在运动过程中所受到的合外力不为零，若合力总与速度垂直，合力不做功，由动能定理得知物体的动能不变，比如匀速圆周运动。故A错误，故D正确。
B、物体在运动过程中所受到的合外力不为零，合力可能不变，也可能变，则加速度可能不变，也可能变。故B错误。
C、力是改变物体速度的原因，合力不为零，物体的速度一定改变，但方向不一定改变。故C错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：设加速的末速度为，匀变速的末速度为，由于加速过程和匀变速过程的位移相反，又由于恒力作用的时间与恒力作用的时间相等，根据平均速度公式有
解得
根据动能定理，加速过程
匀变速过程
根据题意
故
故选B．
推力作用时，物体加速前进；推力作用时，物体先减速前进，后加速后退，整个过程加速度不变，为匀变速运动．
设加速的末速度为，匀变速的末速度为，根据平均速度公式可以求出与的关系；然后可根据动能定理求出恒力、做的功．
本题关键在于选用平均速度公式求解出加速过程的末速度和匀变速过程的末速度，然后根据动能定理列式求解．
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题应根据动能定理求解，只要正确对物体受力分析，分别求出各力做功的代数和，即可比较速度的大小。
通过本题求克服摩擦力做功可推得一个重要的结论：物体从斜面下滑到底端的过程中，克服摩擦力做的功与沿水平面滑动到与斜面底端相同距离时克服摩擦力做的功相同。
【解答】
对物块从高为的斜面上由静止滑到底端时，根据动能定理有：，其中为物块克服摩擦力做的功，因滑动摩擦力为：，所以物块克服摩擦力做的功为：，由图可知，为斜面底边长，可见，物体从斜面顶端下滑到底端时，克服摩擦力做功与斜面底端长度成正比；
因沿着和下滑到底端时，物体克服摩擦力做功相同，沿着重力做功大于沿重力做功，根据式得知，沿着下滑到底端时物块的速度大于沿下滑到底端时速度；沿着和下滑到底端时，重力做功相同，而沿物体克服摩擦力做功小于沿克服摩擦力做功，则由式得知，沿着下滑到底端时物块的速度大于沿下滑到底端时速度；所以沿着下滑到底端时，物块的速率最大，而沿着下滑到底端时，物块的速率最小，故A正确，B错误；
C.沿时克服摩擦力做的功最多，物体的机械能损失最大，产生的热量最多，故C正确；
D.同理，根据以上分析知，物块沿和下滑到底端的过程中，产生的热量一样多，故D正确；
本题选错误的，故选B。

5.【答案】
【解析】
【分析】
物体在光滑水平面上向左滑行的同时，受到向右作用一水平力，经过一段时间速度向右，则由动能定理可求出这段时间内力做的功。
本题由于水平力是否恒定不清楚，所以必须运用动能定理来解决，只要明确初动能与末动能大小，无须关注速度的方向。
【解答】
解：选取物体从速度以到速度大小为作为过程，由动能定理可知：
，故A正确，BCD错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据动能定理研究甲在点的速率与乙在点的速率大小关系和摩擦力做功的大小关系，根据动量定理分析合外力冲量；对滑草者滑行全过程用动能定理分析是否停在同一位置。
本题应用动能定理、动量定理相关知识。分析好物理情景，灵活应用公式是解决本题的关键。
【解答】
设滑道的倾角为，动摩擦因数为，滑草者在由斜面滑到水平面的过程中，由动能定理：，
即：，
由于与水平面的夹角小于与水平面的夹角，所以得知甲在点的速率大于乙在点的速率，
又滑草者在斜面上下滑的加速度可知，倾角大的下滑时的加速度大，再根据位移时间关系知，乙下滑时间较长，故A错误；
根据动量定理：，由于甲在点的速度大于乙在点的速度大小方向不同，且甲乙质量不同，故甲、乙在斜面上下滑过程中合外力冲量不同，故B错误；
C.由可知：，由于甲乙质量不同，故无法判断克服摩擦力做功的大小，故C错误。
D.再对滑草者滑行全过程用动能定理可知：，
得：，即：，
水平位移为：，与斜面的倾角无关，所以他们将停在离出发点水平位移相同的位置，故D正确；
故选D。

7.【答案】
【解析】
【分析】
物块加速运动，小车也做加速运动，对小车、物块、小车和物块整体分别运用动能定理列式分析即可；小物块克服摩擦力所做的功等于摩擦力乘以物块的实际位移；系统产生的热量，为系统的相对位移。
本题关键是灵活地选择研究对象进行受力分析，再根据动能定理和功能关系列式后分析求解。
【解答】
A、对小车分析，小车的位移为，根据动能定理得，，知物块到达小车最右端时，则小车的动能增加，故A正确；
B、对物块分析，物块的位移为，根据动能定理得，，则小物块的动能增加，故B错误；
C、对物块分析，物块的位移为，则小物块克服摩擦力所做的功为，故C错误；
D、小物块和小车组成的系统产生的热量等于系统克服滑动摩擦力做功，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据动能和重力势能的定义式得出上山过程中动能和重力势能的变化。重力势能的变化量根据重力做功分析，与参考平面的选择无关。根据动能定理得出动能的变化取决于合力做功。
本题是实际生活中的功能关系，基础题目。
【解答】
A.坐电梯上山时，从山脚到山顶的过程中先加速再匀速最后减速，动能、重力势能都改变，项错误；
B.每个人的质量不同，坐电梯上山时，从山脚到山顶，每个人重力势能的改变量不一定相同，项错误；
C.坐溜索下山时，刚开始阻力不是太大，速度越来越大，主要原因是重力势能减少了，项正确；
D.根据动能定理得出重力与阻力所做的总功等于动能的增量，项错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动能定理得基本应用、机械能守恒的判断；清楚机械能守恒的条件，对于足球在运动过程中，由于有空气阻力做负功，所以机械能减少，要理解好动能定理，知道是所有力做功之和等于动能的变化量，会使用动能定理解题。
【解答】
A.罗对足球做功等于动能增加量，故A错误；
B.足球队脚有反作用力，且与脚的运动方向相反，做负功，故B错误；
C.足球运动过程中有空气阻力，机械能减少，故C错误；
D.根据动能定理，故D正确。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动能定理得应用，在应用时应注意研究过程的选取和总功的求解。
【解答】
以物体从开始运动到落到落入沙中停止为研究过程，重力和沙的阻力做功，
根据动能定理，可得：，
即：，
代入数据解得：，则物体克服沙坑的阻力所做的功为；
故选B。

11.【答案】；。
【解析】
【分析】
由于速度是矢量，对于速度的变化量我们应该采用矢量叠加的方法。对于同一直线上的速度变化量的求解，我们可以运用表达式，但必须规定正方向。运用动能定理求出碰撞过程中墙对小球做功。
本题考查动能定理及速度改变量运算；对于矢量的加减，我们要考虑方向，动能定理是一个标量等式，对于动能定理的研究，则无需考虑方向。
【解答】
规定初速度方向为正方向，则初速度，碰撞后末速度；
则速度变化量为，负号表示速度变化量的方向与初速度方向相反，
所以碰撞前后小球速度变化量的大小为。
运用动能定理研究碰撞过程，由于初、末动能相等，
所以；
故答案为：；。
12.【答案】解：
故抛出时人对物体做功为。
故重力对物体做功为
根据动能定理得，
解得
故落地时物体的动能为
【解析】根据动能定理求出抛出时人对物体做的功。
重力做功与路径无关，仅由首末位置的高度差有关，根据求出重力对物体做功。
根据动能定理求出物体落地时的动能。
解决本题的关键知道重力做功的特点，以及会用动能定理解决问题，动能定理的优越性在于既适用于恒力做功，又适用于变力做功，既适用于直线运动，又适用于曲线运动。
13.【答案】； ；
小车质量没有远大于钩码质量，没有平衡摩擦力。
【解析】解：从打下第一点到打下第点拉力对小车做的功：；
小车的动能增量为：．
该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小，设绳子上拉力为，对小车根据牛顿第二定律有：

对砂桶和砂有：
，
由此可知当时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，显然该实验中没有满足这个条件；另外该实验要进行平衡摩擦力操作，否则也会造成较大误差。
故答案为：； ；小车质量没有远大于钩码质量，没有平衡摩擦力。
将砝码重力当作小车所受合外力，根据功的定义可以正确解答，根据求出其动能大小；
实验误差主要来自两个方面一是由实验原理不完善，没有平衡摩擦力导致的系统误差，一是由数据测量如测量距离等导致的偶然误差，可以从这两个方面进行分析．
明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习。
14.【答案】；；。
【解析】
【分析】
由平抛规律求出速度，从而知道需要测量哪些量，再利用动能求动能；根据动能定理求出橡皮筋做功与的函数关系式即可判断图象。
本题关键是要写出橡皮筋做功与小物块的落地位移的平方的函数关系表达式，即可判断其图象。
【解析】
小物块离开桌面做平抛运动，由水平位移和竖直位移就能求出平抛的初速度，
所以有：，，
所以要测量桌面到地面的高度，小物块平抛过程的水平距离，项正确。
故选CD。
根据动能表达式得。
若考虑桌面摩擦力所做的功，则由动能定理有，所以有，故C项正确。
故选C。
故答案为：；；。
15.【答案】；；
；。
【解析】【解析】
根据实验原理、目的以及要求，逐项分析即可；平衡摩擦，将木板垫高，让小车做匀速直线运动；
利用匀变速直线运动的规律，中间时刻速度等于平均速度，即可求出点的速度大小；根据逐差法求出加速度。
该题考查探究小车的速度随时间变化的规律；探究小车加速度与力、质量的关系；探究合力做功与小车动能变化的关系；验证小车和钩码系统的动能定理等相关知识，熟知实验原理和实验注意事项是解决本题的关键。
探究小车速度随时间变化规律不需要平衡摩擦力，故选实验；探究小车速度随时间变化规律和研究钩码和小车组成系统的动能定理，不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量，选实验、．
，
故答案为：；；；。
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