第4章　机械能及其守恒定律 分层作业18　动能　动能定理--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第二册
分层作业18　动能　动能定理
A组 必备知识基础练
题组一　动能和动能的变化
1.(多选)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
2.(2024贵州黔西阶段练习)如图所示,小行星绕太阳做椭圆运动,a、b、c、d是轨道上的四个点,小行星动能最小的位置是(　　)
A.a B.b C.c D.d
题组二　动能定理的理解
3.放在光滑水平面上的物体,仅在两个相互垂直的水平力作用下开始运动,若这两个力分别做了6 J和8 J的功,则这个物体的动能增加了(　　)
A.14 J B.10 J C.8 J D.6 J
4.(2024江苏徐州学业考试)如图所示,质量为m的跳水运动员从距水面高h的跳台上以v0的速度斜向上起跳,最终落入水中,入水时的速率为v.则运动员起跳时的动能为(　　)
A.mgh B.mv2
C.+mgh D.mv2-mgh
5.(多选)某小组制作了一遥控快艇模型,质量为2 kg,将其放入水中,快艇模型从静止开始加速运动一段时间,速度达到5 m/s,则这段时间内快艇模型(　　)
A.动能的增加量为25 J
B.动能的增加量为5 J
C.所受合力做的功为25 J
D.所受合力做的功为5 J
题组三　动能定理的应用
6.已知某飞机的质量为m,在跑道上从静止开始滑跑、加速过程中,所受阻力fm恒定,前进距离为L,达到速度为v.飞机加速过程中,平均牵引力F牵的表达式正确的是(　　)
A.F牵=+fm B.F牵=-fm
C.F牵=+fm D.F牵=-fm
7.中国空间站的“梦天实验舱”于2022年成功发射.设“梦天实验舱”质量为m,发射升空过程中其速度由v1增大到v2.则此过程中关于“梦天实验舱”说法正确的是(　　)
A.平均速度一定为(v1+v2)
B.动能增量为m()
C.合力对它做功为m()
D.推力对它做功为m()
B组 关键能力提升练
8.(2024天津和平期末)如图所示,质量为M的电梯底板上放置一质量为m的物体.钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,则(　　)
A.底板对物体的支持力做的功等于mv2
B.物体所受合力做的功等于mv2+mgH
C.钢索的拉力做的功等于Mv2+MgH
D.电梯所受合力做的功等于Mv2
9.(2024宁夏银川阶段练习)一质量为1 kg的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水平地面上沿x轴运动,出发点为x轴零点,拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示.物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度大小g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　)
A.在x=1 m时,拉力的功率为12 W
B.在x=2 m时,物体的动能为2 J
C.从x=0运动到x=4 m,物体克服摩擦力做的功为8 J
D.从x=0运动到x=4 m的过程中,物体的最大速度为6 m/s
10.(2024广东广州期中)“广湛”高铁将茂名到广州的通行时间缩短至2小时.假设动车启动后沿平直轨道行驶,发动机功率恒定,行车过程中受到的阻力恒为f,已知动车质量为m,最高行驶速度为vm,下列说法正确的是(　　)
A.动车启动过程中所受合力不变
B.动车发动机功率为fvm
C.从启动到最大速度过程中,动车平均速度为
D.从启动到最大速度过程中,动车牵引力做功为
11.如图甲所示,某同学在荡秋千的过程中,秋千板最高位置是A点,最低位置是B点.已知A、B两点的高度差h=0.45 m,两根秋千绳的质量不计,绳长均为L=2.25 m,两秋千绳平行且在同一平面内,如图乙所示,该同学质量M=50 kg,可认为其相对秋千板静止且重心在秋千板上,秋千板质量m=2 kg,不计一切阻力,重力加速度g取10 m/s2.
(1)求秋千板在最低位置B时该同学的速度大小.
(2)若不计双手与秋千绳之间的作用力,秋千板在最低位置B时,求该同学对秋千板的作用力大小以及每根秋千绳的拉力大小.
C组 核心素养拔高练
12.(2024江苏镇江检测)遥控爬墙小车如图甲所示,小车通过排出车身内部空气,和外界大气形成压差,使车吸附在墙壁等平面上.如图乙所示,某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点,运动到D点时速度为3 m/s.然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动.AB沿竖直方向,BC与竖直方向夹角θ为37°,CD沿水平方向,三段长度均为1 m.小车质量为0.5 kg,车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25 N.运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN,方向总与速度方向相反.小车可视为质点,忽略空气阻力,不计转折处的能量损失,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求小车在AB段向上运动时,小车所受阻力大小.
(2)遥控小车到水平天花板上做匀速圆周运动时,小车牵引力为15 N,求此时小车的转动半径.
(3)求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中,小车牵引力所做的总功.
分层作业18　动能　动能定理
1.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,选项A、B正确,C、D错误.
2.C　解析 根据题意,由开普勒第二定律可知,小行星在c点时速率最小,动能最小.故选C.
3.A　解析 根据动能定理,合外力做的功等于动能增量,物体在水平地面上运动,重力与支持力不做功,故有ΔEk=(6+8) J=14 J,故选A.
4.D　解析 根据动能定理可得mgh=mv2-,可得运动员起跳时的动能为Ek0=mv2-mgh,故选D.
5.AC　解析 动能的增加量ΔEk=mv2=25 J,故A正确,B错误;根据动能定理可知,所受合力做功等于动能的增加量25 J,故C正确,D错误.
6.A　解析 根据动能定理得(F牵-fm)L=mv2,解得F牵=+fm,故选A.
7.C　解析 根据题意,若“梦天实验舱”做匀变速直线运动,则平均速度等于(v1+v2),但“梦天实验舱”的运动状态未知,则平均速度不一定等于(v1+v2),故A错误;根据题意可知,动能的变化量为ΔEk=m(),由动能定理可知,合力对它做的功等于动能的变化量m(),故B错误,C正确;“梦天实验舱”发射升空过程中,推力做正功,重力做负功,推力和重力做功之和为m(),则推力对它做的功大于m(),故D错误.
8.D　解析 设地板对物体的支持力做的功为W,对物体由动能定理得W合=W-mgH=mv2,解得W=mgH+mv2,故A、B错误;设钢索的拉力做的功为W',对电梯和物体整体由动能定理得W'-(M+m)gH=(M+m)v2,解得W'=(M+m)v2+(M+m)gH,故C错误;由动能定理得,合力对电梯做的功等于Mv2,故D正确.
9.A　解析 由于拉力在水平方向,则拉力做的功为W=Fx,则图线的斜率代表拉力F.在物体运动的过程中根据动能定理有W-μmgx=mv2,则在x=1 m时,代入对应坐标解得速度v1=2 m/s,此时拉力F==6 N,则此时拉力的功率P=Fv1=6 N×2 m/s=12 W,在x=2 m时,代入对应数据解得物体的动能为Ek2=4 J,故A正确,B错误;从x=0运动到x=4 m,物体克服摩擦力做的功为Wf=μmgx=16 J,故C错误;根据W-x图像可知在0~2 m的过程中拉力为6 N,2~4 m的过程中拉力为3 N,由于物体受到的摩擦力恒为f=μmg=4 N,则物体在x=2 m处速度最大,且根据B选项分析可知此处动能为4 J,则此时最大速度为v2==2 m/s,故D错误.
10.B　解析 发动机功率恒定,根据P=Fv,速度变大,牵引力变小,合力F合=F-f,合力变小,故A错误;速度最大时,动车加速度为零,受力平衡,此时P=Fv=fvm,故B正确;从启动到最大速度过程中,动车做加速度变小的加速运动,动车平均速度大于,故C错误;从启动到最大速度过程中,根据动能定理WF-Wf=,动车牵引力做的功大于,故D错误.
11.解析 (1)由动能定理知(M+m)gh=(M+m)v2
解得v=3 m/s
该同学在B点速度大小为3 m/s.
(2)在最低点,由牛顿第二定律知F-Mg=
解得F=700 N
由牛顿第三定律知,该同学对秋千的作用力F'为700 N
对秋千板进行受力分析有2F1-(F'+mg)=m
解得F1=364 N.
答案 (1)3 m/s　(2)700 N　364 N
12.解析 (1)对小车在AB、BC、CD各段运动过程进行受力分析如图所示
剖面图
由运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN
则小车在AB段向上运动时,小车所受阻力大小f1=0.6FN1,FN1=F压
解得f1=15 N.
(2)遥控小车到水平天花板上运动时FN3+mg=F压
小车与天花板的阻力f3=0.6FN3=12 N
小车所受阻力与牵引力的合力提供圆周运动的向心力
解得r=0.5 m.
(3)小车沿BC运动过程中FN2+mgsin θ=F压
小车与BC墙面的阻力f2=0.6FN2
联立可得f2=13.2 N
小车从A点开始运动第一次到达D点的过程中,根据动能定理得
WF-f1sAB-f2sBC-f3sCD-mg(sBCcos θ+sAB)=mv2
解得WF=51.45 J.
答案 (1)15 N　(2)0.5 m　(3)51.45 J
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