2.1动能的改变同步练习题2021-2022学年鲁科版必修2高中物理

2.1动能的改变同步练习题2021-2022学年鲁科版必修2高中物理
一、单选题
校排球队的小华同学，为了训练自己的球感，练就了好多特技在一次表演中，他将双臂和肩背搭成一个“轨道”，能将排球控制在水平面内做连贯的椭圆运动如果排球的速率保持不变，则在排球运动一圈的过程中
A. 人对排球不做功
B. 排球所受的合力为零
C. “轨道”不可能是水平的
D. 排球与轨道中心点的连线在单位时间内扫过的面积相等
某人用手将物体由静止竖直向上提起，这时物体的速度为，其中当地重力加速度，则下列说法正确的是
A. 手对物体做功为 B. 合外力做功为
C. 合外力做功为 D. 重力做功为
一个初动能为的小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后，返回斜面底端时的速度大小为，整个过程克服摩擦阻力做功为，若冲上斜面的初动能变为，则有
A. 返回斜面底端时的动能为 B. 返回斜面底端时的动能为
C. 返回斜面底端时的速度大小 D. 返回斜面底端时的速度大小为
“歼”飞机在航母甲板上降落后，在勾住阻拦索减速滑行的过程中，阻拦索对“歼”做功和“歼”动能变化的情况分别是
A. 做负动，动能减少 B. 做负功，动能增加
C. 做正功，动能减少 D. 做正功，动能增加
如图所示，让初速度为的物体从水平面上的点出发，分别沿斜面和上滑，已知斜面上的点和点等高，点与点在同一竖直线上．物体与斜面和水平路面间的动摩擦因数处处相同．若物体沿斜面上滑，其刚好能上滑到点，则物体沿斜面上滑时
A. 刚好能上滑到点 B. 不能上滑到点
C. 能滑到点与点之间的某位置 D. 刚好能上滑到点
质量为的铅球从离地高处无初速度释放，到达地面时速度为。若重力加速度取，则
A. 铅球释放时相对地面具有的重力势能是
B. 铅球落地时具有的动能为
C. 铅球整个下落过程重力做功
D. 铅球整个下落过程合外力做功
小明和小强在操场上一起踢足球。若足球质量为，小明将静止的足球以速度从地面上的点踢起。当足球到达最高点位置时距离地面高度为，如图所示，不计空气阻力，则下列说法中正确的是
A. 小明对足球做的功等于
B. 小明对足球做的功等于
C. 足球在最高点位置处的动能为
D. 足球在最高点位置处的动能为
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
如图所示，质量为的物体置于光滑水平面上，一根绳子跨过定滑轮一端固定在物体上，另一端在力作用下，物体由静止开始运动到绳与水平方向夹角时绳以速度竖直向下运动，此过程中，绳的拉力对物体做的功为
A. B. C. D.
如图所示，平行板电容器板长和板间距均为，两极板分别带等量异种电荷。现有两个质量相同的带电粒子和，分别从紧贴上极板和极板中线位置以相同的初速度垂直于电场方向进入电场，最终均恰好贴着下极板飞出电场。粒子重力不计，则下列说法正确的是
A. 两个粒子的电荷量之比
B. 两个粒子的电荷量之比
C. 两个粒子离开电场时的速度大小之比
D. 整个过程中电场力对两个粒子做的功之比
二、填空题
为了让汽车平稳通过道路上的减速带，车速一般控制在以下．某人驾驶一辆小型客车以的速度在平直道路上行驶，发现前方处有减速带，立刻刹车匀减速前进，到达减速带时速度已知客车和人的总质量则客车到达减速带时的动能________，客车减速过程中受到的阻力大小_______
质子和粒子从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比________；轨道半径之比 ________；周期之比_________。
滑板运动是青少年喜爱的一项活动．如图所示，滑板运动员以某一初速度从点水平离开高的平台，运动员连同滑板恰好能无碰撞地从点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道，然后经点沿固定斜面向上运动至最高点圆弧轨道的半径为，、为圆弧的两端点，其连线水平，圆弧所对圆心角，斜面与圆弧相切于点。已知滑板与斜面间的动摩擦因数为，，，，不计空气阻力，运动员连同滑板质量为，可视为质点。试求：
运动员连同滑板离开平台时的初速度；
运动员连同滑板通过圆弧轨道最低点时对轨道的压力；
运动员连同滑板在斜面上滑行的最大距离。
三、简答题
如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道，由半径的圆弧轨道和与之相切于点的水平轨道组成，圆弧轨道的直径与竖直半径间的夹角，、两点间的距离。质量的不带电绝缘滑块静止在点，质量、电荷量的带正电小球静止在点，小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小、方向水平向右的恒力推滑块，滑块到达点前瞬间撤去该恒力，滑块与小球发生弹性正碰，碰后小球沿轨道运动，到达点时恰好和轨道间无挤压且所受合力方向指向圆心。小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。取，，
求撤去该恒力瞬间滑块的速度大小以及碰后瞬间小球的速度大小；
求匀强电场的电场强度大小及小球到达点时的速度大小；
求、两点间的距离。
把一辆汽车的速度从加速到，或者从加速到，哪种情况做的功比较多？通过计算说明。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
排球在水平面内做匀速率椭圆运动，具有向心加速度，合外力不为零，在整个过程中合力做功为零，由于受到摩擦力做功，根据动能定理求得人对排球做功情况，根据在相同时间内通过的弧长和对应的角度判断出扫过的面积。
本题主要考查了匀速率椭圆运动，分析受力及做功，明确通过相同的弧长扫过的角度越大，面积越大即可。
【解答】
A、由于排球控制在水平面内做连贯的椭圆运动且速率不变，根据动能定理可得合力做功为零，由于重力始终与速度方向垂直，故不做功，在运动过程中摩擦力做负功，故人对排球做正功，故A错误；
B、由于排球速度方向时刻在变化，则有加速度，故合外力不为零，故B错误；
C、由于排球的向心力在水平方向，重力竖直向下，则所受支持力不可能竖直向上，则轨道不可能是水平的，故C正确；
D、由于速率不变，单位时间内通过的弧长相同，随排球越来越接近短半轴，经过相同的弧长转过的角度越大，扫过的面积越大，故D错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】
【分析】
物体受力从静止向上加速运动，当速度达到时，手对物体做功导致物体机械能增加；物体的重力做功由物体重力及高度差决定；而合力做功与动能变化相同。
手对物体做功，即为除重力以外的力做功，所以会导致物体机械能变化；而重力势能的变化由重力做功决定，对于合力做功可以由动能变化来确定。
【解答】
A.分析物体的运动的情况可知，物体的初速度的大小为，位移的大小为，末速度的大小为，由可得，加速度为：，由牛顿第二定律可得：，拉力：，手对物体做功为：，故A错误；
由动能定理可知，合力做的功等于动能的变化：，故B正确，C错误；
D.重力做的功：，故D错误；
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
冲上斜面和返回到斜面底端两过程中克服摩擦阻力做功相等；初动能增大后，上升的高度也随之变大，可根据匀减速直线运动的速度位移公式求出上升的位移，进而表示出克服摩擦力所做的功；对两次运动分别运用动能定理即可求解。
该题考查了动能定理的直接应用，注意以不同的初动能冲上斜面时，运动的位移不同，摩擦力做的功也不同。
【解答】
以初动能为冲上斜面并返回的整个过程中运用动能定理得：
设以初动能为冲上斜面的初速度为，则以初动能为冲上斜面时，初速度为，加速度相同，根据可知第二次冲上斜面的位移是第一次的两倍，
所以上升过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍，整个上升返回过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍，即为。
以初动能为冲上斜面并返回的整个过程中运用动能定理得：
所以返回斜面底端时的动能为，故AB错误；
由得：，故C正确D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键要掌握动能与速率的关系、功与动能变化的关系，知道动能减少时外力对物体做负功。
“歼”飞机在航母甲板上降落后做减速运动，动能减小，由动能定理分析阻拦索对“歼”做功的正负。
【解答】
解：“歼”飞机做减速运动，速率减小，则动能减少。由动能定理知：阻拦索对“歼”飞机做功等于“歼”飞机动能的变化，则知阻拦索对“歼”飞机做负功。故A正确，BCD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查动能定理的巧妙应用。依据动能定理，找出末速度与水平位移和高度关系，比较沿不同斜面滑行时，问题得解决。
【解答】
初速度为的物体从水平面上的点出发，分别沿斜面上滑到某点，依据动能定理：由上面方程得：物体沿斜面上滑到最高点时，如果相等，则必然相等。故AD错误；物体沿斜面上滑到某时点时，不等于零 ，、高度相同，水平距离小，所以，故B错误；、水平距离相等，不能到达。所以物体沿斜面上滑时，只能到达、之间某点。故C正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力势能的公式求出重力势能；重力做功只与初末位置有关，与运动过程无关，即可求得重力做的功，根据动能定理求出合外力的功。
本题主要考查重力势能的公式、动能的表达式、功的计算，动能定理。
【解答】
A. 铅球开始时相对于地面得高度是，则重力势能：，故A错误；
B. 到达地面时的动能：，故B错误；
C. 铅球下落得过程中重力做的功：，故C正确；
D. 根据动能定理可知，整个过程中合外力做的功等于动能的增加，则：，故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
对踢的微小过程运用动能定理，小球动能的增加量等于小明做的功；根据动能定理求出足球在最高点位置处的动能。
本题主要考查了动能定理的应用，注意分析运动过程，难度适中。
【解答】
选取足球被踢的过程，由动能定理可知：小明对足球做的功，故AB错误；
足球在从到运动的过程中，根据动能定理有：，故足球在最高点位置处的动能为，故C正确，D错误。
故选C。
8.【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：。
9.【答案】
【解析】
【分析】
由于力的作用点做匀速运动，将物体的运动分解为沿绳子方向的运动，以及垂直绳子方向运动即绕滑轮的转动，根据沿绳子方向的运动速度和平行四边形定则求解物体的速度，再运用动能定理求解。
本题关键是正确地找出物体的合运动与分运动，然后根据运动分解的平行四边形定则，得到物体速度的大小。
【解答】
将物体的运动分解为沿绳子方向的运动以及垂直绳子方向的运动，则由三角函数可解得：当物体运动到绳与水平方向夹角时物体的速度为，则，则，物体由静止开始运动到绳与水平方向夹角过程中，物体只受绳子拉力做功，由动能定理得：绳的拉力对物体做的功，故ABC错误，D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】解：、设场强为，则运用运动的分解法研究得到：水平方向： 竖直方向： 联立得到，
两个粒子的、相等，所以两个粒子的电荷量之比：：：，故A错误B正确；
C、由动能定理得：，解得：，离开电场时的速度大小之比：：，故C错误；
D、电场力对两个粒子做功之比：：：，故D错误；
故选：。
带电粒子垂直进入电场后做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动。根据牛顿第二定律和运动学公式推导出偏转距离与电荷量的关系、据此两得出个粒子的电荷量之比；由动能定理可比较粒子离开电场时的速度大小之比；根据功的公式可求得电场力对两个粒子做功之比。
本题运用运动的分解法研究类平抛运动，用到动能定理、牛顿第二定律、功的公式等规律和结论，注意类平抛运动的处理方法。
11.【答案】；。
【解析】
【分析】
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，在求解运动时间时，运用匀变速直线运动的推论解答比较简捷。根据动能的表达式求出客车到达减速带时的动能；根据速度时间公式求出加速度，结合牛顿第二定律求出阻力的大小。
【解答】
客车到达减速带时的动能为：，代入数据解得：；
客车减速运动的位移：，解得：，
设客车减速运动的加速度大小为，则，
根据牛顿第二定律得，阻力。

12.【答案】；；。
【解析】
【分析】
由动能定理求解两粒子经电场加速的动能之比，粒子进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律和圆周运动公式求解半径之比和周期之比。
本题粒子先由电场加速，由动能定理求动能，后进入磁场圆周运动，由牛顿第二定律求半径等都常用的方法，要学会运用比例法。
【解答】
粒子在加速电场中：由动能定理得：，则得：：：；
粒子进入磁场后，轨道半径为：，得：；
周期为，则得。
故答案为：；；。
13.【答案】运动员离开平台后从至的过程中做平抛，
在竖直方向有：
在点有：
解得：
运动员在圆弧轨道做圆周运动有：

解得：
运动员从至过程有：
运动员从至过程有：
解得：
答：运动员连同滑板离开平台时的初速度为；
运动员连同滑板通过圆弧轨道最底点对轨道的压力为；
运动员连同滑板在斜面上滑行的最大距离为。
【解析】本题考查了牛顿运动定律的应用、圆周运动、平抛运动及动能定理的应用。
从至的过程中，人做的是平抛运动，根据平抛运动的规律可以求出开始平抛时初速度的大小；
运动员在圆弧轨道做圆周运动，在最低点时，对人受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得人对轨道的压力的大小；
在斜面上时，对人受力分析，找出对人做功的有几个力，根据动能定理可以求得在斜面上滑行的最大距离。
14.【答案】解：对滑块从点运动到点的过程，根据动能定理有：
代入数据解得：
滑块与小球发生弹性正碰，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得
解得：，
小球到达点时，受力如图所示，
由平衡条件得：，
解得：。
小球所受重力与电场力的合力大小为：
小球到达点时，由牛顿第二定律有：
联立，代入数据得：
小球碰后运动到点的过程，由动能定理有：
代入数据得：。
【解析】滑块从点运动到点的过程，根据动能定理可求得撤去该恒力瞬间滑块的速度大小，滑块与小球发生弹性正碰，由动量守恒定律和机械能守恒定律列式求解碰后小球的速度；
小球到达点时，由合力指向圆心可求得电场强度，根据合力提供向心力求解小球在点速度；
小球碰后运动到点的过程，由动能定理可求得、两点间的距离。
本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒、等效重力场的综合应用，关键是理清运动过程，根据各个过程的运动特点灵活选择规律列式求解。
15.【答案】解：根据动能定理可知：，速度从加速到时，
做功；
而速度从加速到；做功；
答：从加速到做功较多；理由如上。
【解析】根据动能定理可明确两种情况下合外力做功的情况，则可比较功的大小。
本题考查动能定理的应用，要注意在计算中进行单位的换算。
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