2024人教版高中物理必修第二册练习题--分层作业21　动能和动能定理（有解析）

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2024人教版高中物理必修第二册
第八章分层作业21　动能和动能定理
A级 必备知识基础练
1.(2023山东烟台高一期末)甲、乙两辆汽车在水平路面上行驶,若甲车速度从10 km/h加速到20 km/h,乙汽车的速度从50 km/h加速到60 km/h,下列说法正确的是(　　)
A.甲汽车的动能增大到原来的2倍
B.乙汽车的动能增大到原来的2倍
C.若甲、乙两车的质量相等,则甲车所受合力做功较多
D.若甲、乙两车的质量相等,则乙车所受合力做功较多
2.有一种地下铁道,车站的路轨建得高些,车辆进站时要上坡,出站时要下坡,如图所示。坡高为h,车辆的质量为m,重力加速度为g,车辆与路轨间有摩擦力,进站车辆到达坡下A处时的速度为v,此时切断电动机的电源,车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.mv2-mgh B.mv2+mgh
C.mgh-mv2 D.mgh
3.(2023广东广州高一期末)在女足亚洲杯决赛中,运动员在对方禁区以速度v0斜向上踢出足球,并将球从球门左上角踢进球门,示意图如图所示。足球飞入球门时的速度为v,球离地高度为h,足球的质量为m,不计空气阻力,足球视为质点,则运动员将足球踢出时对足球做的功W(　　)
A.等于mgh+mv2
B.等于mgh
C.等于mv2
D.因为球射入球门过程中的曲线的形状不确定,所以做功的大小无法确定
4.幼儿园的小朋友在做滑梯游戏时,三个小朋友分别经图中A、B、C三条不同的路径从滑梯的顶端滑到地面,设三个小朋友的重力相同,则在下滑过程中,有(　　)
A.到达底端的动能一定相同
B.克服摩擦力做功一定相等
C.沿路径C下滑时到达地面的动能最大
D.沿三条不同路径下滑,重力做的功一定相等
5. 如图所示,木板可绕固定水平轴O转动,木板从水平位置OA缓慢转到位置OB的过程中,物块始终相对于木板静止,物块的重力势能增加了5 J,用FN和Ff分别表示物块受到的支持力和摩擦力,在此过程中,以下判断正确的是(　　)
A.FN对物块不做功
B.Ff对物块做负功
C.FN对物块做功为5 J
D.Ff对物块做功为5 J
6.踢毽子是大家喜爱的健身运动。某次踢出的毽子竖直上升,达到的最大高度h=1.6 m,落地时的速度大小v=5.0 m/s。已知毽子的质量m=0.04 kg,g取10 m/s2。求:
(1)毽子落地时的动能Ek;
(2)毽子从最高点至落地过程中阻力做的功W。
7.冬季的张家口气候寒冷,为冰雪运动的开展提供了有利条件,甲、乙两同学到滑冰场滑冰车,甲同学连同冰车的质量m=80 kg,冰面对冰车的阻力恒为总重的,乙同学用F=98 N的水平恒力推冰车上的甲沿直线前进x=4 m后放手,放手后甲仍沿直线运动,g取10 m/s2,求:
(1)乙同学放手时甲同学的瞬时速度大小v;
(2)全过程甲同学运动的距离s。
B级 能力素养提升练
8. 如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h,若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为(　　)
A. B.
C. D.
9.(2023山东德州高一期末)如图所示,一质量为m的小滑块(可视为质点)从斜面上的P点由静止下滑,在水平面上滑行,至Q点停止运动。已知P点离水平面高度为h,小滑块经过斜面与水平面连接处时无机械能损失,重力加速度为g。为使小滑块由Q点静止出发沿原路返回到达P点,需对小滑块施加一个始终与运动方向相同的拉力,则拉力至少对小滑块做功(　　)
A.mgh B.2mgh
C.2.5mgh D.3mgh
10. (多选)如图所示,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于O点处。将小球拉至A处,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,它运动到O点正下方B点时的速度为v,AB间的竖直高度差为h,重力加速度为g,则小球从A到B的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.重力对小球做的功为mgh
B.合力对小球做的功为mv2
C.小球克服弹力做功为mgh
D.小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh-mv2
11.(多选)如图所示人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型:两人同时通过绳子对重物各施加一个恒力,力的大小均为1 000 N,方向都与竖直方向成37°,重物离开地面25 cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深8 cm。已知重物的质量为50 kg,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则(　　)
A.两人通过绳子对重物做功为400 J
B.重物离地面的最大高度为25 cm
C.重物刚落地时速度大小为4 m/s
D.地面对重物的平均阻力为5 500 N
12.(2023江苏常州高一期末)质量m=10 kg的某物体同时受到两个在同一直线上的力F1、F2的作用,由静止开始做直线运动,力F1、F2与位移x的关系图像如图所示,求:
(1)0~1 m内物体的加速度;
(2)位移为1 m时物体的动能;
(3)在物体开始运动后的前4 m内,当物体具有最大动能时对应的位移和最大动能。
分层作业21　动能和动能定理
1.D　由E=mv2可知,甲汽车的动能增大到原来的4倍,乙汽车的动能增大到原来的1.44倍,故A、B错误;由动能定理可知,合力所做的功等于动能的变化量,若甲、乙两车的质量相等,有W甲=m·(J),W乙=m·(J),W甲2.A　对A到B的过程运用动能定理得-mgh-Wf=0-mv2,解得Wf=mv2-mgh,故选A。
3.A　由动能定理知,运动员将足球踢出时对足球做的功W=mv2+mgh,故选A。
4.D　由于不能确定三个小朋友所受摩擦力的大小关系,故无法比较克服摩擦力做功的大小,故B错误;重力做功只与初末位置的高度差有关,与路径无关,故D正确;设到达底端的速率为v,根据动能定理有mv2=WG-Wf,因摩擦力做功的大小不知,故到达底端的速率不能确定,到达底端的动能不能确定,故A、C错误。
5.C　物块受支持力的方向垂直木板向上,与物块运动的方向一致,所以支持力FN做正功,故A错误;摩擦力的方向沿着木板向上与运动的方向垂直,所以Ff不做功,故B、D错误;重力势能增加了5 J,则重力做功为WG=-ΔEp=-5 J,根据动能定理,有WN+WG=0,所以支持力做功为WN=5 J,故C正确。
6.答案 (1)0.5 J　(2)-0.14 J
解析 (1)由动能的表达式得Ek=mv2
代入数据得Ek=0.5 J。
(2)整个过程由动能定理得mgh+W=Ek
代入数据得W=-0.14 J。
7.答案 (1)3 m/s　(2)49 m
解析 (1)甲同学由静止到速度为v的过程可由动能定理得(F-kmg)x=mv2
代入数据解得v=3 m/s。
(2)甲同学由静止出发到停止,全过程由动能定理得Fx-kmgs=0
代入数据解得s=49 m。
8.B　小球A下降h过程,根据动能定理有mgh-W1=0;小球B下降过程,根据动能定理有3mgh-W1=×3mv2-0,解得v=,故选B。
9.B　根据题意,设滑块由P点到Q点,摩擦力做功为W,由动能定理有mgh+W=0,设滑块由Q点到P点,拉力做功为W1,由动能定理有W1+W-mgh=0,联立解得W1=2mgh,故选B。
10.ABD　重力对小球做的功等于WG=mgh,故A正确;由动能定理可知,合力对小球做的功等于小球动能的变化量,所以W合=mv2,故B正确;由动能定理可知mgh-WT=mv2-0,小球克服弹力做功为WT=mgh-mv2,故C错误;由动能定理可知,小球克服弹力做功为WT=mgh-mv2,则小球到达位置B时弹簧的弹性势能为克服弹力所做的功,故D正确。
11.ACD　两人对绳子的合力为F合=2×cos 37°×F=1 600 N,两人通过绳子对重物做功为W=F合h1=400 J,故A正确;重物离开地面25 cm后人停止施力,重物具有惯性,继续向上运动,重物离地面的最大高度大于25 cm,故B错误;从抬起到落地的过程,只有绳子的合力对物体做功,由动能定理可得F合h1=mv2-0,解得v=4 m/s,故C正确;对重物先上升后下降的全过程,由动能定理有F合h1+mgh2-Ffh2=0-0,解得Ff=5 500 N,故D正确。
12.答案 (1)10 m/s2　(2)100 J　(3)2 m　150 J
解析 (1)0~1 m内,由牛顿第二定律有F1-F2=ma
代入数据解得a=10 m/s2。
(2)0~1 m内,由动能定理有(F1-F2)x1=Ek1
解得Ek1=100 J。
(3)由图像可知,动能最大时,两力的合力为0,则x=2 m
1~2 m内,由动能定理有W1+W2=Ekm-Ek1
由图像可知W1=×1 J=150 J,W2=-100×1 J=-100 J
联立解得Ekm=150 J。
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