人教版高中物理必修二8.3动能和动能定理 同步练习基础卷
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 小李同学在学习过程中非常喜欢总结归纳,如图是他用来描述多种物理情景的图像,其中横轴和纵轴的截距分别为n和m,在如图所示的可能物理情景中,下列说法正确的是( )
A.若为图像,则物体的运动速度可能在减小
B.若为图像且物体初速度为零,则最大速度出现在时刻
C.若为图像,则一定做匀变速直线运动
D.若为图像且物体初速度为零,则物体的最大速度为
2. 如图所示,小球被轻绳系于天花板顶点,现将小球置于使轻绳水平且刚好绷直的高度,静止释放后。在小球摆到最低点的过程中,竖直分速度最大时轻绳与水平方向夹角为1,则1大小应满足( )
A. B.
C. D.
3. 新冠疫情对旅游行业冲击巨大,为促进浙江温州当地旅游经济健康发展,温州某景区特从国外引进刺激异常的峡谷秋千。对外正式开放该峡谷秋千前,必须通过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时,工作人员将质量为80kg的“假人”从最高点由静止释放,测得“假人”摆到最低处的速度为50m/s。已知该秋千由两根长度均为600m,最高点与秋千最低点高度差300m。关于这次测试,下列说法正确的是( )
A.在经过最低点时,单根绳子的拉力为400N
B.在经过最低点时,“假人”所受向心力约为1133N
C.秋千在来回摆动过程中,“假人”在最低点时向心力不受风的影响
D.本次从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功
4. 如图所示为某物体做直线运动的图象,其中在和时刻物体的瞬时速度分别为和,则物体在时间的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.物体的速度方向和加速度方向始终相同
B.物体的速度大小和加速度大小都逐渐变小
C.合外力对物体先做负功后做正功
D.物体的平均速度大小大于
5. 一边长为L、质量分布均匀的正方形板ABCD重为G,现将此板的右下方裁去边长为的小正方形。如图所示用悬线系住此板的A点,悬线OA处于竖直张紧状态,使AB边水平由静止释放,则板从开始运动直至静止的过程中阻力所做的功为( )
A. B.
C. D.
6. 垫球是排球比赛中运用较多的一项技术。某同学正对竖直墙面练习排球垫球。第一次垫球时,推球出手的位置A距离竖直墙壁的水平距离为s,球恰好垂直击中墙壁于B点,AB间的竖直离度为2s;第二次垫球时,排球出手的位置C距离竖直墙壁的水平距离为2s,球恰好也垂直击中墙壁于D点,CD间的竖直高度为s。O、A、C在同一水平面上,排球运动的轨迹在同一竖直面内,且平面与墙面垂直,如图乙所示。排球视为质点,不计空气阻力。则第一次排球出手瞬间的动能Ek1与第二次排球出手瞬间的动能Ek2之比为( )
A. B. C. D.
7. 2022年2月4日冬奥会在北京举行,冰雪运动逐渐受到人们喜爱。冰壶运动是运动员把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上自由滑行,在不与其他冰壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶的运动员的队友,可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。在某次训练中,运动员以3.4m/s的速度投掷冰壶,冰壶在冰面上滑行30m停下。现该运动员仍以3.4m/s的速度将冰壶投出,其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面,使冰面和冰壶的动摩擦因数减为原来的80%,则这次冰壶的滑行距离为( )
A.25m B.32m C.34 D.35m
8. 如图所示,电梯质量为M,在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由增加到时,上升高度为H,则在这个过程中,下列说法或表达式正确的是( )
A.对物体,动能定理的表达式为,其中为支持力的功
B.对物体,动能定理的表达式为,其中为合力的功
C.对物体,动能定理的表达式为
D.对电梯,其所受合力做功为
二、解答题(本大题共2道小题)
9. 如图所示,质量为的小物体从A点以vA5.0m/s的初速度沿粗糙的水平面匀减速运动距离s1.0m到达B点vB2m/s,然后进入半径R0.4m竖直放置的光滑半圆形轨道,小物体恰好通过轨道最高点C后水平飞出轨道,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)粗糙水平面的动摩擦因μ;
(2)小物体在B处对圆形轨道压力的大小FN;
(3)从轨道最高点C水平飞出后落在距B点的距离x。
10. 如图所示,半径为R的固定圆形轨道由左右两部分组成,右半部分AEB是粗糙的,左半部分BFA是光滑的。现在最低点A给质量为m的小球一个水平向右的初速度v0,使小球沿轨道恰好能过最高点B。重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)求小球由A经E到达B的过程中克服摩擦力所做的功;
(2)求小球由B经F回到A点时对轨道的压力大小;
(3)请说明小球能否再次到达B点。
三、填空题(本大题共4道小题)
11. “套圈”是许多人喜爱的一种中国传统游戏。如图所示,大人和小孩在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出完全相同的小圆环,且小圆环都恰好套中前方同一个物体。不计空气阻力,将小圆环的运动视为平抛运动。平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的___________运动。设大人抛出的圆环在空中运动时间为t1,大人对圆环做的功为W1;小孩抛出的圆环在空中运动时间为t2,小孩对圆环做的功为W2,则:t1___________t2(选填“大于”或“小于”),W1___________W2(选填“大于”或“小于”)。
12. 如图所示,将内壁光滑的金属细管制成半径为R的圆环,竖直放置,轻轻扰动静止于圆环最高点A处的小球,小球开始沿细管做圆周运动。已知小球的质量为m。则小球到达最低点时的向心加速度大小为___________;小球回到A点时受到的向心力为_____________。
13. 对水平面上的物体施以水平恒力F,从静止开始运动了位移L后,撤去力F,又经过位移2L停下来。若物体的质量为m,则它受的阻力为_________。
14. 改变汽车的质量和速度,都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下,汽车的动能各是原来的几倍?
A.质量不变,速度增大到原来的2倍,汽车的动能是原来的______倍;
B.速度不变,质量增大到原来的2倍,汽车的动能是原来的______倍;
C.质量减半,速度增大到原来的4倍,汽车的动能是原来的______倍;
D.速度减半,质量增大到原来的4倍,汽车的动能是原来的______倍;
答案
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 【答案】D
本题考查对运动图像的理解
【详解】
A.若为图像,其斜率表示速度,则物体速度保持不变,A错误;
B.若为图像且物体初速度为零,则图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量,所以物体的最大速度为
出现在t=n时刻,B错误;
C.若为v-x图像,假设物体做匀变速直线运动,则有
即对于匀变速直线运动,其v-x图像不可能是一次函数图像,C错误;
D.若为a-x图像且物体初速度为零,由动能定理
即
所以物体的最大速度为
D正确。
故选D。
2. 【答案】C
【详解】
令绳的长度为,小球质量为。当绳与水平方向成角时,由动能定理得
所以竖直分速度为
当竖直分速度最大时轻绳与水平方向夹角为1,令,则有
解得
故选C。
3. 【答案】D
【解析】
【详解】
AB.在经过最低点时,设单根绳子的拉力大小为T,“假人”所受向心力大小为F,则
解得
故AB错误;
C.“假人”从最高点由静止释放摆动到最低点的过程中,若运动方向顺风,则到达最低点时的速度会比逆风时大,所以“假人”在最低点时向心力受风的影响,故C错误;
D.设本次从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功为Wf,根据动能定理有
解得
故D正确。
故选D。
4. 【答案】D
【解析】
【详解】
A.物体先做加速运动,后做减速运动,但速度始终大于零,物体的速度方向和加速度方向先相同后相反,选项A错误;
B.物体的速度大小先增大后减小,加速度大小先减小后增大,选项B错误;
C.根据动能定理可知合外力对物体先做正功后做负功,选项C错误;
D.若物体做匀变速直线运动,则在运动过程中物体的平均速度为
因物体在运动过程中的位移大于做匀变速直线运动的位移,所以物体运动的平均速度大小大于,D正确。
故选D。
5. 【答案】C
【详解】
如图所示:设将板的右下方裁去边长为的小正方形后,板的重心在AO的连线上点E处,由杠杆平衡原理可知
解得
将此板从图示位置由静止释放,则板从开始运动直至静止的过程中,重心下降的高度为
由动能定理得
则板从开始运动直至静止的过程中阻力所做的功为
故选C。
6. 【答案】C
【解析】
【详解】
根据抛体运动的对称性,排球出手时的动能等于排球从墙壁水平抛出做平抛运动落到出手处时的动能。设平抛运动的水平距离为,竖直位移为,则根据
由速度的合成有
所以
所以
故选C。
7. 【答案】D
【解析】
【详解】
没有摩擦冰面时,对冰壶的运动的全过程,由动能定理
滑行10m后摩擦冰面,对冰壶运动的全过程,由动能定理
解得
故ABC错误,D正确。
故选D。
8. 【答案】C
【详解】
ABC.动能定理指出,合外力对物体所做的功,等于物体动能的变化量。在物体上升过程中,重力对物体做负功
支持力对物体做正功,记为,则对物体,动能定理的表达式为
即
AB错误,C正确;
D.对电梯,其所受合力做功等于电梯动能的变化量
D错误。
故选C。
二、解答题(本大题共2道小题)
9. 【答案】(1);(2);(3)
【详解】
(1)小物体由A到B过程,由动能定理得到
代入数据,解得
(2)设小物体在B处受到的支持力为,根据牛顿第二定律有
得到:
根据牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力大小为,方向竖直向下。
(3)小物体恰好通过最高点C,由重力提供向心力,则
解得
小球离开C点后做平抛运动,竖直方向有
代入数据,解得
水平方向有
可得从轨道最高点C水平飞出后落在距B点的距离0.8m。
10. 【答案】(1);(2)6mg;(3)不能,理由见解析
【详解】
(1)小球沿轨道恰好能过最高点B时只有重力充当向心力
解得
对小球由A经E到B点的过程应用动能定理可得
解得
(2)对小球由B经F回到A点的过程应用动能定理可得
解得
在A点支持力与重力的合力充当向心力,设支持力为N
解得
由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力大小为6mg。
(3)假设小球可以到达B点,对小球由A经E到B点的过程再次应用动能定理可得
解得
故小球无法上升到最高点B点。
11. 【答案】 自由落体 大于 小于
【详解】
[1]平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
[2]根据竖直方向的自由落体运动有
由于小孩抛出的高度低,所以小孩抛出的圆环在空中运动时间为t2小,即t1大于t2。
[3]平抛运动水平方向做匀速直线运动,有
由于两人抛出的圆环水平位移相等,小孩抛出的圆环在空中运动时间为t2小,所以小孩抛出的圆环水平速度v2大。
抛出过程根据动能定理有
可知W2大,即W1小于W2。
12. 【答案】 4g 0
【解析】
【详解】
[1][2]小球从A到B的过程中,根据动能定理可得
再根据向心力公式
由牛顿第二定律
联立以上等式可得
小球从B到A的过程中,根据动能定理可得
再根据向心力公式
联立以上等式可得
13. 【答案】
【详解】
物体运动的全过程,设阻力为,由动能定理有
解得
14. 【答案】 4 2 8 1
【详解】
根据公式
A.当质量不变,速度增大到原来的2倍,动能变为原来的4倍;
B.当速度不变,质量增大到原来的2倍,动能变为原来的2倍;
C.当质量减半,速度增大到原来的4倍,动能增大到原来的8倍;
D.当速度减半,质量增大到原来的4倍,动能不变。
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