4.3动能 动能定理 自主提升过关练（word版含答案）

4.3动能 动能定理 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．某水上乐园设备公司设计一款水滑梯，设计简图如图所示，倾斜滑道与水平滑道材料相同且平滑连接。游客的质量m，倾斜滑道高度h、倾角，游客与滑道间的动摩擦因数，游客在水平滑道上停止点A到O点的水平距离x，下列说法正确的是（　　）
A．h和一定，越大，x越大
B．h和一定，越大，x越小
C．h和一定，x的大小与、m无关
D．h和一定，m越小，x越大
2．某次排球比赛中，运动员将排球沿水平方向击出，对方拦网未成功。如不计空气阻力，则排球落地前的动能（　　）
A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．保持不变 D．先减小后增大
3．一只皮球从离地面一定高度由静止释放，其受到空气阻力的大小与速度平方成正比。下列描写皮球在下落过程中速度v、加速度a与下落时间t的关系图像，皮球克服空气阻力做功、皮球动能E与下落高度h的关系图像，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．2021年1月17日，温州瓯海区第二届“红鹿杯”青少年篮球赛落下帷幕。赛前某同学进行单手拍篮球的技术练习，已知篮球质量为640g，当篮球从1.0m高处自由下落时，反弹起来的高度为0.80m，若要使该篮球反弹后能回到原来高度，并在球回到最高点时拍打一次球，每分钟拍球60次，不计空气阻力和拍球时的能量损失，篮球与地面碰撞前、后的速度大小之比不变，则该同学拍球的平均功率约为（　　）
A．0.8W B．1.6W C．3.2W D．6.4W
5．一个倾角的斜面固定于水平地面，斜边长5m，一物块从斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中两直线所示，设斜面底端所在的水平面为零势能面，，，重力加速度取，则（ ）
A．物块的质量m=2kg B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.4.
C．物块下滑到斜面底端时速度大小为 D．当物块下滑3.0m时机械能损失了12J
6．某人用手将1kg物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s。则下列说法错误的是（　　）
A．手对物体做功12J B．合外力做功2J
C．合外力做功12J D．物体克服重力做功10J
7．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，如图甲所示，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。如图乙所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为L，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．最大初速度是最小初速度的3倍 B．若落入锅中的速度为v，则
C．速度的变化量都相同 D．运动的时间都相同
8．如图所示，斜面固定且光滑。分别用力F1、F2将同一物体由静止起以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面顶端。物体到达斜面顶端时，力F1、F2所做的功分别为W1、W2，则（　　）
A．F1F2,W1>W2 D．F1>F2,W1=W2
9．2021年央视春节晚会采用了无人机表演，其中一架无人机在一段时间内沿竖直方向运动，通过传感器获得其速度与时间关系图如图所示，图中速度以竖直向上为正方向。已知无人机的质量为，重力加速度。下列说法正确的是（　　）
A．时间内无人机上升，末开始下降
B．末无人机上升到最高点
C．时间内无人机所受合外力做功为
D．时间内无人机处于失重状态
10．如图所示，质量为m=1kg的物块，与转台之间的最大静摩擦力为物块重力的0.5倍，物块与转轴OO′相距0.2m，物块随转台由静止开始转动，当转速缓慢增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，重力加速度g取10m/s2，在物块由静止到相对滑动前瞬间的过程中，转台的摩擦力对物块做的功为（　　）
A．0 B．0.5J C．2J D．0.25J
11．竖直光滑圆弧轨道与光滑水平轨道相切于A点，一可视为质点的小球以某一速度沿水平轨道向右运动，并冲上圆弧轨道，当小球到B点时速度恰好为零。已知圆弧轨道半径R=1.6m，B点与圆心O的连线与竖直方向的夹角为60°，g取10m/s2，则小球在水平轨道上的速度大小为（　　）
A．4m/s B．4m/s
C．16m/s D．16m/s
12．“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节动力车厢发动机的额定功率均为，若动车组所受的阻力与其速率成正比（，为常量），动车组能达到的最大速度为。下列说法正确的是 （　　）
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶的速度为
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为
13．某实验研究小组为探究物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系，使某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上运动，如图甲所示，调节斜面与水平面的夹角θ，实验测得x与θ的关系如图乙所示，取，则由图可知（　　）
A．当某次θ=40°时，物体达到最大位移后将不会沿斜面下滑
B．物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.75
C．图乙中
D．图乙中
14．一辆汽车在平直公路上行驶，质量为2t，发动机的输出功率恒为60kW，其匀速行驶的速度为30m/s，假设汽车行驶过程中所受阻力不变。则（　　）
A．汽车所受阻力大小为2000N
B．当汽车速度为20m/s时，其加速度大小为
C．如果汽车保持功率60kW不变，速度从20m/s增加到30m/s，用时10s，则这段时间汽车发生的位移为50m
D．如果汽车最大输出功率为120kW，则汽车行驶最大速度为216km/h
15．如图甲所示，一段只有部分的光滑圆管A竖直固定在木板B上（管口M为最高点），木板B放在水平地面上，B的左右两侧各有一挡板固定在地面上，使B不能左右移动，现将一小球在管口N的正上方h高处由静止释放，小球通过最低点时管壁对它的弹力F与h的关系如图乙所示。已知管A和板B的总质量为0.3kg，小球的直径和圆管的粗细忽略，重力加速度取10m/s2则（　　）
A．小球的质量为0.1kg
B．圆管的半径为0.5m
C．当h=1m时，小球从管口M飞出后将落入管口N
D．当h=1.2m时，小球通过管口M时会使AB整体跳起
二、解答题
16．年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是最具观赏性的项目之一。如图所示，是跳台滑雪的长直助滑道的一部分，高度差。质量为的运动员从点由静止开始下滑，经过点时速度，取。求：
（1）运动员经过B点时的动能；
（2）从A点到B点过程中，阻力对运动员做的功。
17．AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，下端B与水平直轨道相切，如图所示。一小物块自A点起由静止开始沿轨道下滑。已知圆轨道半径为R，小物块的质量为m，重力常数为g，求：
（1）小球运动到B点时的速度；
（2）若物块与水平面间动摩擦因数，水平滑到C点停止，求BC间位移s。
参考答案
1．C
【详解】
对游客从最高点下滑至A点的过程，据动能定理可得
整理得
所以x与m和角无关。
故选C。
2．B
【详解】
排球落地前，合外力（重力）做正功，则动能逐渐变大。
故选B。
3．C
【详解】
AB．由于受到空气阻力的大小与速度平方成正比，由牛顿第二定律可得
所以下落过程中先是加速度减小的加速运动，当
时，以后做匀速运动，故AB错误；
C．皮球在下落过程中，皮球克服空气阻力做功
故C正确；
D．皮球在下落过程中，由动能定理
所以
由于f增大，故减小，即斜率减小，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
设篮球与地面碰撞前速度为v1，反弹的速度为v2，则篮球与地面碰撞前、后据动能定理分别可得
若拍球过程做功为W，篮球与地面碰撞前、后速度分别为、，则与地面碰撞前、后据动能定理可得
因为篮球与地面碰撞前、后的速度大小之比不变，即
联立解得
则每次拍球需做功约为，平均功率约为
故选B。
5．D
【详解】
A．物块在最高点时重力势能为
EP=mgLsin37°=30J
可得物块的质量
m=1kg
选项A错误；
B．根据动能定理
可得物块下滑的加速度为
根据
可得与斜面间的动摩擦因数为
μ=0.5
选项B错误；
C．物块下滑到斜面底端时动能为10J，则
根据速度大小为
选项C错误；
D．当物块下滑3.0m时机械能损失了
选项D正确。
故选D。
6．C
【详解】
D．重力做功
即物体克服重力做功10J。故D正确，与题意不符；
BC．由动能定理，可得
解得
故AB正确，与题意不符；C错误，与题意相符。
故选。C
7．B
【详解】
D．根据公式，有
可得运动的时间都相同。故D正确；
C．速度的变化量为
加速度相同，下落时间也相同，故速度的变化量都相同。故C正确；
A．小面圈水平位移的范围
根据公式
由于下落时间相同，可得初速度范围
则
故A正确；
B．由动能定理，可得
联立，可得
，
故B错误。
本题选错的，故选B。
8．B
【详解】
斜面固定且光滑，将同一物体由静止起以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面顶端。物体的速度相同，动能相同，上升的高度相同，由
W=Gh+Ek
可知，F1、F2做功
W1=W2
设斜面长为L，由功的公式，可得力F1做功
W1=F1L
力F2做功
W2= F2cosαL
可有
F1= F2cosα
cosα<1
F1< F2
ACD错误，B正确。
故选B。
9．D
【详解】
AB．因为图像的纵轴表示速度，从图可以看出，0-3s内无人机一直上升，3s末到达最高点，故AB错误；
C．时间内无人机所受合外力做功等于该时间内动能的变化量，由图可得初速度为
末速度为零，故
故C错误；
D．因为图像的斜率为加速度，由图像知时间内无人机的加速度为负，即加速度向下，所以处于失重状态，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
根据牛顿第二定律得
根据动能定理得
联立可得转台的摩擦力对物块做的功为
故B正确，ACD错误。
故选B。
11．A
【详解】
由动能定理得
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．对动车组，由牛顿第二定律有
若动车组在匀加速启动，即加速度恒定，但
随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而变大，故A错误；
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有
故可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误；
C．若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶时加速度为零，有
而以额定功率匀速时，有
联立解得
故C正确；
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度，由动能定理可知
可得动车组克服阻力做的功为
故D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
AB．当时，物体做竖直上抛运动，不受摩擦力作用，根据
可得
当时，物体沿水平面做减速运动，根据动能定理
代入数据，解得
，所以物体上升到最大位移处，将沿斜面下滑，B正确，A错误；
CD．根据动能定理
整理得
根据数学知识可知，位移最小值为
C错误，D正确。
故选BD。
14．ACD
【详解】
A．汽车所受阻力大小为
选项A正确；
B．当汽车速度为20m/s时，牵引力为
其加速度大小为
选项B错误；
C．如果汽车保持功率60kW不变，速度从20m/s增加到30m/s，用时10s，根据动能定理
解得
x=50m
选项C正确；
D．如果汽车最大输出功率为120kW，则汽车行驶最大速度为
选项D正确。
故选ACD。
15．BD
【详解】
AB．由图可知，当小球从高度为h的地方下落时，根据动能定理
在最低点根据牛顿第二定律
联立可得
代入h=0、FN=6N和h=1、FN=14N，联立可得
m=0.2kg
R=0.5m
故A错误，B正确；
C．当h=1m时，从开始下落到最高点，根据动能定理
代入数据解得
根据平抛运动公式
可得平抛运动的水平位移为
可得
即小球不会从管口M飞出后将落入管口N，故C错误；
D．当h=1.2m时，从开始下落到最高点，根据动能定理
代入数据解得
在最高点，根据牛顿第二定律
联立解得
因为
所以小球通过管口M时会使AB整体跳起，故D正确。
故选BD。
16．（1）3000J；（2）-300J
【详解】
（1）运动员经过点时的动能
（2）从点到点过程中，对运动员，根据动能定理，有
解得
17．（1）；（2）
【详解】
（1）物块自A点起由静止开始沿光滑轨道下滑，根据机械能守恒有
解得
（2）物块从B点到C点，由动能定理
解得