1.3.1动能和动能定理的理解及计算 同步练习-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册（word 含答案）

鲁科版（2019）高一物理必修第二册课时同步练习
第3节第1课时
动能和动能定理的理解及计算
一、单项选择题
1、对于质量一定的物体，下列说法中正确的是( )
A．物体的运动方向不变时，其动能一定不变
B．物体的速度发生变化时，其动能可能不变
C．物体的速率发生变化时，其动能可能不变
D．物体的动能不变时，其速度一定不变
2、某消防队员从一平台上跳下，下落2 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身的重心又下降了0.5 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A．自身所受重力的2倍
B．自身所受重力的5倍
C．自身所受重力的8倍
D．自身所受重力的10倍
3、从地面竖直向上抛出一个小球,小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是 (　　)
4、关于动能定理的表达式W=Ek2-Ek1,下列说法正确的是 (　　)
A.公式中的W为不包含重力的其他力做的总功
B.动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动;适用于恒力做功,但不适用于变力做功
C.运动物体所受合外力不为零,则该物体一定做变速运动,其动能要变化
D.公式中的Ek2-Ek1为动能的增量,当W>0时动能增加,当W<0时动能减少
5、如图所示，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球在空中达到的最高点的高度为h，在最高点时的速度为v，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是(　　)
A．运动员踢球时对足球做功mv2
B．足球上升过程重力做功mgh
C．运动员踢球时对足球做功mv2＋mgh
D．足球上升过程克服重力做功mv2＋mgh
6、速度为v的子弹恰可穿透一块固定的木板。如果子弹速度为2v,子弹穿透木板时所受阻力视为不变,则可穿透同样的固定木板 ( )
A.2块 B.3块
C.4块 D.8块
7、长L＝1 m、质量M＝1 kg的平板车在粗糙水平地面上以初速度v＝5m/s向右运动，同时将一个质量m＝2 kg的小物块轻轻地放在平板车的最前端，小物块和平板车之间的动摩擦因数μ＝0.5，由于摩擦力的作用，小物块相对平板车向后滑行距离s＝0.4m后与平板车相对静止，平板车最终因为地面摩擦而静止，如图所示，小物块从放到平板车上到与平板车一起停止运动，摩擦力对小物块所做的功为( )
A．0 J B．4 J
C．6 J D．10 J
8、子弹射出枪口时的动能与子弹横截面积的比值称为“枪口比动能”。我国公安部规定：枪口比动能大于等于1.8J/cm2的认定为枪支；枪口比动能小于1.8 J/cm2而大于0.16 J/cm2的认定为仿真枪；枪口比动能小于等于0.16 J/cm2的认定为玩具枪。有些同学小时候玩过的“BB枪”发射的“塑料BB弹”质量0.12 g、直径6 mm、射出枪口时速度约107 m/s。则关于“BB枪”，你的新认识是(　　)
A．是枪支 B．是仿真枪
C．是玩具枪 D．条件不足，不好确定
二、多项选择题
9、关于动能,下列说法正确的是 (　　)
A.物体由于运动而具有的能量叫动能
B.动能大小与物体的速度方向有关
C.动能只有大小,没有方向,是标量
D.动能的单位是焦耳
10、改变消防车的质量和速度,都能使消防车的动能发生改变。在下列几种情况下,消防车的动能是原来的2倍的是 (　　)
A.质量不变,速度增大到原来2倍
B.速度不变,质量增大到原来的2倍
C.质量减半,速度增大到原来的4倍
D.速度减半,质量增大到原来的8倍
11、一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间t0，其速度由零增大到最大值vm。若所受阻力f为恒力，关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况正确的是 ( )
12、如图所示,一个质量是25 kg的小孩从高为2 m的滑梯顶端由静止滑下,滑到底端时的速度为2 m/s。关于力对小孩做的功,以下说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A.重力做的功为500 J
B.合外力做功为50 J
C.克服阻力做功为50 J
D.支持力做功为450 J
13、复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h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．加速度逐渐减小
C．牵引力的功率P＝Fvm
D．牵引力做功W＝mv－mv
三、非选择题
14、冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意图如图所示．比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小．设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ1＝0.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减小至μ2＝0.004.在某次比赛中，运动员使冰壶C在投掷线中点处以2 m/s的速度沿虚线滑出．为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？(g取10 m/s2)
15、一架喷气式飞机，质量m＝5.0×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑．当位移达到l＝5.3×102 m时，速度达到起飞速度v＝60 m/s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍．求飞机受到的牵引力．(g取10 m/s2)
16、把质量为1 kg的石块从10 m高处以30°角斜向上方抛出，初速度为8 m/s。不计空气阻力，取g＝10 m/s2。求：
(1)人对石块做的功；
(2)石块落地时的速度大小。
17、如图所示，在地面上竖直固定了刻度尺和轻质弹簧，弹簧原长时上端与刻度尺上的A点等高。质量m＝0.5 kg的篮球静止在弹簧正上方，其底端距A点高度h1＝1.10 m。篮球静止释放，测得第一次撞击弹簧时，弹簧的最大形变量x1＝0.15 m，第一次反弹至最高点，篮球底端距A点的高度h2＝0.873 m，篮球多次反弹后静止在弹簧的上端，此时弹簧的形变量x2＝0.01 m，弹性势能为Ep＝0.025 J。若篮球运动时受到的空气阻力大小恒定，忽略篮球与弹簧碰撞时的能量损失和篮球的形变，弹簧形变在弹性限度范围内。求：(g取10 m/s2)
(1)弹簧的劲度系数；
(2)篮球在运动过程中受到的空气阻力；
(3)篮球在整个运动过程中通过的路程；
(4)篮球在整个运动过程中速度最大的位置。
18、2019年9月16号上海向3家企业颁发首批智能网联汽车示范应用牌照，接着19号我国《交通强国建设纲要》发布，然后22日上午，国家智能网联汽车(武汉)测试示范区正式揭牌，武汉发出全国首张无人驾驶汽车试运营牌照，百度、海梁科技、深兰科技拿到全球首张自动驾驶商用牌照，这标志着自动驾驶可以商用运作，逐渐驶入生活。有关资料检测表明，当无人驾驶汽车正以20 m/s的速度在平直公路上行驶时，遇到紧急情况需立即刹车(忽略无人驾驶汽车反应时间)。设该车刹车时产生的加速度大小为8 m/s2。将上述运动简化为匀减速直线运动，直到汽车停下。已知无人驾驶汽车质量为1.8 t。
在此过程中该无人驾驶汽车：
(1)动能如何变化？
(2)前进的距离x是多少？
答案与解析
1、B
解析：物体的运动方向不变时，其速度的大小可能变化，其动能可能变化，故A错误；物体速度大小不变，而方向改变时，其动能不变，故B正确，D错误；物体的速率发生变化时，其动能一定变化，故C错误。
2、B
解析：设地面对双脚的平均作用力为F，在全过程中，由动能定理得mg(H＋h)－Fh＝0
F＝＝mg＝5mg，B正确。
3、A
解析：小球做竖直上抛运动,设初速度为v0,则v=v0-gt,小球的动能Ek=mv2,把速度v代入得Ek=mg2t2-mgv0t+m,Ek与t为二次函数关系,A正确,B、C、D错误。
4、D
解析：动能定理的表达式W=Ek2-Ek1,W指的是合外力所做的功,故A错误;动能定理适用于任何运动,既适用于直线运动,也适用于曲线运动,既适用于恒力做功,也适用于变力做功,故B错误;运动物体所受合外力不为零,则该物体一定做变速运动,若合外力方向始终与运动方向垂直,合外力不做功,动能不变,故C错误;公式中的Ek2-Ek1为动能的增量,当W>0时,即Ek2-Ek1>0,动能增加,当W<0时,即Ek2-Ek1<0,动能减少,故D正确。
5、C
解析：足球上升过程中足球重力做负功，WG＝－mgh，B、D错误；从运动员踢球至上升至最高点的过程中，W－mgh＝mv2，故运动员踢球时对足球做的功W＝mv2＋mgh，C项正确。
6、C
解析：设木板的厚度为d,当子弹的速度为v时,由动能定理知-fd=0-mv2。当子弹的速度为2v时,设子弹能穿透n块木板,由动能定理知-f·nd=0-m(2v)2,联立两式解得n=4,故选项C正确。
7、A
解析：将小物块轻轻地放在平板车上时，由于摩擦力做正功，使小物块加速，小物块与平板车速度相等时摩擦力转化为静摩擦力，由于地面对平板车的阻力而使平板车和小物块都减速，静摩擦力对小物块做负功，因为小物块初速度为零，最终与平板车一起减速到零，故小物块动能的变化量为零，在整个过程中摩擦力对小物块所做的功为零，故A正确。
8、A
解析：“塑料BB弹”的质量m＝0.12 g＝1.2×10－4kg，射出枪口时速度v＝107 m/s，则“塑料BB弹”射出枪口时的动能Ek＝mv2＝×1.2×10－4×1072 J＝0.686 94 J，“塑料BB弹”的直径d＝6 mm＝0.6 cm，横截面积S＝πd2＝×3.14×0.62cm2＝0.282 6 cm2，则“枪口比动能”为＝ J/cm2≈2.4 ＞1.8 ，则“BB枪”是枪支，故A正确，B、C、D错误。
9、ACD
解析：物体由于运动而具有的能量叫动能,所以A正确;动能是标量,动能大小与物体的速度方向无关,所以B错误;动能只有大小,没有方向,是标量,所以C正确;动能的单位为焦耳,则D正确。
10、BD
解析：质量不变,速度增大到原来的2倍,根据Ek=mv2可知,消防车的动能变为原来的4倍,故A错误;速度不变,质量增大到原来的2倍,根据Ek=mv2可知消防车的动能变为原来的2倍,故B正确;质量减半,速度增大到原来的4倍,根据Ek=mv2可得消防车的动能变为原来的8倍,故C错误;速度减半,质量增大到原来的8倍,根据Ek=mv2可知,消防车的动能变为原来的2倍,故D正确。
11、BCD
解析：轿车以恒定的牵引力F启动，由a=得，轿车先做匀加速运动，由P=Fv知，轿车输出功率增加，当功率达到额定功率时，牵引力减小，加速度减小，轿车做加速度逐渐减小的加速运动，当F=f时，速度达到最大，之后轿车做匀速运动，选项B、C、D正确。
12、AB
解析：重力做功与路径无关,WG=mgh=25×10×2 J=500 J,选项A正确;合外力做功W=ΔEk=mv2=×25×22 J=50 J,选项B正确;因为W=WG+W阻=50 J,所以W阻=-450 J,即克服阻力做功为450 J,选项C错误;支持力始终与速度方向垂直,不做功,选项D错误。
13、BC
解析：动车的功率恒定，根据P＝F牵v可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得F牵－F＝ma，可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A项错误，B项正确；当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为P＝Fvm，C项正确；动车功率恒定，在t时间内，牵引力做的功为W＝Pt，根据动能定理得Pt－Fs＝mv－mv，D项错误。故选B、C。
14、解析：设投掷线到圆心O的距离为s，冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s1，所受摩擦力的大小为f1，在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s2，所受摩擦力的大小为f2.则有s1＋s2＝s，f1＝μ1mg，f2＝μ2mg
设冰壶的初速度为v0，由动能定理得
－f1s1－f2s2＝0－mv
联立以上各式并代入数据解得s2＝＝10 m.
答案：10 m
15、解析：飞机的初动能Ek1＝0，末动能Ek2＝mv2；合力F做的功W＝Fl.
根据动能定理，有Fl＝mv2－0，
合力F为牵引力F牵与阻力F阻之差，而阻力与重量的关系为F阻＝kmg(其中k＝0.02)，所以F＝F牵－kmg，
代入上式后解出F牵＝＋kmg，
把数据代入后得到F牵≈1.8×104 N，
飞机所受的牵引力是1.8×104 N.
答案：1.8×104 N
16、解析：(1)根据动能定理得，小球抛出过程中人的手对小球做功为：W＝mv＝×1×64 J＝32 J。
(2)过程中只有重力做功，根据动能定理得：mgh＝mv2－mv，代入数据解得：v＝2 m/s。
答案：(1)32 J
(2)2 m/s
17、解析：(1)球静止在弹簧上，根据共点力平衡条件可得mg－kx2＝0，k＝＝500 N/m。
(2)球从开始运动到第一次上升到最高点，动能定理mg(h1－h2)－f(h1＋h2＋2x1)＝0，解得f＝0.5 N。
(3)球在整个运动过程中总路程s：mg(h1＋x2)＝fs＋Ep，解得s＝11.05 m。
(4)球在首次下落过程中，合力为零处速度最大，速度最大时弹簧形变量为x3。则mg－f－kx3＝0，
在A点下方，离A点x3＝0.009 m。
答案：(1)500 N/m
(2)0.5 N
(3)11.05 m
(4)0.009 m
18、解析：(1)无人驾驶汽车做匀减速直线运动，其速度不断减小，质量不变，由Ek＝mv2得汽车的动能不断减小。
(2)由牛顿第二定律知受到阻力的大小：f＝ma
解得：f＝1.44×104 N
初动能：Ek＝mv2
解得：Ek＝3.6×105 J
减速过程由动能定理得：－fx＝0－Ek
解得：x＝25 m。
答案：(1)减小
(2)25 m