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 课时检测 (Word版含答案)

4.3动能动能定理 课时检测（解析版）
一、选择题
1．质量相同的甲、乙两物体均做匀速圆周运动，它们的周期之比为1∶2，轨道半径之比为1∶3，则甲、乙两物体的动能之比为（　　）
A．2∶1 B．3∶1 C．4∶9 D．2∶3
2．如图，一半径为的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为的质点自轨道端点由静止开始滑下，重力加速度大小为。质点自滑到最低点的过程中，克服摩擦力所做的功为，滑到时，对轨道的正压力为（　　）
A． B． C． D．
3．2020 年 12 月 11 日连淮扬镇铁路全线通车，实现了扬州所有县区通火车的梦想。如图，一列质量为 m 的动车，初速度为 v0，以恒定功率 P 在平直轨道上运动，经时间 t 达到该功率下的最大速度 vm，设动车行驶过程所受到的阻力 F 保持不变。动车在时间 t 内（　　）
A．做匀加速直线运动 B．加速度逐渐增大
C．牵引力的功率 P Fvm D．牵引力做功
4．如图所示，水平传送带保持静止时，一个质量为m的小物块以水平初速度v0从传送带左端冲上传送带，然后从传送带右端以一个较小的速度v1滑出传送带。现在让传送带在电动机的带动下以速度v2逆时针匀速转动，小物块仍以水平初速度v0从传送带左端冲上传送带，则（　　）
A．小物块可能会从传送带左端滑出
B．小物块仍以速度v1从传送带的右端滑出
C．小物块克服摩擦力做功为mv
D．小物块和传送带间因摩擦而产生的内能为mv-mv
5．复兴号动车在世界上首次实现速度自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为的动车，初速度为，以恒定功率在平直轨道上运动，经时间达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力保持不变。动车在时间内（　　）
A．牵引力的功率 B．做匀加速直线运动
C．动力车的位移 D．牵引力做功
6．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
7．如图所示，在天花板上的O点系一根细绳，细绳的下端系一小球，如果依次在O点正下方的A、B、C、D四个点钉上一个钉子，将小球拉至细绳处于水平的位置，由静止释放小球，细绳碰到钉子最容易断的是（　　）
A．钉子钉在A点 B．钉子钉在B点 C．钉子钉在C点 D．钉子钉在D点
8．如图所示，质量为m的子弹以水平初速度射入静止在光滑水平面上的质量为M的木块中，子弹未从木块中射出，最后共同速度为，在此过程中，木块在地面上滑动的距离为S，子弹射入木块的深度为，子弹与木块间的相互作用力为，以下关系式中不正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．如图所示，皮带传送装置顺时针以某一速率匀速转动，若将某物体P无速度地放到皮带传送装置的底端后，物体经过一段时间与传送带保持相对静止，然后和传送带一起匀速运动到了顶端，则物体P由底端运动到顶端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．摩擦力对物体P一直做正功
B．合外力对物体P一直做正功
C．支持力对物体P做功的平均功率不为0
D．摩擦力对物体P做功的平均功率等于重力对物体P做功的平均功率
10．我国的航天事业正飞速发展，“天宫”空间站搭载三名字航员正环绕地球运行，“天问一号”环绕器正环绕火星运行。假设它们都绕圆轨道运行，地球与火星的质量之比为p，“天宫”空间站与“天问一号”环绕器的轨道半径之比为k。“天宫”空间站与“天问一号”环绕器的（　　）
A．运行周期之比为 B．环绕速度之比为
C．加速度之比为 D．动能之比为
11．水平地面上有一个重力为G的物体受一水平方向的恒力F的作用，由静止开始无摩擦地运动，水平位移为s，则物体所具有的动能为（　　）
A．0 B．Gs C．Fs D．
12．一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如下图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的倍，重力加速度g取10m/s2下列说法正确的是（　　）
A．该汽车的质量为3000kg
B．
C．在前5s内，阻力对汽车所做的功为50kJ
D．在内，牵引力对汽车做功250kJ
13．如图所示，质量为M长度为L的小车静止在光滑水平面上，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，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.此过程中，下列结论正确的是（　　）
A．小物块到达小车最右端时具有的动能为
B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C．小物块克服摩擦力所做的功为
D．小物块和小车增加的机械能为
14．甲、乙两物体质量相同，由同一位置出发沿平直道路运动时的v—t图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．第1s末，两物体具有相同的动能
B．第2s末，外力对两物体物体做了相同的功
C．在1 ~ 4s时间内，甲、乙两物体动能的变化量相同
D．在0 ~ 4s时间内，拉力对甲物体做的功为零
15．质量为m的物体置于水平面上，在水平恒力F的作用下由静止开始前进了s的距离，撤去力F后，物体又前进了s的距离后停止运动。则下列说法正确的是（　　）
A．物体受到的摩擦阻力大小为
B．物体受到的摩擦阻力大小为F
C．运动过程中物体的最大速度为
D．物体运动到位移中点时的速度最大
二、解答题
16．无锡“环太湖自行车比赛”中有一段上坡，坡高，坡长，设车与人总质量，人蹬车产生的牵引力为，车在坡底的速度为，到坡顶时速度为。摩擦阻力恒定，空气阻力不计，取。问：
（1）上坡过程中，自行车克服摩擦阻力做了多少功？
（2）如果人不用力蹬车，车在坡底速度仍为，自行车能上行多远？
17．如图所示，一同学设计的游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB，半径r可调的竖直光滑圆轨道BCD和水平接收器MN组成。开始时滑块从A点弹出，经过圆轨道后由最高点D平抛，最后落到接收器内则视为游戏成功。若圆轨道的B点固定，半径调节时BD始终在同一条竖直线上，厚度不计的接收器距水平面距离h，M距竖直线的距离可变，弹射器可使滑块获得的速度v0，已知AB长s=0.2m，滑块与AB轨道的动摩擦因数μ=0.025，滑块质量m=20g，可视为质点，h=0.04m， 0.04m≤r≤0.12m，，忽略空气阻力，各部分平滑连接。求：
（1）若v0=1m/s，r=0.04m，则滑块运动到C点（C、M在同一水平虚线上）时对轨道的压力大小F；
（2）若，则要使游戏成功，v0的最小值；
（3）调节圆轨道半径r，若要游戏成功，接收器的最小长度L。（结果保留二位有效数字）
参考答案
1．C
【详解】
2．A
【详解】
质点从P到Q的过程，根据动能定理
对Q点根据向心力公式
再根据牛顿第三定律，质点对轨道的正压力为mg。
故选A。
3．C
【详解】
AB．动车以恒定功率运动，根据
知随着速度的增加，牵引力逐渐减小，合力减小，加速度减小，故动车做加速度逐渐减小的变加速直线运动，AB错误；
C．当牵引力与阻力大小相等时加速度为零，速度达到最大，即有
则动车的功率
C正确；
D．根据动能定理得合外力做功为
则牵引力做功
D错误。
故选C。
4．B
【详解】
AB．因小物块与传送带的摩擦力不变，故第二次小物块仍从传送带的右边飞出，A错误，B正确；
C．根据动能定理可得，小物块克服摩擦力做功为 ，C错误；
D．小物块和传送带间因摩擦产生的内能不等于小物块克服摩擦力做的功。D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A．动车达到最大速度时，牵引力等于阻力，所以
故A正确；
B．机车启动的过程中，随着速度的增加，牵引力逐渐减小，而阻力逐渐增加，加速度逐渐减小，因此动车做加速度逐渐减小的加速运动，故B错误；
C．从到最大速度的过程中，由动能定理得
解得
故C错误；
D．牵引力做的功
故D错误。
故选A。
6．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。
7．D
【详解】
根据动能定理可得
当小球运动到竖直方向时，根据圆周运动的性质有
解得
因为小球到达竖直方向时，速度大小相等，当钉子钉在D点时，小球做圆周运动的半径最小，故小球需要的向心力最大，所以，细绳碰到钉子最容易断的是在D点，ABC错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．如图可知，子弹相对地面的位移大小为s+d，则有
A正确；
BC．根据题意，经由动能定理分析可知子弹射入木块的深度和子弹与木块间的相互作用力的乘积为木块动能的增量，即
B正确，C错误；
D．用第一个式子减去第二个式子有
整理得
D正确。
故选C。
9．A
【详解】
A．物体P由底端运动到顶端的过程中，物体P先受到沿皮带平面向上的滑动摩擦力的作用，后受到沿皮带平面向上的静摩擦力的作用，摩擦力的方向始终与物体运动方向相同，摩擦力对物体P一直做正功，故A正确；
B．物体P由底端运动到顶端的过程中，物体的动能先增加后不变，根据动能定理可知，合外力对物体P先做正功，后不做功，故B错误；
C．物体P由底端运动到顶端的过程中，支持力的方向与运动的方向垂直，由此可知支持力对物体不做功，所以支持力对物体P做功的平均功率为0，故C错误；
D．物体P由底端运动到顶端的过程中，物体的动能增加，根据动能定理可知，摩擦力对物体 P所做的功大于重力对物体P所做的功，由于做功的时间相同，故摩擦力对物体P做功的平均功率大于重力对物体P做功的平均功率，故D错误。
故选A。
10．A
【详解】
ABC．根据万有引力提供向心力有
解得
所以运行周期之比为
环绕速度之比为
加速度之比为
选项A正确，BC错误；
D．因不知“天宫”空间站与“天问一号”环绕器的质量，故无法求得动能之比，选项D错误。
故选A。
11．C
【详解】
根据动能定理得
则物体所具有的动能
故C正确，ABD错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．第5s时，汽车的功率达到额定功率，前5s由牛顿第二定律可知
联立解得
故A错误；
B．汽车的最大速度
故B错误；
C．在前5s内，汽车做匀加速直线运动，由图像可知前5s的位移
阻力对汽车所做的功为
故C错误；
D．在内，牵引力恒定，则牵引力做的功
联立解得
在内，汽车功率恒定，则牵引力做的功
在内，牵引力对汽车做功
故D正确。
故选D。
13．ABC
【详解】
A．对物块分析，物块对地的位移为L+x，根据动能定理得
知物块到达小车最右端时具有的动能
Ek物=(F－)·(L＋x)
A正确。
B．对小车分析，小车对地的位移为x，根据动能定理得
x=Ek车-0
知物块到达小车最右端时，小车具有的动能
Ek车=x
B正确。
C．小物块克服摩擦力所做的功为，C正确。
D．系统产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，即物块与小车增加的内能
Q=x相对=fL
根据能量守恒，小物块和小车增加的机械能为
D错误。
故选ABC。
14．AC
【详解】
A．由v—t图象可知在第1s末甲、乙两物体的速度均为2m/s，由题知甲、乙两物体质量相同，根据
Ek= mv2
可知两物体具有相同的动能，A正确；
B．由v—t图象可知在t = 0、t = 2s时甲、乙两物体的速度分别为
v甲0= 2m/s，v乙0= 0，v甲2= 2m/s，v乙2= 4m/s
由题知甲、乙两物体质量相同，根据
W合 = Ek，ΔEk甲 = 0，ΔEk乙 = mv乙22 - mv乙02
可知外力对两物体物体做的功不相同，B错误；
C．由v—t图象可知在t = 1s、t = 4s时甲、乙两物体的速度分别为
v甲1= 2m/s，v乙1= 2m/s，v甲4= 2m/s，v乙4= 2m/s
根据
Ek= mv2
可知两物体具有相同的动能变化量，C正确；
D．在0 ~ 4s时间内，甲做匀速直线运动，则拉力对甲物体做的功与阻力对甲做的功抵消，D错误。
故选AC。
15．ACD
【详解】
AB．设物体在运动中受到的摩擦力大小为Ff，对整个运动用动能定理可得
Fs 2Ffs=0
解得
A正确，B错误；
C．由题意可知，水平恒力F撤去瞬间，物体的速度最大，由动能定理得
Fs Ffs=
解得
C正确；
D．由题意可知，因加速和减速整个运动中，加速度的大小相等，物体加速和减速运动的位移相等，因此物体运动到位移中点时的速度最大，D正确。
故选ACD。
16．（1）4000J；（2）20m
【详解】
(1)由动能定理得
自行车克服摩擦阻力做功为
(2)由
得摩擦阻力大小为
不用力蹬车时，设自行车沿坡能上行的距离为x，坡与水平方向的夹角设为。则有
由
代入数据得
17．（1）5×10-2N；（2）；（3）0.30m
【详解】
(1)以滑块从A到C为过程，由动能定理，得
又
得
由牛顿第三定律，知滑块对C点的压力大小为5×10-2N；
(2)滑块恰好过D点时有
解得
下落到接收器处竖直下落高度
水平射程
联立可得
所以当水平射程x=0.08m时，可得
此时滑块射出时的v0最小，由动能定理
解得
(3)当r=0.04m时，水平射程最小为
②当滑块以弹出，设此时圆轨道半径为r ，由A到D过程中
解得
由D点平抛，得
联立可得
即当r=0.11m时，水平射程最远
则接收器的最小长度