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 课时练习(Word版含答案)

4.3动能动能定理 课时练习（解析版）
一、选择题
1．质量为1kg的物体以4m/s的速度运动时，它所具有的动能是（ ）
A．2J B．4J C．8J D．16J
2．中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，传统的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于所有小面圈在空中运动的描述错误的是（　　）
A．运动的时间都相同
B．速度的变化量都相同
C．落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍
D．若初速度为v0，则
3．“健身弹跳球”是近期流行的一项健身器材。一中学生在玩弹跳球时双脚站在如图所示的水平跳板上，用力向下压弹跳球后，弹跳球能和人一起跳离地面。某弹跳球安全性能指标要求反弹高度不超过15cm，请估算该弹跳球一次反弹过程最多能对该中学生做的功最接近于（　　）
A．0.8J
B．8J
C．80J
D．800J
4．如图甲所示的滑道由两段相同半径的圆弧滑道和一段水平直滑道组成，图乙是它的示意图，P、Q在同一水平线上。某滑板运动员从滑道左侧的P点无初速下滑，通过调整姿态，运动到右侧Q点时速度恰好为零。将人和滑板看作整体，以下说法正确的是（　　）
A．运动到Q点时，速度为零，但合力不为零
B．在圆弧滑道上运动时，合力不为零且指向圆心
C．滑动过程中，人和滑板整体机械能守恒
D．从P点滑下，若人不主动调整姿态也能滑到Q点
5．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．
6．如图所示，在静止的水平转台上放置一个质量为m的物块a（可视为质点），它与竖直转轴间距为R；与转台问动摩擦因数为。水平圆盘绕过圆心O的竖直轴逐渐加速转动，a与圆盘保持相对静止，圆盘的角速度达到一定值时，a相对圆盘才开始滑动。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．a相对圆盘开始滑动前，物块a与转台之间只受到1对作用力与反作用力
B．a相对圆盘开始滑动前，摩擦力大小和方向都不变
C．a相对圆盘开始滑动前的过程中，到达某个角速度时，平台对物块做的功为
D．如果在a物块的半径的中点放置另一个质量为2m的物块b，b与圆盘问的动摩擦因数为，则在平台加速转动过程中b比a先滑动
7．放在粗糙水平地面上质量为0.8 kg的物体受到水平拉力的作用，在0~6 s内其速度与时间的关系图像和该拉力的功率与时间的关系图像分别如图甲、乙所示，g取10m/s2。下列说法中正确的是（　　）
A．0~6 s内拉力做的功为120 J
B．物体在0~2 s内所受的拉力为4 N
C．物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为0.25
D．合外力在0~6 s内做的功与0~2 s内做的功不相等
8．如图是飞镖盘示意图，盘面画有多个同心圆以表示环数，O是圆心，盘竖直挂在墙上，A是盘的最高点，B是盘的最低点。某同学玩飞镖时，飞镖的出手点与A等高，且与盘面的距离保持不变，第一支飞镖命中B点，第二支飞镖命中O点，若空气阻力不计，可知前后两支飞镖（　　）
A．飞行时间之比是2：1 B．出手速度之比是1：
C．命中时速度之比是：1 D．命中时动能之比是1：1
9．如图所示，A、B是两个在轨运行的人造天体，此都绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（ ）
A．A运行的角速度小于B运行的角速度
B．A运行的角速度大于B运行的角速度
C．A具有的动能大于B具有的动能
D．A、B两个人造天体中，如果一个是空间站，另一个是给空间站运送给养的飞船，则A可能是空间站
10．港珠澳大桥是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。2018年10月24日上午9时正式通车。大桥设计使用寿命120年，可抵御8级地震、16级台风、允许30万吨级油轮通过。假设一艘质量为m的轮船由于失控，以速度v撞向大桥（大桥无损），最后没有反弹而停下来，事故勘察测量发现轮船迎面相撞处下凹深度d，据此估算出船对桥的平均撞击力F，关于F的表达式正确的是（　　）
A． B． C． D．mv
11．最近我国连续发射了多颗北斗导航定位卫星，使我国的导航定位精度不断提高。北斗导航卫星有一种是处于地球同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有（　　）
A．该卫星运行周期为24h
B．该卫星所在处的重力加速度为
C．该卫星周期与近地卫星周期之比为
D．该卫星运动动能为
12．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．
13．质量相同的A、B两球，分别从同一高度以不同的初速度水平抛出，A球的初速度小于B球的初速度，不计空气阻力，则从抛出到落地过程中有（　　）
A．重力对A球做功的小
B．重力对A、B两球做功的平均功率相等
C．落地时B球重力的瞬时功率较大
D．落地时A、B两球重力的瞬时功率相等
14．如图，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端．则两次小球运动时间之比t1:t2和两次小球落到斜面上时动能之比Ek1:Ek2分别是（　　）
A． B．
C． D．
15．一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的动能可能的是（　　）
A．一直减小
B．先逐渐减小至零，再逐渐增大
C．先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小
D．先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大
二、解答题
16．光滑的固定轨道ABC如图所示，其中水平轨道AB与半径为R的半圆形圆弧轨道BC相连接，AB与圆弧相切于B点。质量为m的小物块静止在水平轨道的P点，BP=2R。现用水平恒力推动小物块，当小物块运动到B点时，立即撤去推力。（小物块可视为质点）要使小物块沿圆弧轨道上升后能到达最高点C，问推力F至少为多大。
17．如图所示，固定斜面的倾角θ=30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为。现给A、B一初速度使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点，已知重力加速度为g，不计空气阻力，求此过程中：
（1）物体A向下运动刚到C点时的速度大小；
（2）弹簧的最大压缩量。
参考答案
1．C
【详解】
根据动能的定义可得
故选C。
2．C
【详解】
A．平抛运动的时间有高度决定，小面落入锅中的过程中，下落高度都相同，根据
可知下落时间都相同，故A不符合题意；
B．速度的变化量
△v=g△t
可知加速度相同，下落时间也相同，所以速度的变化量都相同，故B不符合题意；
CD．根据
可得
水平位移的范围
L＜x＜L+2R=3L
在水平方向根据
联立可得
根据动能定理
联立解得
显然落入锅中时，最大速度不是最小速度的3倍，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
3．C
【详解】
该弹跳球一次反弹过程最多能对该中学生做的功等于重力势能的增加量，即
接近80J。
故选C。
4．A
【详解】
A．运动到Q点时，速度为零，向心加速度为零，但沿切线方向加速度不为零，故合力不为零，故A正确；
B．在圆弧滑道上运动时，做变速圆周运动，合力不指向圆心，故B错误；
C．对于人和滑板组成的系统，除重力外，还有阻力做功，并且在调整姿态时人自身也要做功，故滑动过程中系统的机械能不一定时时刻刻相等，故C错误；
D．滑动过程中，人若不调整姿态，由于要克服阻力做功，就到不了Q点，故D错误。
故选A。
5．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。
6．C
【详解】
A．物块a受到支持力和对盘的压力是一对作用力与反作用力，物块a与盘相互受到的静摩擦力是一对作用力与反作用力，所以是2对作用力与反作用力，故A错误；
B．摩擦力沿半径方向的分量充当了向心力，根据牛顿第二定律
因为圆盘加速转动，摩擦力在切向有分力，所以摩擦力大小和方向都是变的，故B错误；
C．物块始终随转台一起由静止开始缓慢加速转动至角速度为的过程中，重力和支持力不做功，只有摩擦力做功，末速度
根据动能定理，有
故C正确；
D．a需要的向心力
a的最大摩擦力
b需要向心力
b的最大摩擦力
所以当转速增大时，a比b先滑动，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．0~6 s内拉力做的功为P－t图线下所围的面积
A错误；
B．在0~2 s内拉力恒定不变，在2s末，拉力的功率为60W，而运动速度为10m/s，根据
可得拉力大小
F＝6 N
B错误；
C．在2s~6 s内物体匀速运动，因此
由滑动摩擦力公式
f＝μN
得
μ＝0.25
C正确；
D．由于在2s~6 s内物体匀速运动，合外力做功为0，因此合外力在0~6 s内做的功与0~2 s内做的功相等，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．飞镖飞出竖直方向做自由落体运动，由
解得飞镖飞行时间为
由题意可知，第一支飞镖和第二支飞镖飞行时间之比为
A错误；
B．飞镖飞出后水平方向做匀速直线运动，且水平位移相等，由
可知，第一支飞镖和第二支飞镖出手速度之比为
B正确；
C．飞镖命中的速度为
可见，第一支飞镖和第二支飞镖命中时速度之比不可能为：1，C错误；
D．飞镖命中时的动能为
可见，第一支飞镖和第二支飞镖命中时动能之比不可能为1：1，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
AB．根据
G = mrω2
得
ω =
由题图知
rB > rA
可得
ωB < ωA
则A运行的角速度大于B运行的角速度，A错误、B正确；
C．由于A、B两个人造天体的质量关系未知，则无法比较A、B具有的动能，C错误；
D．对接过程一般是首先由地面发射追踪航天器，由地面控制，使它按比目标航天器稍微低一点的圆轨道运行；接着，通过变轨使其进入与目标航天器高度基本一致的轨道，并与目标航天器建立通信关系；接着，追踪航天器调整自己与目标航天器的相对距离和姿态，向目标航天器靠近；最后当2个航天器的距离为零时，完成对接合拢操作，结束对接过程，则A、B两个人造天体中，如果一个是空间站，另一个是给空间站运送给养的飞船，则B可能是空间站，D错误。
故选B。
10．A
【详解】
根据动能定理可得
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．A
【详解】
A．地球同步卫星和地球自转同步，周期为24h，A正确；
B．由
可知
则该卫星所在处的重力加速度和地面处的重力加速度之比是，B错误；
C．由
得
该卫星周期与近地卫星周期之比为，C错误；
D．由公式
由于不知道该卫星质量，所以无法求该卫星动能，故D错误。
故选A。
12．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。
13．BD
【详解】
A．重力做功为
质量相同的两个小球，从同一高度抛出，重力做功相同，故A错误；
B．平抛的落地时间只与竖直方向的高度有关，故两个小球的落地时间相同，重力的平均功率
重力对A、B两球做功的平均功率相等，故B正确；
C．重力的瞬时功率
由自由落体的竖直方向运动
因此两个小球落地竖直方向的速度相同，重力的功率相同，故C错误D正确。
故选BD。
14．AC
【详解】
在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端．所以两次竖直方向下落的高度之比为1：2；根据
知，两次小球运动的时间之比为
因为水平位移之比是1：2，则水平速度之比为
因为平抛运动某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移方向与水平方向夹角正切值的2倍，由于位移的夹角相同，则落在斜面上的速度方向相同，设落在斜面上速度方向与水平方向的夹角为α，则
动能
可知动能之比为
故选AC。
15．BD
【详解】
质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用，若此时恒力与速度共线同向，此时物体做匀加速直线运动，动能一直增大；若此时恒力与速度共线反向，此时速度与加速度反向，先做正向的匀减速直线运动，再做反向的匀加速直线运动，动能先减小至零，再逐渐增大；若此时恒力与速度有夹角，并且夹角大于90°，此时质点的动能先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大，若此时恒力与速度有夹角，并且夹角小于90°，此时质点的动能一直增大。
故选BD。
16．
【详解】
设小物块到达C点时最小速度为vC，小物块到达最高点C的速度最小时，所加推力F也最小，小物块沿圆弧轨道能到达最高点C，则有
物块从P点运动到C点由动能定理
得
17．（1）；（2）
【详解】
（1）A和斜面间的滑动摩擦力大小为
物体A向下运动到C点的过程中，根据功能关系有
代入解得
（2）从物体A接触弹簧，将弹簧压缩到最短后又恰回到C点，对系统应用动能定理
解得