2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册4.3动能动能定理 达标作业 (Word版含答案)

4.3动能动能定理 达标作业（解析版）
一、选择题
1．一个质量为1kg的铁球被人由静止向上提升1m，铁球获得的速度是2m/s，下列说法中正确的是（　　）
A．人对铁球做功10J B．合外力对铁球做功8J
C．合外力对铁球做功2J D．铁球重力做功10J
2．如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成两个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（　　）
A． B． C． D．
3．车在水平地面上作匀加速运动，速度从零增加到v的过程中发动机做功W1，从v增加到2v的过程中发动机做功W2，设牵引力和阻力恒定，则有（　　）
A．W2=2W1 B．W2=3W1 C．W2=4W1 D．仅能判断W2＞W1
4．北京时间2021年8月5日下午，中国年仅14岁的跳水小将全红婵，力压其他国家的选手，成功站上了东京奥运会女子单人10米跳台跳水冠军领奖台。据其教练介绍，全红蝉极具拼搏向上的斗志，全红蝉接受采访时自述到：跳得不好时，她自己就会加大训练可见，成功属于刻苦勤奋的人。就全红蝉10米跳水空中运动过程下列判断最符合实际情况的是（　　）
A．空中运动时间约为1.5s B．空中运动时间约为2.5s
C．落水时速度约为10m/s D．落水时的动能约为11250J
5．如图所示，三个相同小球甲、乙、丙的初始位置在同一水平高度。小球甲从竖直固定的四分之一光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，轨道底端切线水平。小球乙从离地高为R的某点开始做自由落体。小球丙从高为R的固定光滑斜面顶端由静止滑下。则（　　）
A．甲、乙、丙刚到达地面时速度相同
B．甲、丙两球到达轨道底端时重力的瞬时功率相同
C．乙球下落过程中重力的平均功率大于丙球下滑过程中重力的平均功率
D．若仅解除光滑斜面与光滑水平地面间的固定，丙球释放后斜面对其不做功
6．在我国的北方，常常看到人们做滑雪运动。如图所示，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿下滑过程中，下列说法正确的是（　　）
A．所受合外力始终为零 B．合外力做功为零
C．处于失重状态 D．所受摩擦力大小不变
7．如图所示，一种清洗车辆用的手持式喷水枪，枪口横截面积为0.6cm2，喷出水的速度为10 m/s。当它工作时，估算水枪的平均功率约为（水的密度为1×103 kg/m3）（　　）
A．3 W B．30 W C．60 W D．300 W
8．如图所示，在半径为R的半球形容器（容器固定）边缘C点（与球心O点等高）正上方某处（图中未画出），一质量为m可视为质点的小球由静止释放。若小球恰好能到达A点，且经过最低点B时，对容器的正压力为。设小球自C点滑到B点、B点滑到A点的过程中，摩擦力对其所做的功分别为、。重力加速度为g，小球与容器壁动摩擦因数处处相同，则下列各项正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．如图所示，一个半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平，滑块与轨道内表面间的动摩擦因数为μ，一质量为m的小滑块自P点正上方由静止释放，释放高度为R，小滑块恰好从P点进入轨道，小滑块滑到轨道最低点N时对轨道的压力为4mg，重力加速度大小为g，用W表示小滑块从P点运动到Q点的过程中克服摩擦力所做的功，则（　　）
A．小滑块恰好可以到达Q点
B．小滑块能到达Q点继续向上运动
C．W=mgR
D．W>mgR
10．铺有不同材料的水平桌面的右端与倾斜角度的斜面PAB对接，斜面的AB边置于水平地面上，如图甲所示。一物块在水平恒力作用下，由静止从点开始运动到点时撤去，物块随即做平抛运动，如图乙所示为桌面的动摩擦因数与物块平抛运动时的水平射程（第一落点与点的水平位移）之间的图像，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　）
A．物块质量 B．的距离
C．恒力的大小 D．平抛运动的最大速度
11．质量为的物块在水平恒力的推动下，从斜面（粗糙）底部的处以初速度开始运动至高为的斜面顶部处。到达处时物块的速度大小为，、之间的水平距离为，重力加速度为。不计空气阻力，则物块运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．重力所做的功是
B．合外力对物块做的功是
C．推力对物块做的功是
D．阻力对物块做的功是
12．质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度一时间图像如图所示，其中段为直线，时刻速度为，从时刻起汽车的功率保持不变，时刻达到最大速度，整个运动过程中汽车所受阻力恒定，则（　　）
A．时间内，汽车的输出功率随时间均匀增大
B．时间内，汽车的平均速度大于
C．汽车所受的阻力为
D．时间内，汽车的位移为
13．如图所示，水平面上一质量为2kg的物体在水平力F作用下做直线运动，已知力F沿此直线，F与位移的关系如图所示。若物体的初速度为3m/s，与地面之间的动摩擦因数为0.1，g取10m/s2，则图示过程中下列说法正确的是（　　）
A．水平力F所做的功为14J
B．物体在6m时运动反向
C．摩擦力所做的功为16J
D．物体的末速度为m/s
二、解答题
14．如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα=0.6一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求
（1）水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；
（2）小球达A点时对圆弧轨道的压力大小；
15．滑冰运动因为其速度快和动作技巧的可观赏性高，深受很多人的喜爱。一位滑冰爱好者练习滑冰时，想从地上保持全身不动的姿势冲到高的台阶上，于是他找来了一段如图所示的圆弧形轨道。他测得的水平长度为，圆弧轨道最高点的切线方向与水平方向的夹角为37°，点在正下方。他将轨道固定在台阶前方合适位置且轨道的下端与水平地面相切于点。一次该爱好者从距离点的点由另一位滑冰爱好者推动他，让他以的加速度先匀加速一段时间后分开，由自己从点冲上并由点冲出圆弧面，并刚好在其运动的最高点沿水平方向冲上台阶的边缘点。已知：该滑冰爱好者的质量为60kg，他与地面的动摩擦因数，若通过测速仪已知该滑冰爱好者经过点时的速度为，忽略空气阻力，该爱好者运动时可以看做质点，。求：
（1）圆弧轨道的点与台阶的水平距离。
（2）滑冰爱好者在滑上圆弧轨道的最低点上时对轨道的压力为多少？从滑上点到刚滑出轨道点时该爱好者克服摩擦力所做的功为多少？
（3）该滑冰爱好者从运动所用的时间为多少？
参考答案
1．C
【详解】
A．人对铁球做功
选项A错误；
BC．合外力对铁球做功
选项B错误，C正确；
D．铁球重力做功
选项D错误。
故选C。
2．C
【详解】
由题知，小木块恰能完成两个完整的圆周运动，则路程为，整个过程中只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理有
可得摩擦力的大小
故选C。
3．B
【详解】
由于车做匀加速运动，根据
速度从零增加到v的过程的位移为
从v增加到2v的过程的位移为
速度从零增加到v的过程，由动能定理可得
从v增加到2v的过程，由动能定理可得
整理可得
解得
故选B。
4．A
【详解】
AB．全红蝉在10米跳水空中运动过程可视为自由落体运动，据
代入相关数据可计算空中运动时间
空中运动时间约为1.5s ，A正确B错误；
C．落水时的速度
C错误；
D．落水时的动能
以m=50kg计算，约为
D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．甲、乙、丙球刚到达地面时速度大小相同方向不同，A项错误；
B．甲球到达轨道底端时速度方向与重力方向垂直，瞬时功率为零，而丙球到达轨道最低点时瞬时功率并不为零，B项错误；
C．乙球下落和丙球下滑过程中重力做功相同，但乙球下落时间较短，乙球下落过程中重力的平均功率较大，C项正确；
D．解除光滑斜面与光滑水平地面间的固定后释放丙球，丙球下滑过程中斜面将会发生移动，支持力对丙球做负功，D项错误。
故选C。
6．B
【详解】
AC．运动员做匀速圆周运动，合外力指向圆心，向心加速度也指向圆心，所以运动员加速度向上，处于超重状态，故AC错误；
B．由动能定理知，匀速下滑动能不变，合外力做功为零，故B正确；
D．对运动员受力分析如图所示
得
下滑过程中减小，变小，故摩擦力变小，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
根据动能定理知，水枪对水做的功等于水获得的动能，则1s内喷出水的质量为
水枪对水做的功
水枪的平均功率
故选B。
8．C
【详解】
AB．在B点有
小球由静止释放到B点过程，有
则可得
其中h是C点上方高度，故AB错误；
CD．小球由B点到A点过程，有
可得
故C正确，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
小滑块滑到轨道最低点N时对轨道的压力为4mg，由合外力提供向心力可知
小滑块自P点正上方由静止释放到达N点，由动能定理可知
联立解得
小滑块由N点运动到Q点，由动能定理可知
由于小滑块由N点运动到Q点的速度小于小滑块从P点运动到N点，所以
解得
小滑块可以达到Q点继续上升。
P点运动到Q点的过程中克服摩擦力所做的功W
故选B。
10．D
【详解】
ABC．物块在的运动过程中，根据动能定理
由图乙可知，当时，，此时，物块将落到斜面上。
由平抛运动规律
联立可得
根据图像所得的数据可得
，
无法计算出、的具体数值，故ABC错误；
D．时，物块将落到水平地面上，当时，物块的速度最大，由题意知，当 时，AB长，斜面的长度为，竖直速度，空中运动时间 ，水平速度，再根据勾股定理
故D正确。
故选D。
11．AD
【详解】
A．物块上升的高度为h，所以重力做功为，故A正确；
B．根据动能定理
故B错误；
C．由于F为恒力，则推力做功为Fs，故C错误；
D．根据动能定理
可得
故D正确。
故选AD。
12．AB
【详解】
A．时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力大小不变，速度
牵引力功率
可得汽车的输出功率随时间均匀增大，故A正确；
B．若时间内，做匀变速直线运动，则平均速度为，由图面积表示位移可知，时间内的位移大于做匀变速直线运动的位移，故平均速度大于，故B正确；
C．由图可知，汽车的最大速度为，速度最大时，牵引力等于阻力，得
故C错误；
D．由动能定理得
又
联立解得
故D错误。
故选AB。
13．AD
【详解】
A．F—x图像与x轴围成的面积表示力F所做的功，由题图可知
A正确；
B．物体在6m时总功为正，运动不会反向，B错误；
C．摩擦力做的功为
C错误；
D．根据
解得
D正确。
故选AD。
14．（1），；（2）6.75mg
【详解】
（1）设水平恒力的大小为F0，小球到达C点时所受合力的大小为F，由力的合成法则，则有
由平行四边形定则得
设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得
联立上式，结合题目所给数据，解得
（2）设小球到达A点的速度大小v1，作CD⊥PA，交PA于D点
由几何关系得
由动能定理有
=
在A点有
联立上式，结合题目所给数据
由牛顿第三定律可知，小球达A点时对圆弧轨道的压力大小为6.75mg。
15．（1）；（2），方向竖直向下，；（3）
【详解】
（1）设圆弧轨道的半径为，由已知条件，和几何关系
由几何关系
代入数据解得
故圆弧面的高度
从点冲出后该爱好者做斜抛运动到最高点，则将其运动逆时看为一平抛运动。则运动的末速度与水平方向的夹角为37°，设其下落的高度台阶的高度为，则
由平抛运动的规律
得
所以距台阶的水平距离
（2）爱好者冲出点时的速度为
对其从刚滑上点到冲出轨道过程中应用动能定理得
代入数据得：该爱好者在轨道上克服摩擦力所做的功
对爱好者刚滑上点受力分析由圆周运动向心力规律
代入数据解得
由牛顿第三定理得：该爱好者在点对地面的压力
方向竖直向下。
（3）爱好者从运动到的过程中当撤去推力其做匀减速后设其加速度为则
即
所以
设其从到运动过程中的最大速度为，加速过程位移为，减速过程的位移为，
则
又
代入数据解得
由
解得