-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 同步作业(Word版含答案)

2021-2022学年粤教版（2019）必修第二册
4.3动能动能定理 同步作业（解析版）
一、选择题
1．如图所示，长为L的轻绳一端拴一个质量为m的小球，另一端可绕O在竖直平面内自由转动，已知小球通过最高点P时速度为，不计一切阻力。 则（　　）
A．在最高点P小球受到绳的拉力不为零
B．在最高点P小球受到绳的拉力为mg
C．小球运动到最低点Q时的速度大小为
D．小球运动到最低点Q时的速度大小为
2．如图所示，一个物体以初速度由A点开始运动，沿水平面滑到B点时的速度为；该物体以相同大小的初速度由C沿图示中的CD和DE两个斜面滑到E点的速度为，若水平面、斜面和物体间的动摩擦因数相同，且CE水平距离等于AB，忽略物体在斜面转弯处的能量损失且物体运动过程中没有离开斜面，则，大小关系（　　）
A． B．
C． D．无法确定
3．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
4．两个完全相同的小球分别在半径不等的光滑竖直圆环轨道内做圆周运动，如图所示，两小球都恰好能通过轨道最高点，关于两小球，下列说法正确的是（　　）
A．在最低点对轨道的压力相等
B．在最低点对轨道的压力不相等
C．通过半径大的轨道最高点的角速度大于通过半径小的轨道最高点的角速度
D．通过半径大的轨道最高点的角速度等于通过半径小的轨道最高点的角速度
5．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
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．我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一、如图所示，运动员从滑道的A处由静止开始到达最低点的过程中（　　）
A．重力做正功，摩擦力做负功，合力做负功
B．重力做正功，摩擦力做负功，合力做正功
C．重力做负功，支持力做正功，合力做正功
D．重力做负功，支持力做负功，合力做功为零
8．霞浦高罗帆船训练基地的某次训练中，质量为500kg的帆船，在恒定的风力和恒定的阻力共同作用下做直线运动，0~30s内的v﹣t图像如图所示，10s后风力为0，下列说法正确的是（　　）
A．帆船的最大动能为2.5×103J
B．在10~30s内，帆船克服阻力做功为2.5×104J
C．在0~10s内，风力对帆船做功为2.5×104J
D．在10~30s内，合外力对帆船做的总功为0
9．北京时间2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。此后，神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，发射取得圆满成功。北京时间2021年6月17日15时54分，神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置，采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱（船）组合体，整个交会对接过程历时约6.5小时。这是天和核心舱发射入轨后，首次与载人飞船进行的交会对接。三名航天员随从神舟十二号载人飞船进入天和核心舱（距地面）。我们假设神舟十二号的质量为m，宇航员的总质量为，三船组合体的总质量为，地球质量为M，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，无穷远处引力势能为零，则（　　）
A．不考虑空气阻力和对接时可能的机械能的损失，火箭和飞船发动机对神州十二号所做的总功为
B．对接前，先让神舟十二号在天和核心舱所在轨道的后面与天和核心舱一起绕地球运动，稳定后加速追上去就可完成对接
C．天和核心舱环绕地球的运行速度一定大于
D．天和核心舱环绕地球的周期为
10．中国跳水“梦之队”在某次赛前训练中，质量为的跳水运动员从跳台自由下落后入水，在水中竖直向下减速运动。设他在空中下落时所受空气阻力不计，水对他的阻力大小恒为。若将入水的运动员看作质点，在运动员入水下降时，下列说法正确的是（取）（　　）
A．处于失重状态 B．下降速度减小至零
C．加速度大小为 D．与入水时刻相比，他的动能减少了
11．如图（a）所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图（b）所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为（　　）
A．m=0.7 kg，f=0.5 N B．m=0.7 kg，f=1.0N
C．m=0.8kg，f=0.5 N D．m=0.8 kg，f=1.0N
12．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
13．如图所示，质量相等的物体A和物体B与地面的动摩擦因数相等，在恒力F的作用下，一起沿水平地面向右移动x，则（　　）
A．摩擦力对A、B做功相等
B．A对B做的功与B对A做的功的代数和为零
C．F对A做的功与F对B做的功相等
D．合外力对A做的功与合外力对B做的功相等
14．在距水平地面高处，将质量分别为、的甲、乙两小球同时分别以和的速度水平抛出，两小球均可视为质点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两球在空中的运动时间之比为
B．甲、乙两球落地的水平位移之比为
C．抛出点两球的动能之比为
D．两球落地时的动能之比为
15．如图所示，光滑小球A放置在固定有竖直轻质挡板的斜面上，小球A的质量为，斜面的质量为，斜面倾角为。用大小为、方向水平向右的力推挡板时，A、恰好在水平面上向右做匀速直线运动，速度大小为，已知重力加速度大小为，某时刻撤去推力，下列说法正确的是（　　）
A．撤去推力前，竖直挡板对小球的弹力大小为
B．撤去推力后，、不可能发生相对运动
C．撤去推力后，若、不发生相对运动，则在水平面上滑行的距离为
D．撤去推力后，若、发生相对运动，则
二、解答题
16．如图1所示，过山车在轨道上运行，可抽象为图2的模型。倾角为 的直轨道AB、两个半径 的竖直圆轨道和倾斜直轨道GH，分别通过水平轨道BC、CD平滑连接，C、D是两圆轨道最低点。BC长 、CD长 ，GH足够长。质量为 的过山车从AB上静止下滑，经两个圆环轨道后最终停在GH上。已知过山车与轨道AB、BC、CD的动摩擦因数均为 ，与圆轨道摩擦不计， 。将过山车视为质点。
（1）若过山车恰能通过F点，求其运动到D点时对轨道的压力；
（2）若过山车恰能通过F点，求释放点到BC的高度。
17．图甲是某游乐场的设施图，简化模型见乙图。AD、HI为水平轨道，圆轨道O1在最低点B处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连。倾斜轨道由半圆O2及直轨道DE、GH组成，倾斜轨道与水平面的夹角θ=53°，倾斜直轨道DE、HG长均为15m，和水平轨道平滑相连。已知圆轨道O1和半圆轨道O2的半径均为R=5m。过山车及车上人的总质量m=1.2t且可视为质点，过山车在A处以恒定功率P=80kW由静止开始启动，经过t=4.5s到达B点时时关闭发动机，过山车沿圆轨道内侧运动一周后沿倾斜轨道BDEFHGH回到水平轨道HI并最终停在离H点32m处。水平轨道AD总长36m，其中BD长11m，直轨道AD、DE、GH动摩擦因数均为μ=0.2，直轨道HI动摩擦因数未知，圆轨道摩擦忽略不计。求：
（1）过山车到达C点时的速度；
（2）直轨道HI的动摩擦因数大小；
（3）过山车运动到半圆轨道最高点F时对轨道的作用力大小。
参考答案
1．C
【详解】
AB．在P点，小球的向心力为
因此，在最高点P小球受到的重力恰好提供向心力，绳的拉力为零，故AB错误；
CD．小球由P到Q过程，根据动能定理
在Q点，根据牛顿第二定律
联立解得
故C正确，D错误；
故选C。
2．A
【详解】
设CD斜面倾角为，当物体沿斜面滑行位移s时，克服摩擦力所做的功为
与在水平面滑行x时克服摩擦力所做的功相等，由于AB轨道和CDE轨道在水平面上的投影长度相等，所以在两轨道上滑行过程克服摩擦力做的总功相等，据动能定理可知，到达B点和E点的速度大小相等，即
故选A。
3．C
【详解】
4．A
【详解】
AB．设小球在最高点的速度为v0，最低点的速度为v，轨道半径为r，在最高点有
从最高点到最低点，由动能定理有
在最低点
可解得
与半径无关，故A正确，B错误；
CD．在最高点由
可得
R越大的ω越小，故CD错误。
故选A。
5．A
【详解】
根据动能定理可得
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
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】
运动员从滑道的A处由静止开始到达最低点的过程中重力做正功，支持力时刻与速度方向垂直，故不做功，摩擦力做负功，根据动能定理可知，动能增加，则合力做正功，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．帆船的最大动能为
故A错误；
B．设帆船运动方向为正方向，在10~30s内，由图可知，加速度为
位移为
由牛顿第二定律可得
在10~30s内，帆船克服阻力做功为
故B正确；
C．在0~10s内，由图可知，加速度为
位移为
由牛顿第二定律可得
解得
F=750N
在0~10s内，风力对帆船做功为
故C错误；
D．在10~30s内，合外力对帆船做的总功即为阻力对帆船做的功不为0，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．根据万有引力通过向心力有
可得最终运行速度为
根据功能关系得增加的动能
联立
可得
考虑到神州十二号上升时还要克服引力做功，则，故A错误；
B．如果在同一轨道上，加速后会离心离开该轨道进入更高轨道运行，根本追不上，故B错误；
C．天和核心舱距地面，所以运行速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故C错误；
D．由
可得太空站的周期
故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．自由下落时处于失重状态，落入水中时阻力大于重力，处于超重状态，故A错误；
BC．根据运动学公式，落水时速度
运动员在水中根据牛顿第二定律
运动员入水下降时
联立解得
故BC错误；
D．根据动能定理
故D正确。
故选D。
11．A
【分析】
本题结合图像考查动能定理。
【详解】
0~10m内物块上滑，由动能定理得
整理得
结合0~10m内的图像得，斜率的绝对值
10~20 m内物块下滑，由动能定理得
整理得
结合10~20 m内的图像得，斜率
联立解得
故选A。
12．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。
13．BD
【详解】
A．A、B在竖直方向上平衡，可得A、B受到的支持力分别为
滑动摩擦力做的功为
故摩擦力对A、B做功不相等，A错误；
B．A、B间相互作用力等大、反向，两者位移又相同，故A对B做的功与B对A做的功的代数和为零，B正确；
C．F对A做的功为
F没有作用在B上，没有对B做功，C错误；
D．A、B运动状态相同，动能变化量相等，由动能定理可知，合外力对A做的功与合外力对B做的功相等，D正确。
故选BD。
14．AB
【详解】
A．根据
可得，甲、乙两球在空中的运动时间之比为，选项A正确；
B．根据
x=v0t
可得，甲、乙两球落地的水平位移之比为
选项B正确；
C．根据
可得抛出点两球的动能之比为
选项C错误；
D．根据
两球落地时的动能之比为
选项D错误。
故选AB。
15．AC
【详解】
A．撤去推力前，整体匀速运动，受力平衡，斜面与水平面间的摩擦力大小，分析可知竖直挡板对小球A的弹力大小为
选项A正确；
BD．撤去推力后，若A、不发生相对运动，则在摩擦力的作用下A、做减速运动，当竖直挡板对小球A恰好无弹力时，小球A的加速度由斜面支持力的水平分力提供，由牛顿第二定律可知
当A、整体产生的加速度大于时，A与发生相对运动，所以当
时A、发生相对运动，选项B、D均错误；
C．撤去推力后，若A、不发生相对运动，由动能定理可得
则在水平面上滑行的距离
选项C正确。
故选AC。
16．（1） ；（2）
【详解】
（1）对F点
对D到F，由机械能守恒
对D点
可得
（2）对从释放点到F运动过程：根据动能定理
可得
17．（1）；（2）0.6；（3）7200N
【详解】
（1）过山车从A点出发到达C点过程中，有
得过山车在圆轨道最高C的的速度
m/s
（2）过山车从A点到停止运动的过程中，有
直轨道HI的动摩擦因数大小为
=0.6
（3）过山车从A点到半圆轨道F点的过程中，有
过山车在半圆轨道最高点运动所需向心力
设过山车在F点受到圆轨道的作用力为F，则
过山车在F点受到圆轨道的作用力
F=7200N
根据牛顿第三定律知，过山车对轨道的作用力为
=7200