8.3 动能和动能定理 变力做功问题培优练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 8.3 动能和动能定理 变力做功问题培优练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-13 12:57:43 | ||
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文档简介
变力做功问题
一、单选题
1．某人从距水平地面h高处将一小球以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，重力加速度为g，不能求出的物理量有（ ）
A．小球在空中的飞行时间 B．小球的落地速度
C．小球落地点距抛出点的距离 D．抛球过程中人对小球所做的功
2．一物块从斜面顶端静止开始沿斜面下滑，其机械能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．物块下滑过程中只有重力做功
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C．物块下滑时加速度的大小为2m/s2
D．物块下滑到底端过程中重力做功40J
3．2020东京奥运会赛场，我国运动员朱雪莹、刘灵玲包揽蹦床女子冠亚军，分析朱雪莹比赛录像得到某次动作过程的时间分配是：从最高点落下到触网用时0.750s，接着用时0.300s离网，又用时1.500s再触网。若运动员在离网和触网时均处于直体正立状态，运动员体重，身高1.65m，忽略空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A．运动员一次上行过程中，网对运动员的冲量大小为
B．运动员一次下行过程中，网对运动员的冲量大小为
C．运动员在接触网的时间里受到的平均弹力大小为3000N
D．运动员在接触网的时间里网对运动员做功为225J
4．球场上，以的速度飞来的足球被球员以22m/s的速度顶向球门，已知足球的质量为430g，足球是弹性的，则球员对足球做的功约为（ ）
A．88J B．58J C．28J D．18J
5．如图1所示，在光滑水平桌面内，固定有光滑轨道ABC，其中半圆轨道BC与直轨道AB相切于B点，物体受到与AB平行的水平拉力F，从静止开始运动，拉力F的大小满足图2所示的F-x图像（以A为坐标原点，拉力F从A指向B为正方向）。若m=1 kg，AB=4 m，半圆轨道的半径R=1.5 m，重力加速度取g=10 m/s2。下列说法中正确的是（ ）
A．物体从A到B的过程中，拉力F做的功为50 J
B．物体从B到C的过程中，合外力做的功为60 J
C．物体不能到达C点，到达B、C间某处后返回
D．物体能够到达C点，且到达C点时的速度大小为2 m/s
6．如图所示，人大附中篮球场，留下了高2021级高一男篮联赛的足迹与记忆，同学们汗水挥洒赛场、呐喊穿透苍穹、青春张力活现。释放奋斗的激情，享受运动的快乐，感受兄弟姐妹在一起的温暖与力量。我们期待女篮联赛的到来！在篮球比赛中，某同学获得罚球机会，如图所示，他站在罚球线处用力将篮球投出，篮球以大约为1m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6kg，篮筐离地高度约为3m，忽略篮球受到的空气阻力，参考图，估计该同学罚球时投篮动作全程对篮球做的功最接近（ ）
A．1J B．10J C．50J D．100J
7．如图所示，小滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与水平地面相距h，b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计一切摩擦，重力加速度大小为g。则（ ）
A．a落地前，轻杆对b一直做正功
B．a落地时速度大小为2
C．a下落过程中，其加速度始终小于g
D．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力为mg
8．如图所示，在静止的水平转台上放置一个质量为m的物块a（可视为质点），它与竖直转轴间距为R；与转台问动摩擦因数为。水平圆盘绕过圆心O的竖直轴逐渐加速转动，a与圆盘保持相对静止，圆盘的角速度达到一定值时，a相对圆盘才开始滑动。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．a相对圆盘开始滑动前，物块a与转台之间只受到1对作用力与反作用力
B．a相对圆盘开始滑动前，摩擦力大小和方向都不变
C．a相对圆盘开始滑动前的过程中，到达某个角速度时，平台对物块做的功为
D．如果在a物块的半径的中点放置另一个质量为2m的物块b，b与圆盘问的动摩擦因数为，则在平台加速转动过程中b比a先滑动
9．质量为4 × 103kg的汽车在水平公路上由静止开始行驶，发动机始终保持输出功率为30kW，设所受阻力保持不变，当汽车行驶30m时即达所能达到的最大速度15m/s，在此过程中（ ）
A．汽车所受阻力大小为3000N
B．最大速度时汽车所受牵引力大小为2000N
C．汽车行驶时间为3s
D．当汽车的速度为10m/s时的加速度为0.75m/s2
10．一匹马拉着雪橇沿冰雪覆盖的某一段近圆弧山路匀速率移动。设圆弧路面的半径为R，由于山路较长，马对雪橇的拉力可视为总是平行于路面，雪橇的质量为m，雪橇与路面间的动摩擦因数为。马将雪橇由底端拉上30°圆弧的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．马对雪橇的拉力一直增大
B．路面对雪橇的支持力一直增大
C．路面对雪橇的作用力保持不变
D．马对雪橇做的功为
11．如图甲所示的滑道由两段相同半径的圆弧滑道和一段水平直滑道组成，图乙是它的示意图，P、Q在同一水平线上。某滑板运动员从滑道左侧的P点无初速下滑，通过调整姿态，运动到右侧Q点时速度恰好为零。将人和滑板看作整体，以下说法正确的是（ ）
A．运动到Q点时，速度为零，但合力不为零
B．在圆弧滑道上运动时，合力不为零且指向圆心
C．滑动过程中，人和滑板整体机械能守恒
D．从P点滑下，若人不主动调整姿态也能滑到Q点
12．如图所示，在倾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1kg和2kg的小球A和B，且两球之间用一根长L=0.3m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h=0.3m。现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10m/s2。则下列说法中错误的有（ ）
A．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，A与B组成的系统机械能守恒
B．在B球进入水平圆管前，小球A机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为m/s
D．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，轻杆对B球做功-1J
二、填空题
13．在h=20m高的平台上，弹簧手枪将质量m＝10g的子弹以v0=15 m/s的速度水平射出，若不计空气阻力，子弹落地速度大小为______。弹簧手枪对子弹做的功是______。若子弹落地速度v=20m/s，则子弹飞行过程中克服空气阻力做的功是______。
14．如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为______．
15．将一个质量为m的小球用长为L的不可伸长的细线悬挂起来，在外力作用下使细线偏离竖直方向的最大偏角为θ，则在此过程中外力对小球所做功的最小值为_____；若将小球从最大偏角处自由释放，小球经过最低点时的速度是____．
16．在距离地面15m高处，某人将一质量为4kg的物体以5m/s的速度抛出，人对物体做的功是____J．
17．（1）一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移到Q点。如图所示，此时悬线与竖直方向夹角为θ，则拉力F所做的功为____________
（2）一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P点由静止开始运动到Q点。如图所示，此时悬线与竖直方向夹角为θ，则拉力F所做的功为_______
三、解答题
18．一个质量为的木箱，在斜向右上方、且与水平方向成角的恒定拉力作用下，沿光滑水平面做直线运动，通过一段位移，速度由增加到，重力加速度为。
（1）画出题中物理情境的示意图，木箱所受各个力的示意图，并用相应字母标明各力；
（2）试用牛顿第二定律和运动学规律推导此过程合力做的功等于木箱动能的增加量；
（3）一辆赛车在沙漠越野时，一段运动过程如图所示，请问（2）中的结论在赛车由至过程中是否适用，并通过推理进行论证说明。
19．雨滴下落过程中受到重力和空气阻力的作用，假设空气阻力与速度成正比，比例常数为k，现有一质量为m的雨滴。从离地h高处由静止下落，落地前雨滴已经达到最大速度，重力加速度大小为g，则∶
（1）雨滴落地时重力的功率；
（2）雨滴下落过程中克服空气阻力做的功。
20．如图所示，一质量m=1.0kg的滑块放置在动摩擦因数μ=0.10的水平轨道上。现对滑块施加一水平向右的推力F作用使滑块由静止向右运动，推力F的功率恒为P=8.0W.经过一段时间后撤去推力，滑块继续滑行一段距离后停下，已知滑块滑行的总路程为s=8.0m,取重力加速度g=10m/s2.求：
（1）水平外力F作用在滑块上的时间t;
（2）分析判断出滑块最大速度能否达到v=3.8m/s,并说明理由。
21．如图所示，AB是半径为d的粗糙圆弧，BC是直径为d的光滑半圆弧（C是轨道的最高点）。质量为m=2kg的小球（可视为质点）由静止开始下落，下落d时刚好沿竖直面内的固定轨道ABC运动，小球恰能通过圆弧轨道的最高点C。其中d=5m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）小球运动到A点时的速度大小；
（2）小球运动到B处时对轨道的压力大小；
（3）小球从A运动到B的过程中，摩擦力对小球做的功。
22．如图甲所示，斜面上有一个轻弹簧，一端与斜面固定，另外一端与木板固定。木板在A点时，弹簧处于压缩状态，释放木板，木板由静止开始沿斜面向上运动，其v－t图像如图乙所示（图线为正弦曲线）。木板在t1时刻速度达到最大为v1，t2时刻到达B点，此时弹簧处于伸长状态。已知木板的质量为m，斜面与水平面夹角为θ，A、B两点相距为L，木板、物块与斜面的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。
（1）求t1时刻弹簧弹力的大小；
（2）若已知弹簧的劲度系数为k，木板在A、B两点的加速度大小相等，求此加速度的大小；
（3）若某时刻有一质量也为m的物块在C点由静止开始沿斜面下滑，在t1时刻恰好与木板发生弹性碰撞，碰后木板沿斜面向下运动恰好回到A点，求B、C两点之间的距离。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．D
5．D
6．B
7．D
8．C
9．B
10．A
11．A
12．D
13． 25m/s 1.125 J 1.125 J
14．（mg－F阻）（H－L＋x）
15．
16．50
mgL(1 – cosθ) FLsinθ
18．（1）；（2）见解析；（3）仍适应，推理过程见解析
19．(1)；(2)
20．（1）1.0s；（2）不能达到3.8m/s；理由见解析
21．（1）；（2）120N；（3） 75J
22．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．某人从距水平地面h高处将一小球以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，重力加速度为g，不能求出的物理量有（ ）
A．小球在空中的飞行时间 B．小球的落地速度
C．小球落地点距抛出点的距离 D．抛球过程中人对小球所做的功
2．一物块从斜面顶端静止开始沿斜面下滑，其机械能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．物块下滑过程中只有重力做功
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C．物块下滑时加速度的大小为2m/s2
D．物块下滑到底端过程中重力做功40J
3．2020东京奥运会赛场，我国运动员朱雪莹、刘灵玲包揽蹦床女子冠亚军，分析朱雪莹比赛录像得到某次动作过程的时间分配是：从最高点落下到触网用时0.750s，接着用时0.300s离网，又用时1.500s再触网。若运动员在离网和触网时均处于直体正立状态，运动员体重，身高1.65m，忽略空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A．运动员一次上行过程中，网对运动员的冲量大小为
B．运动员一次下行过程中，网对运动员的冲量大小为
C．运动员在接触网的时间里受到的平均弹力大小为3000N
D．运动员在接触网的时间里网对运动员做功为225J
4．球场上，以的速度飞来的足球被球员以22m/s的速度顶向球门，已知足球的质量为430g，足球是弹性的，则球员对足球做的功约为（ ）
A．88J B．58J C．28J D．18J
5．如图1所示，在光滑水平桌面内，固定有光滑轨道ABC，其中半圆轨道BC与直轨道AB相切于B点，物体受到与AB平行的水平拉力F，从静止开始运动，拉力F的大小满足图2所示的F-x图像（以A为坐标原点，拉力F从A指向B为正方向）。若m=1 kg，AB=4 m，半圆轨道的半径R=1.5 m，重力加速度取g=10 m/s2。下列说法中正确的是（ ）
A．物体从A到B的过程中，拉力F做的功为50 J
B．物体从B到C的过程中，合外力做的功为60 J
C．物体不能到达C点，到达B、C间某处后返回
D．物体能够到达C点，且到达C点时的速度大小为2 m/s
6．如图所示，人大附中篮球场，留下了高2021级高一男篮联赛的足迹与记忆，同学们汗水挥洒赛场、呐喊穿透苍穹、青春张力活现。释放奋斗的激情，享受运动的快乐，感受兄弟姐妹在一起的温暖与力量。我们期待女篮联赛的到来！在篮球比赛中，某同学获得罚球机会，如图所示，他站在罚球线处用力将篮球投出，篮球以大约为1m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6kg，篮筐离地高度约为3m，忽略篮球受到的空气阻力，参考图，估计该同学罚球时投篮动作全程对篮球做的功最接近（ ）
A．1J B．10J C．50J D．100J
7．如图所示，小滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与水平地面相距h，b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计一切摩擦，重力加速度大小为g。则（ ）
A．a落地前，轻杆对b一直做正功
B．a落地时速度大小为2
C．a下落过程中，其加速度始终小于g
D．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力为mg
8．如图所示，在静止的水平转台上放置一个质量为m的物块a（可视为质点），它与竖直转轴间距为R；与转台问动摩擦因数为。水平圆盘绕过圆心O的竖直轴逐渐加速转动，a与圆盘保持相对静止，圆盘的角速度达到一定值时，a相对圆盘才开始滑动。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．a相对圆盘开始滑动前，物块a与转台之间只受到1对作用力与反作用力
B．a相对圆盘开始滑动前，摩擦力大小和方向都不变
C．a相对圆盘开始滑动前的过程中，到达某个角速度时，平台对物块做的功为
D．如果在a物块的半径的中点放置另一个质量为2m的物块b，b与圆盘问的动摩擦因数为，则在平台加速转动过程中b比a先滑动
9．质量为4 × 103kg的汽车在水平公路上由静止开始行驶，发动机始终保持输出功率为30kW，设所受阻力保持不变，当汽车行驶30m时即达所能达到的最大速度15m/s，在此过程中（ ）
A．汽车所受阻力大小为3000N
B．最大速度时汽车所受牵引力大小为2000N
C．汽车行驶时间为3s
D．当汽车的速度为10m/s时的加速度为0.75m/s2
10．一匹马拉着雪橇沿冰雪覆盖的某一段近圆弧山路匀速率移动。设圆弧路面的半径为R，由于山路较长，马对雪橇的拉力可视为总是平行于路面，雪橇的质量为m，雪橇与路面间的动摩擦因数为。马将雪橇由底端拉上30°圆弧的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．马对雪橇的拉力一直增大
B．路面对雪橇的支持力一直增大
C．路面对雪橇的作用力保持不变
D．马对雪橇做的功为
11．如图甲所示的滑道由两段相同半径的圆弧滑道和一段水平直滑道组成，图乙是它的示意图，P、Q在同一水平线上。某滑板运动员从滑道左侧的P点无初速下滑，通过调整姿态，运动到右侧Q点时速度恰好为零。将人和滑板看作整体，以下说法正确的是（ ）
A．运动到Q点时，速度为零，但合力不为零
B．在圆弧滑道上运动时，合力不为零且指向圆心
C．滑动过程中，人和滑板整体机械能守恒
D．从P点滑下，若人不主动调整姿态也能滑到Q点
12．如图所示，在倾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1kg和2kg的小球A和B，且两球之间用一根长L=0.3m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h=0.3m。现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10m/s2。则下列说法中错误的有（ ）
A．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，A与B组成的系统机械能守恒
B．在B球进入水平圆管前，小球A机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为m/s
D．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，轻杆对B球做功-1J
二、填空题
13．在h=20m高的平台上，弹簧手枪将质量m＝10g的子弹以v0=15 m/s的速度水平射出，若不计空气阻力，子弹落地速度大小为______。弹簧手枪对子弹做的功是______。若子弹落地速度v=20m/s，则子弹飞行过程中克服空气阻力做的功是______。
14．如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为______．
15．将一个质量为m的小球用长为L的不可伸长的细线悬挂起来，在外力作用下使细线偏离竖直方向的最大偏角为θ，则在此过程中外力对小球所做功的最小值为_____；若将小球从最大偏角处自由释放，小球经过最低点时的速度是____．
16．在距离地面15m高处，某人将一质量为4kg的物体以5m/s的速度抛出，人对物体做的功是____J．
17．（1）一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移到Q点。如图所示，此时悬线与竖直方向夹角为θ，则拉力F所做的功为____________
（2）一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P点由静止开始运动到Q点。如图所示，此时悬线与竖直方向夹角为θ，则拉力F所做的功为_______
三、解答题
18．一个质量为的木箱，在斜向右上方、且与水平方向成角的恒定拉力作用下，沿光滑水平面做直线运动，通过一段位移，速度由增加到，重力加速度为。
（1）画出题中物理情境的示意图，木箱所受各个力的示意图，并用相应字母标明各力；
（2）试用牛顿第二定律和运动学规律推导此过程合力做的功等于木箱动能的增加量；
（3）一辆赛车在沙漠越野时，一段运动过程如图所示，请问（2）中的结论在赛车由至过程中是否适用，并通过推理进行论证说明。
19．雨滴下落过程中受到重力和空气阻力的作用，假设空气阻力与速度成正比，比例常数为k，现有一质量为m的雨滴。从离地h高处由静止下落，落地前雨滴已经达到最大速度，重力加速度大小为g，则∶
（1）雨滴落地时重力的功率；
（2）雨滴下落过程中克服空气阻力做的功。
20．如图所示，一质量m=1.0kg的滑块放置在动摩擦因数μ=0.10的水平轨道上。现对滑块施加一水平向右的推力F作用使滑块由静止向右运动，推力F的功率恒为P=8.0W.经过一段时间后撤去推力，滑块继续滑行一段距离后停下，已知滑块滑行的总路程为s=8.0m,取重力加速度g=10m/s2.求：
（1）水平外力F作用在滑块上的时间t;
（2）分析判断出滑块最大速度能否达到v=3.8m/s,并说明理由。
21．如图所示，AB是半径为d的粗糙圆弧，BC是直径为d的光滑半圆弧（C是轨道的最高点）。质量为m=2kg的小球（可视为质点）由静止开始下落，下落d时刚好沿竖直面内的固定轨道ABC运动，小球恰能通过圆弧轨道的最高点C。其中d=5m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）小球运动到A点时的速度大小；
（2）小球运动到B处时对轨道的压力大小；
（3）小球从A运动到B的过程中，摩擦力对小球做的功。
22．如图甲所示，斜面上有一个轻弹簧，一端与斜面固定，另外一端与木板固定。木板在A点时，弹簧处于压缩状态，释放木板，木板由静止开始沿斜面向上运动，其v－t图像如图乙所示（图线为正弦曲线）。木板在t1时刻速度达到最大为v1，t2时刻到达B点，此时弹簧处于伸长状态。已知木板的质量为m，斜面与水平面夹角为θ，A、B两点相距为L，木板、物块与斜面的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。
（1）求t1时刻弹簧弹力的大小；
（2）若已知弹簧的劲度系数为k，木板在A、B两点的加速度大小相等，求此加速度的大小；
（3）若某时刻有一质量也为m的物块在C点由静止开始沿斜面下滑，在t1时刻恰好与木板发生弹性碰撞，碰后木板沿斜面向下运动恰好回到A点，求B、C两点之间的距离。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．D
5．D
6．B
7．D
8．C
9．B
10．A
11．A
12．D
13． 25m/s 1.125 J 1.125 J
14．（mg－F阻）（H－L＋x）
15．
16．50
mgL(1 – cosθ) FLsinθ
18．（1）；（2）见解析；（3）仍适应，推理过程见解析
19．(1)；(2)
20．（1）1.0s；（2）不能达到3.8m/s；理由见解析
21．（1）；（2）120N；（3） 75J
22．（1）；（2）；（3）
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