2022-2023学年粤教版（2019）必修第二册 4.3 动能 动能定理 课时作业（含解析）

4.3 动能 动能定理
一、单选题
1．一粒质量为20g的子弹以600m/s的速度飞行与一只质量为80kg的鸵鸟以10m/s的速度奔跑相比（　　）
A．蛇鸟的动能较大 B．子弹的动能较大 C．二者的动能一样大 D．无法比较它们的动能
2．如图所示，D、A、B、C四点的水平间距相等，DA、AB、BC在竖直方向上的高度差之比为1：4：9。在A、B、C三点分别放置相同的小球，释放三个压缩的弹簧，小球沿水平方向弹出，小球均落在D点，不计空气阻力，则下列关于A、B、C三点处的小球说法正确的是（　　）
A．三个小球在空中运动的时间之比为1：2：3
B．三个小球弹出时的动能之比为1：4：9
C．三个小球在空中运动过程中重力做功之比为1：5：14
D．三个小球落地时的动能之比为2：5：10
3．如图所示，足够长的水平传送带以速度v沿顺时针方向运动，传送带的右端与光滑曲面的底部平滑连接，曲面上的A点距离底部的高度h=0.45m，一小物体从A点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回曲面。g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．若v=1m/s，则小物块能回到A点
B．若v=2m/s，则小物块能回到A点
C．若v=5m/s，则小物块能回到A点
D．无论v等于多少，小物块都不能回到A点
4．如图所示，原来质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置．用水平拉力F将小球缓慢地拉到细线成水平状态过程中，拉力F做功为（ ）
A．FL B． C．mgL D．0
5．两个质量不等的小铅球A和B，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶端由静止滑向底部，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．下滑过程中重力所做的功相等 B．它们到达底部时动能相等
C．它们到达底部时速率相等 D．它们到达底部时速度相等
6．2021年东京奥运会上，全红婵获得10米跳台跳水的冠军。若跳水运动员从10米高处的跳台跳下，设水的平均阻力均为运动员体重的3倍，在粗略估算中把运动员当作质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为（　　）
A． B． C． D．
7．一物体的速度为时，其动能为，当其速度变为时，其动能变为（　　）
A． B． C． D．
8．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
9．关于运动物体的受力、速度和动能，下列说法正确的是（ ）
A．物体受到的合外力不为零，其速度必定变化
B．物体的动能不变，其所受的合外力必定为零
C．物体受到的合外力对物体做功，它的速度一定变大
D．物体受到的合外力对物体不做功，它的速度必定不变
10．在水平路面上，有一辆以36 km/h的速度行驶的客车，在车厢后座有一位乘客甲，把一个质量为4 kg的行李以相对客车5 m/s的速度抛给前方座位的另一位乘客乙，则以地面为参考系行李的动能和以客车为参考系行李的动能分别是（　　）
A．200 J 50 J B．450 J 50 J C．50 J 50 J D．450 J 450 J
11．如图甲所示，一个质量 m＝2 kg 的物块静止放置在粗糙水平地面 O 处，物块与水平面间的动摩擦因数 μ＝0.5，在水平拉力 F 作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点 O 处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度 v 随时间 t 变化规律如图乙所示，g 取 10 m/s2。则（　　）
A．物块经过 4 s 时间到出发点
B．0~5 s 内物块所受合力的平均功率为 1.8 W
C．0~5 s 内摩擦力对物块先做负功，后做正功， 总功为零
D．4.5 s 时水平力 F 的瞬时功率为 20 W
12．汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，到t1时刻关闭发动机做匀减速运动，直到t2时刻静止，此过程中汽车的速度—时间图像如图所示，α＜β，若汽车牵引力做功为W，做功的平均功率为P汽车加速和减速过程中克服摩擦力做功分别是W1和W2，平均功率的大小分别为P1和P2，则下列表达式中正确的是（ ）（已知发动机关闭前后汽车所受阻力恒定）
A．W>W1+W2 B．W1=W2
C．P=P1+P2 D．P1=P2
二、多选题
13．2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在及其稀薄的大气，下面说法正确的是（　　）
A．两者运行速度都小于第一宇宙速度
B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加
C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢升高
D．航天员在天宫一号中处于完全失重状态，说明航天员不受地球引力作用
14．某物体在力的作用下从光滑斜面的底端运动到斜面的顶端，动能的增加量为 ，重力势能的增加量为，则下列说法正确的是（ ）
A．力所做的功等于
B．力所做的功等于
C．合外力对物体做的功等于
D．合外力对物体所做的功等于
15．如图所示，竖直平面内放一直角杆水平，竖直且光滑，用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在和杆上，B球的质量为，在作用于A球的水平力F的作用下，A、B均处于静止状态，此时，改变水平力F的大小，使A球向右加速运动，已知A球向右运动时速度大小为，则关于此过程正确的是（取）（　　）
A．A球向右移动时，B球的速度大小为
B．A球向右移动时，B球的速度大小为
C．轻绳对B球的拉力所做的功为
D．轻绳对B球的拉力所做的功为
三、解答题
16．如图，倾角37°的粗糙斜面和光滑弧面轨道在最低点B处平滑连接。物体从斜面上A点由静止释放，运动到弧轨道C点处时速度恰好为零。已知AB间距离为9m，物体质量为0.5kg，它与斜面间摩擦力大小为2N，g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：
（1）物体在B点时的速度大小；
（2）C点的高度。
17．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。
参考答案：
1．A
【详解】子弹的动能为
鸵鸟的动能为
即。
故选A。
2．C
【详解】A．DA、AB、BC竖直方向高度差之比为1：4：9，则高度之比为1：5：14，由，A、B、C三个小球运动的时间之比为
故A错误；
B．A、B、C三个小球的水平位移之比1：2：3，由x=vt知可得初速度之比为
根据，可知动能之比是
故B错误；
C．根据W=mgh知重力做功之比为：1：5：14，故C正确；
D．根据动能定理知
由于质量相等且已知高度之比，可得落地时动能之比即为
不知道高度、初动能的具体数值，无法判断末动能之比值。
故D错误。
故选C。
3．C
【详解】小物体从光滑曲面滑行过程由动能定理得
解得
物体到达传送带上之后，由于摩擦力的作用开始减速，速度减小为零之后，又在传送带的摩擦力的作用下反向加速，根据物体的受力可知，物体在减速和加速的过程中物体的加速度的大小是相同的，当传送带的速度v≥3m/s时，由匀变速直线运动的规律
可知，物体的加速和减速运动的位移的大小相同，小物块返回曲面的初速度都等于3m/s，物体恰好能回到A点；当传送带的传送速度v<3m/s时，物体反向加速时的位移的大小要比减速时位移小，当和传送带的速度相同之后，物体就和传送带一起做匀速直线运动，所以小物块返回曲面的初速度等于传送带的速度v小于3m/s，物体上升的高度比原来的高度要小，不能回到A点。根据以上的分析可知，当传送带的速度v≥3 m/s时，物体就能够回到原来的A点，故C正确，ABD错误。
故选C。
4．C
【详解】水平拉力F将小球缓慢地拉到细线成水平状态过程中，缓慢则是速率不变，则由动能定理可得
WF﹣mgh=0
可得拉力F做功为
WF=mgL
故C正确，ABD错误。
5．C
【详解】重力做的功为，因两个物体下落的高度相同但是质量不用，因此重力做功不同，由动能定理可得
知动能不同，但是可得
因此速率相同，但是速度方向不同，因此速度不相同。
故选C。
6．C
【详解】设池水的最小深度为，跳台高为，对整个过程，由动能定理得
而
联立解得
故选C。
7．C
【详解】由动能的表达式可知，当物体的速度增大为原来的2倍时，物体的动能
故选C。
8．D
【详解】A．小球在空中的飞行时间
选项A可求得，不符合题意；
B．小球的落地速度
选项B可求得，不符合题意；
C．小球落地点距抛出点的距离
选项C可求得，不符合题意；
D．抛球过程中人对小球所做的功
由于小球的质量未知，不能求解抛球过程中人对小球所做的功，则D符合题意。
故选D。
9．A
【详解】A．物体受到的合外力不为零，将具有加速度，其速度必定变化，故A正确；
B．物体的动能不变，只能说明物体速度大小不变，而物体速度方向可能改变，所以其所受合外力不一定为零，例如匀速圆周运动，故B错误；
C．物体受到的合外力对物体做正功，它的速度一定变大，物体受到的合外力对物体做负功，它的速度一定变小，故C错误；
D．物体受到的合外力对物体不做功，它的速度大小一定不变，但方向可能改变，例如匀速圆周运动，故D错误。
故选A。
10．B
【详解】行李相对地面的速度
所以以地面为参考系行李的动能
行李相对客车的速度，所以以客车为参考系行李的动能
故选B。
11．B
【详解】A．由图像可知，在4s内一直向右运动，因此物块经过4s距离出发点最远，A错误；
B．0～5s内物块所受合力的做的功等于动能增加量
平均功率为
B正确；
C．滑动摩擦力始终与物体的运动方向相反，始终做负功，C错误；
D．4到5s，物体做加速运动，加速度大小为
由牛顿第二定律可得
解得
4.5s时，物体的速度大小为
此时力F的功率为
P=Fv=16×1.5W=24W
D错误。
故选B。
12．D
【详解】A．由动能定理可知
故
故A错误；
B．由图可知，加速过程的位移要大于减速过程的位移，因摩擦力不变，故加速时摩擦力所做的功大于减速时摩擦力所做的功，即
故B错误；
CD．根据匀变速直线运动规律知道加速和减速运动中平均速度相等，由可知，摩擦力的功率相等，故
由于
与不相等，则
故C错误，D正确。
故选D。
13．AB
【详解】A．第一宇宙速度为最小发射速度，最大环绕速度，即在地球表面的环绕速度，而根据公式
可得
即运动半径越大，线速度越小，所以两者的线速度都小于第一宇宙速度，A正确；
BC．卫星本来满足万有引力充当向心力，由于卫星与空气摩擦，卫星的线速度减小，提供的引力大于卫星所需要的向心力，故卫星将做近心运动，即轨道半径减小，根据可得线速度增大，故动能增大，B正确，C错误；
D．完全失重状态说明航天员对悬绳或者支持物的压力为零，而地球对他的万有引力提供向心力，并没有消失，D错误。
故选AB。
14．BC
【详解】AB．克服重力所做的功等于重力势能的增加量，则
设W为力F做的功，由动能定理
即
A错误，B正确；
CD．由动能定理，合外力对物体做功等于物体动能的变化量，即
C正确，D错误。
故选BC。
15．BD
【详解】AB．A球向右移动时，对A球和B球的速度分别分解到绳的方向和垂直绳的方向，如图所示
因同一根绳上的速度相同，有
其中，而由几何关系可知绳长为
，
联立解得
故A错误，B正确；
CD．对B球上升的过程由动能定理，有
解得
故C错误，D正确；
故选BD。
16．(1)；(2)
【详解】(1)物体从A点释放运动到B点，应用动能定理，有
代入数据，可得
(2)从B点开始上滑到C点，应用动能定理，有
代入数据，可得
17．（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