2019人教版必修第二册第八章机械能守恒定律3动能和动能定理提升练习（word版含答案）

2019人教版必修第二册 第八章 机械能守恒定律 3 动能和动能定理 提升练习
一、多选题
1．“太极球”是较流行的一种健身器材。做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落地上。现将太极球简化成如图所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图中的位置时球与板间无相对运动趋势。为圆周的最高点，为最低点，与圆心等高。设球的质量为，重力加速度为，不计板的重力。则（　　）
A．小球做匀速圆周运动时所受合外力为零
B．小球在位置时平板可处于竖直方向
C．小球在处受到板的弹力比在处受到的弹力大
D．小球在两位置受到板的弹力大小相等
2．如图所示，半径为R的圆形轨道，一物体由顶点 A以8m/s的初速度滑下到B点时，速率为6m/s.若该物体以10m/s的初速度从A点沿同一路线滑到B点，则到B 点时速率可能为
A．10m/s B．9m/s C．8m/s D．7m/s
3．如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f.设木块离原点s远时开始匀速前进，下列判断正确的是（ ）
A．子弹损失的动能为
B．子弹损失的动能为
C．子弹损失的动能为
D．子弹、木块系统总机械能的损失为
二、单选题
4．如图1、图2所示，两个等高的光滑斜面固定在地面上，斜面倾角，质量相等的小球甲、乙各自在沿斜面向上的拉力作用下从底端由静止开始向上运动．两个拉力的功率恒定且相等,两小球在到达斜面顶端时均已匀速，则在两小球由斜面底端运动到顶端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．最后甲球的速度比乙球的速度大
B．最后甲球的速度与乙球的速度相等
C．甲球运动的时间比乙球运动的时间短
D．甲球运动的时间与乙球运动的时间相等
5．质量不等、动能相等的两物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行至停止，则（ ）．
A．质量大的物体滑行距离长，时间长 B．质量小的物体滑行距离长，时间短
C．质量大的物体滑行距离短，时间短 D．质量小的物体滑行距离短，时间短
6．如图所示，轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力与重力大小相等，在D位置小球速度减小到零。在小球下降阶段，下列判断中正确的是（　　）
A．在B位置小球动能最大
B．在C位置小球加速度最大
C．从A→C过程中，小球重力势能的减少等于小球动能的增加
D．从B→D过程中，小球重力势能的减少小于弹簧弹性势能的增加
7．某同学做了一个力学实验，如图所示，将一金属球通过一轻质弹簧悬挂于O点，并用一水平方向的细绳拉住，然后将水平细绳剪断，经观察发现，水平细绳剪断后金属球在第一次向左摆动以及回摆过程的一段运动轨迹如图中虚线所示．根据运动轨迹以及相关的物理知识，该同学得出以下几个结论中正确的是（ ）
A．水平细绳剪断瞬间金属球的加速度方向朝左下方
B．金属球运动到悬点正下方时所受合力方向竖直向上
C．金属球动能最大的位置应该在悬点正下方的左侧
D．金属球运动到最左端时动能为零
8．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为。若将小球A换为质量为的小球A，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降时的速度为（重力加速度为g，不计空气阻力）
A． B． C． D．
9．如图所示,在摩擦力不计的水平面上,放一辆质量为M的小车,小车左端放一只箱子,其质量为m,水平恒力F把箱子拉到小车的右端．如果第一次小车被固定在地面上,第二次小车没固定,可沿水平面运动,在上述两种情况下( )
A．箱子与小车之间的摩擦力大小不相等
B．F做的功一样多
C．箱子获得的动能一样多
D．由摩擦转变成内能的能量一样多
10．一物体由静止开始作匀加速直线运动，则此物体的动能（　　）
A．与它的速度成正比
B．与它的动量成正比
C．与它所经历的时间成正比
D．与它所经历的位移成正比
11．如图所示，在粗糙斜面上，轻质弹簧下端固定在挡板上，上端与一物块连接．开始时使弹簧处于压缩状态，释放后物块由静止开始经C点最高运动至A点．物块经过C点时弹簧弹力为0．整个上滑过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．弹簧弹力一直对物块做正功
B．弹簧弹性势能减少量等于物块重力势能增加量
C．弹簧弹力做功与重力做功之和等于物块克服摩擦做的功
D．物块经过C点时速度最大
12．如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。在某时刻，无人机将小球沿水平方向投出。该同学测得小球从投出到落到水平地面所用的时间约为2s。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s，在空中运动的过程中，小球的动能（　　）
A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．保持不变 D．先减小后增大
三、实验题
13．①某次做实验的时候，实验员准备了以下器材，请问用这些器材可以做下列哪些实验？___________
A．探究小车速度随时间变化的规律 B．探究加速度与力、质量的关系
C．探究求合力的方法 D．研究平抛运动
②上题四个选项中的实验，必须用到天平的是___________（填对应字母）；
14．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、滑块、细沙。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组成员，要完成该实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有______。
（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是_______，实验时首先要做的步骤是_________。
（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M，往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为_______。
四、解答题
15．如图所示，质量千克的物体自高米的光滑槽A端静止开始下滑，至水平槽底B处飞出。若B离地面高米，求物体落地时的速度大小（g取10米/秒2，下同）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．CD
【详解】
A．小球做匀速圆周运动时处于非平衡状态，所以所受合外力不为零，故A错误。
B．球在b位置时重力和平板的合外力提供向心力，因此平板不能处于竖直方向，故B错误。
C．设球运动的线速率为v，半径为R，则在a处时
在C处时
联立可得
Fc-Fa=2mg
故C正确。
D．根据b、d两点受力的对称性可得，b、d两点受到板的弹力大小必相等，故D正确。
故选CD。
2．CD
【分析】
物体从A点下滑至B点，除重力做功外还有摩擦力做功，两个力做的总功等于物体动能的变化，从A至B重力做功一样，而摩擦力做功与摩擦力的大小有关，在圆弧状态下摩擦力大小决定做功情况，根据已知条件判断摩擦力的大小跟速度的关系进而求出摩擦力做功情况，从而判断速度的大小．
【详解】
根据题意知：当物体以8m/s速度下滑时，根据动能定理有，当物体以10m/s速度下滑时，过程中，重力做功保持不变，即；由于物体沿圆弧下滑，指向圆心的合力提供向心力，由于速度变大，圆弧轨道给物体的弹力变大，根据滑动摩擦力大小的计算式：，可得物体受到的摩擦力增大，在从A到B的过程中，物体通过的圆弧长度不变，所以物体在从A到B的过程中，摩擦力做功变大，即，故，即，解得，故CD正确．
3．BD
【详解】
A、B、根据动能定理，子弹损失的动能等于克服阻力做的功，为f（s+d），故A错误，B正确．C、D、根据动能定理，木块动能的增加量等于摩擦力对其做的功为fs，故木块动能增加fs，故木块和子弹系统动能减小fd，机械能减小fd，故C错误，D正确；故选BD．
【点睛】
本题关键是明确能量转化和转移情况，要能结合动能定理列式求解．
4．A
【详解】
AB.由
和
得当加速度减为零的时候速度最大，且
又因为，则最后甲球的速度大于乙球的速度，选项A正确、B错误；
CD.由
得甲球运动的时间比乙球运动的时间长，选项CD错误；
故选A．
5．C
【分析】
物体从滑行到停止的过程中，物体受滑动摩擦力做功，可根据动能定理进行分析。
【详解】
A.运用动能定理研究
物体在水平地面上从滑行到停止的过程中，物体受滑动摩擦力f=μmg的作用
滑动摩擦力做功使得物体停止，根据动能定理有：
所以物体滑行的距离
由于初动能相等，动摩擦因数相同，所以质量大的物体滑行距离短。
由于物体在摩擦力的作用下做匀减速直线运动，加速度
初动能得
，
根据匀变速直线运动规律得：
由于初动能相等，动摩擦因数相同，质量大的物体滑行时间短。
故选C。
6．D
【详解】
AB．球速度最大，动能最大的时候，是加速度等于零时，由题可知，小球在C位置时弹力与重力大小等，加速度为零，此时速度最大，动能最大，加速度最小，故AB错误；
C．A→C过程中，小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹簧弹性势能的增加，故C错误；
D．B→D过程中，小球的动能和重力势能减小变成弹簧的弹性势能，故小球重力势能的减少小于弹簧弹性势能的增加，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．细绳未剪断前，设小球的重力为G、弹簧的弹力为F、细绳的拉力为T，由于金属球处于平衡状态，则根据三力平衡可知G与F的合力与T等大反向，即G与F合力的方向水平向左，细绳被剪断的瞬间细绳的拉力突然消失，而弹簧弹力的大小和方向均不发生变化即仍为F，所以此时小球所受重力G与弹簧弹力F合力的方向仍水平向左，根据牛顿第二定律中力与加速度的同向性可知在细绳被剪断的瞬间小球加速度的方向水平向左，故A错误；
B．当金属球运动到悬点O正下方时，如图所示，根据物体做曲线运动的条件结合受力分析可知，此时物体所受合力方向为竖直向下，如图所示，故B错误；
C．如图所示，当金属球运动到O点正下方时，小球所受合力与小球的速度成锐角，在此以后的一段时间内小球的速度将增大，动能增大，故C正确；
D．金属球运动到最左端时水平方向的速度为零，而不是合速度为零，则此时小球的动能不为0，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
小球质量为m时，对于下降h过程，根据动能定理，有：
mgh-W弹=0
小球质量为4m时，对于下降h过程，根据动能定理，有：
解得：
故B正确。
9．D
【详解】
A、根据滑动摩擦力公式知，两种情况下，m对车的压力相等，都等于mg，动摩擦因数是一定的，故滑动摩擦力一定相等，A错误；
B、第二次由于小车也会向右移动，故滑块对地的位移比第一次大，F一样大，由知，第二次拉力做的功多，B错误；
C、第二次滑块对地的位移x大，根据动能定理：可知，第二次m获得的动能大，C错误；
D、摩擦产生的热量等于滑动摩擦力乘以相对位移，即：，两次的相对位移相同，都等于车长，所以摩擦产生的热量一样多，D正确；
故选D．
10．D
【详解】
A．根据知动能与速度的平方成正比，故A错误；
B．根据可知动能与动量的平方成正比，故B错误；
C．根据，可知速度大小和时间成正比，动能和时间的平方成正比。故C错误；
D．根据动能定理有可知，动能和位移成正比。故D正确；
故选D。
11．C
【详解】
试题分析：当物体超过C点后，弹簧处于拉升状态，所以在从C向A运动的过程中弹力与运动方向相反，故做负功，A错误，弹性势能的减小量等于物体机械能与产生的热能之和，B错误，C正确，当物体的加速度为零时，即弹力，重力沿斜面向下的分力，摩擦力三力合力为零时，速度达到最大，D错误，
考点：考查了功能关系已经牛顿第二定律的应用
点评：弄清楚，弹力，重力，摩擦力三力做功情况，根据动能定理分析是关键
12．A
【详解】
小球在空中运动的过程中做平抛运动，水平速度不变，竖直速度逐渐变大，则小球的速度逐渐变大，其动能逐渐变大。
故选A。
13．AB B
【详解】
①[1]A．“探究小车速度随时间变化的规律”实验要测出一系列点的速度，只需要打点计时器相关器材和刻度尺。故A符合要求；
B．“探究加速度与力、质量的关系”实验要测出加速度，还要测出质量，而力是用钩码的重力代替的，所以上述器材足够，故B符合要求；
C．“探究求合力的方法”实验要有弹簧测力计测出力的大小,还要细绳等，故C不符合要求；
D“研究平抛运动”需要长木板、重垂线等，故D不符合要求。
②[2]上题四个选项中的实验，“探究加速度与力、质量的关系”实验必须用到天平，故选B。
14．刻度尺、天平 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力
【详解】
(1)[1]本实验需要用到天平测量小车和砂桶的质量，需要刻度尺测量纸带长度。
(2)[2]沙和沙桶加速下滑，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，对沙和沙桶有
对滑块，有
解得
由此可知当时，有，即要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量。
[3] 滑块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高。
(3)[4]合外力做的总功为
动能增加量为
则需要验证的数学表达式为
15．5米/秒
【详解】
由动能定理得
解得
答案第1页，共2页
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