8.3动能和动能定理第八章机械能守恒定律一课一练(1)2021_2022学年高一物理必修第二册(人教版2019)
一、单选题,共10小题
1.一个物体做变速运动,在t时刻其速度大小是v,在2t时刻其速度大小是nv,那么在2t时刻物体的动能是它在t时刻动能的( )
A.n倍 B.n2倍 C.倍 D.倍
2.下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系,正确的是( )
A.如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零
B.如果合力对物体做的功为零,则合力一定为零
C.物体在合力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过程中变化量一定不为零
D.合力做正功,物体动能可能减小
3.某消防队员从一平台无初速度跳下,下落2m后双脚触地,同时采用双腿弯曲的方法缓冲。若视其在缓冲过程中自身重心又匀变速下降了0.5m,则在着地过程中,地面对他双脚的平均作用力大约为自身重力的( )
A.5倍 B.10倍 C.20倍 D.3倍
4.某同学骑自行车下坡。已知坡长500m、高8m,人和车的总质量为100kg。下坡时车的初速度为4m/s,在人不踏车的情况下,到达坡底时车速为10m/s。取重力加速度g=10m/s2,则下坡过程中阻力做的功为( )
A.-4000J B.-3800J
C.-5000J D.200J
5.拖着旧橡胶轮胎跑步是一种训练体能的常用方法。某消防队员在体能训练时拖着轮胎在操场上以恒定的速率跑了80m,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对轮胎做了负功
B.合外力对轮胎做了正功
C.拉力对轮胎所做的功等于轮胎动能的改变
D.支持力对轮胎做了正功
6.如图所示,质量为m的小球用长l的细线悬挂并静止在竖直位置P。用水平拉力F将小球缓慢地拉到Q点的过程中,拉力F做功为( )
A. B.
C. D.Fl
7.如图,用同种材料制成的一个轨道ABC,AB段为四分之一圆弧,半径为R,水平放置的BC段长为R。一个物块质量为m,与轨道的动摩擦因数为μ,它由轨道顶端A从静止开始下滑,恰好运动到C端停止,物块在AB段克服摩擦力做功为( )
A.μmgR B.(1-μ)mgR C.πμmg D.mgR
8.把一石块从某高处斜向上抛出,抛出时人对石块做的功为W1,石块从抛出到落地过程中重力对它做的功为W2,克服空气阻力做的功为W3。石块着地时的动能为( )
A.W2-W3 B.W2+W3 C.W1+W2+W3 D.W1+W2-W3
9.在光滑水平面上,有一质量为的滑块,在变力F的作用下沿x轴作直线运动,F-x关系如图,~和~的两段曲线关于坐标点(10,0)对称。滑块在坐标原点处速度为,则滑块运动到处的速度大小为( )
A. B. C. D.
10.从地面竖直向上抛出一物体,在运动过程中除受到重力外,还受到一大小恒定、方向始终与运动方向相反的空气阻力F阻的作用。距地面高度h在0至3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2,该物体运动过程受到的空气阻力F阻为( )
A.0.5N B.1 N C.1.5 N D.2 N
二、多选题,共4小题
11.改变汽车的质量和速度大小,都能使汽车的动能发生变化,则下列说法中正确的是( )
A.质量不变,速度增大到原来的2倍,动能增大为原来的2倍
B.速度不变,质量增大到原来的2倍,动能增大为原来的2倍
C.质量减半,速度增大到原来的4倍,动能增大为原来的2倍
D.速度减半,质量增大到原来的4倍,动能不变
12.关于动能的理解,下列说法正确的是( )
A.一般情况下,Ek = mv2中的v是相对于地面的速度
B.动能的大小由物体的质量和速率决定,与物体的运动方向无关
C.物体以相同的速率向东和向西运动,动能的大小相等、方向相反
D.当物体以不变的速率做曲线运动时其动能不断变化
13.一质量为m的小物块静置于粗糙水平地面上,在水平外力作用下由静止开始运动,小物块的加速度a随其运动距离x的变化规律如图所示。已知小物块与地面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,在小物块运动0~2L的过程中,下列说法正确的是( )
A.小物块在0~L内做匀变速直线运动,L~2L内做匀速运动
B.小物块运动至2L处的速度为
C.整个过程中水平外力做功为2mL
D.小物块从L处运动至2L处所用的时间为t=
14.在大型物流货场,广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示,与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动,皮带始终是绷紧的,将m=1kg的货物放在传送带上的A端,经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2,则可知( )
A.货物与传送带间的动摩擦因数为0.5
B.A、B两点的距离为2.4m
C.货物从A运动到B过程中,传送带对货物做功的大小为12.8J
D.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
三、填空题,共4小题
15.质量的机车,以恒定的功率从静止出发,经过时间在水平路面上行驶了,速度达到了最大值,则机车的功率为________W,机车运动中受到的平均阻力为________N。
16.质量为的物体在桌面上滑行,受到摩擦阻力为,若物体的初速度为,则物体可以在桌面上滑行的距离为________。
17.如图所示,质量是的子弹,以的速度水平射入厚度是的木板,射穿后的速度是。子弹在射穿木板的过程中所受的平均阻力是________。
18.如图所示,质量为m的物体从h高处的A点由静止自斜面滑下,再滑到平面上的C点停下,在B点没有能量损失,则在的全过程中物体克服阻力所做的功为___________,如果使物体在平行于轨道平面的外力作用下由C点沿原路返回到A点,则外力至少做功___________。
四、解答题,共4小题
19.如图所示,杂技演员左右手在同一水平高度,他用右手将质量为m的小球以速度v抛出,小球上升的最大高度为h,不计空气阻力,重力加速度为g,以双手所在水平面为参考平面,求:
(1)小球在最高点时的重力势能。
(2)小球刚落到左手时的动能。
20.一架质量的喷气式飞机,从静止开始在跑道上滑行,经过距离,达到起飞速度。在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的0.02倍。请根据动能定理求出飞机滑行时受到的牵引力。
21.一质量为的小车,沿着高为的光滑斜坡滑下,到了斜坡底部后,小车继续在平地上滑行,此时它受到一个的摩擦力作用。小车在停下之前,能在平地上滑行多远?
22.张强每天的工作就是把地上的箱子搬到高的楼上。某天,他必须尽可能快地把30箱总质量为的箱子搬上楼,因此他考虑不能一次只搬一箱。但如果每次搬得太多,就会走得很慢,不时要休息,而如果每次只搬一箱,那么大量的体能将用于提升自己的身体。现测得他在一段时间里的功率与他所搬物体质量之间的关系如图所示。如果不把他返回楼下的时间和搬起、放下每个箱子的时间计算在内,请你求出:
(1)在所需时间最短的情况下,他每次搬运箱子的数目。
(2)把所有箱子都搬到楼上所需要的最短时间。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【解析】
物体做变速运动,在t时刻其速度大小是v,在2t时刻其速度大小是nv,故
Ek1 = mv2
Ek2 = m(nv)2
故
=
故选B。
2.A
【解析】
A.功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积,如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零,A正确;
B.如果合力对物体做的功为零,可能是合力不为零,而是物体在力的方向上的位移为零,B错误;
C.竖直上抛运动是一种匀变速直线运动,在上升和下降阶段经过同一位置时动能相等,动能在这段过程中变化量为零,C错误;
D.合力做正功时,动能肯定增加,D错误。
故选A。
3.A
【解析】
设消防员重力为mg,地面对双脚的平均作用力为F,从平台跳下至最低点的过程,据动能定理可得
代入数据可得,故地面对他双脚的平均作用力大约为自身重力的5倍,A正确。
故选A。
4.B
【解析】
根据动能定理得
解得
故选B。
5.A
【解析】
A.轮胎受到地面的摩擦力方向和轮胎的运动方向相反,起到阻力作用,则轮胎受到地面的摩擦力做了负功,A正确。
B.由于轮胎被运动员拉着做匀速率运动,动能没有变化,根据动能定理可知合外力对轮胎做功为零,B错误;
C.合外力做功即拉力做功与摩擦力做功之和等于轮胎动能的改变量,C错误;
D.轮胎受到地面的支持力竖直向上,而位移水平,两者夹角为90°,则支持力对轮胎做功为零,D错误。
故选A。
6.B
【解析】
缓慢拉动过程中,可认为球的动能没有变化,则拉力做的正功在数量上等于重力做的负功,即
所以
故选B。
7.B
【解析】
设物块在AB段克服摩擦力做功为Wf,从A到C由动能定理可得
整理可得
故选B。
8.D
【解析】
人对石块做的功为W1,石块从抛出到落地过程中重力对它做的功为W2,克服空气阻力做的功为W3,所以外力的总功是
由动能定理可得,石块落地时的动能为
故选D。
9.A
【解析】
图像与坐标轴围成的图像的面积表示变力F做的功,所以根据动能定理得
解得
故选A。
10.D
【解析】
由动能定理可得上升过程满足
下降过程满足
可知,图线的斜率表示物体受到的合外力,由图线分别可得
联立解得,D正确。
故选D。
11.BD
【解析】
A.动能Ek = mv2,质量m不变,速度v增大为原来的2倍时,动能Ek增大为原来的4倍,A错误;
B.当速度不变,质量m增大为原来的2倍时,动能Ek也增大为原来的2倍,B正确;
C.若质量减半,速度增大为原来的4倍,则动能增大为原来的8倍,C错误;
D.速度v减半,质量增大为原来的4倍,则
Ek′ = × 4m()2 = mv2 = Ek
即动能不变,D正确。
故选BD。
12.AB
【解析】
动能是标量,由物体的质量和速率决定,与物体的运动方向无关,动能具有相对性,无特别说明,一般指相对于地面的动能。
故选AB。
13.BD
【解析】
A.根据图像可知,0-L内,加速度从3a0减小到a0,小物体做加速度逐渐减小的加速运动,A错误;
B.0-L内,加速度从3a0减小到a0,合外力从3ma0逐渐减小到ma0,其平均力
L-2L内,物体受到的合外力为恒力,大小为ma0,设0-L内、L-2L内合外力做功分别为
小物块运动至2L处的速度为v,根据功能定理
解得
B正确;
C.根据动能定理
解得
C错误;
D.设小物块运动至L处的速度为v1,设小物块从L处运动至2L处所用的时间为t,小物块从0-L内,根据动能定理
解得
小物块从L处至2L处做匀加速直线运动,则
D正确。
故选BD。
14.AD
【解析】
A.在时间内,货物的速度小于传送带速度,货物受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用,由牛顿第二定律有
由图乙可得
货物加速到与传送带速度相等后,在时间内,货物速度大于传送带速度,故有
由图乙可得
联立解得
,
故A正确;
B.v–t图象与t轴所围的面积表示位移,货物的位移等于传送带的长度,由图乙可知传送带的长度为
B错误;
C.货物受到的摩擦力为
时间内的位移为
对货物受力分析知摩擦力沿传送带向下,摩擦力对货物做正功
同理 时间内,货物的位移为
摩擦力沿传送带向上,对货物做的负功为
所以整个过程,传送带对货物做功的大小为
12 J–0.8 J=11.2 J
C错误;
D.货物与传送带摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对路程,时间内,传送带的位移为
时间内,传送带的位移为
总相对路程为
货物与传送带摩擦产生的热量为
故D正确。
故选AD。
15.
【解析】
达到最大速度时满足
达到最大速度的过程,由动能定理可得
联立代入数据解得,。
16.
【解析】
对物体由动能定理可得
解得
17.
【解析】
由动能定理可知
解得
f=1600N
18. mgh 2mgh
【解析】
对A到C过程运用动能定理得
mgh-Wf=0
解得
Wf=mgh
对C到A的过程,由动能定理得
WF-mgh-Wf=0
则得
WF=2mgh
19.(1)mgh;(2)
【解析】
(1)最高点重力势能为
Ep=mgh
(2)由于不计空气阻力,左右手等高,则落回左手时的动能与抛出时的动能相同
20.
【解析】
由动能定理得
代入数据解得
21.
【解析】
小车沿光滑斜坡下滑,根据动能定理有
代入数据解得小车在斜坡底部的速度为
小车在水平面上运动,根据动能定理有
代入数据解得
22.(1)3个;(2)750s
【解析】
(1)每个箱子的质量
由图可知,每次搬运m0=15kg的箱子时,身体提供用于搬动箱子的功率最大。由于将所有箱子搬上楼做的总功不变,因此搬动箱子的功率最大时,所需时间最短,此时每次搬的箱子数为
个=3个
(2)由于
为整数,每次搬运三个箱子所需功率,由图可知,P=24W,根据
得每趟上楼时间为
由于不把他返回楼下的时间和搬起、放下每个箱子的时间计算在内,而要将全部箱子搬到楼上需要上楼10趟,所以用最大功率完成这一工作所用的时间为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页