2016-2017学年高一物理粤教版必修2课时作业：第四章 第三节探究外力做功与物体动能变化的关系（含解析）

一、单项选择题
1．一质量为1
kg的物体被人用手由静止开始向上提升1
m，这时物体的速度是2
m/s，取g为10
m/s2，则下列结论中错误的是(　　)
A．手对物体做功12
J　　　
B．合力对物体做功12
J
C．合力对物体做功2
J
D．物体克服重力做功10
J
解析：选B.明确此过程两个力做功，即人的拉力和物体的重力，由动能定理可得：F合h＝mv2或W人－mgh＝mv2，所以W合＝2
J，W人＝12
J，WG＝－mgh＝－10
J，故选B.
2．两辆汽车在同一水平路面上行驶，它们的质量之比为1∶2，速度之比为2∶1.设两车与地面间的动摩擦因数相等，则当两车紧急刹车后，滑行的最大距离之比为(　　)
A．1∶2
B．1∶1
C．2∶1
D．4∶1
解析：选D.汽车刹车后由动能定理得－μmgs＝0－mv2，故滑行的最大距离s与v2成正比，所以汽车滑行的最大距离之比s1∶s2＝v∶v＝4∶1，D正确．
3．一物体质量为2
kg，以4
m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，从某时刻起对物体施加一水平向右的力，经过一段时间后，物体的速度方向变为水平向右，大小为4
m/s，在这段时间内，水平力做功为(　　)
A．0
B．8
J
C．16
J
D．32
J
解析：选A.由动能定理得水平力做的功W＝mv2－mv＝0，故A正确．
4．利用重锤下落探究外力做功与物体动能变化的实验中，下面叙述正确的是(　　)
A．应该用天平称出物体的质量B．应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带
C．操作时应先放纸带再通电
D．打点计时器应接在电压为4
V～6
V的直流电源上
解析：选B.因为重力做的功与动能变化中都含有质量m，验证相等时质量可消去，因此不需称出物体的质量，A错；打点计时器应接在低压交流电源上，D错；操作时先通电再放纸带，C错；选用纸带时，要求点迹清晰，故B项正确．5．一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用．此后，该质点的动能不可能是(　　)A．一直增大
B．先逐渐减小至零，再逐渐增大
C．先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小
D．先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大
解析：选C.设质点开始时的速度为v0，受到的恒力为F，F与v0的夹角为α.若0≤α＜90°，则恒力对质点做正功，质点动能一直增大；若90°＜α＜180°，则恒力先做负功后做正功，质点的动能先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大，如斜上抛运动；若α＝180°，则质点的动能先逐渐减小至零，再逐渐增大．故A、B、D正确，C错误．二、双项选择题
6．一物体做变速运动时，下列说法正确的有(　　)
A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变
B．物体所受合外力一定不为零
C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变
D．物体加速度一定不为零
解析：选BD.物体的速度发生了变化，则合外力一定不为零，加速度也一定不为零，B、D正确；物体的速度变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，合外力不一定做功，A、C错误．7．某物体在恒力作用下，从静止开始做直线运动，若t表示时间，s表示位移，则物体的动能(　　)
A．与t成正比
B．与t2成正比
C．与s成正比
D．与s2成正比
解析：选BC.物体在恒力F作用下做初速度为零的匀加速直线运动，有v＝at＝t，则动能Ek＝mv2＝t2，A错误，B正确；由运动学公式得v2＝2as＝s，则动能可表示为Ek＝mv2＝Fs，C正确，D错误．
☆8.甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s.如图所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是(　　)
A．力F对甲物体做功多
B．力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C．甲物体获得的动能比乙大
D．甲、乙两个物体获得的动能相同
解析：选BC.由功的公式W＝Fscos
α＝F·s可知，两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多，A错误、B正确；根据动能定理，对甲有Fs＝Ek1，对乙有，Fs－fs＝Ek2，可知Ek1>Ek2，即甲物体获得的动能比乙大，C正确，D错误．
9．质量不同而具有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止，则(　　)A．质量大的物体滑行的距离长
B．质量大的物体滑行的距离短
C．它们克服阻力做的功不相等
D．它们运动的加速度一样大
解析：选BD.两物体的初动能相同，末动能也相同，动能的变化量相同，由动能定理知，合力对它们做的总功相等，即它们克服摩擦力做的功一样大．由关系式μm1gs1＝μm2gs2可知，质量大的物体滑行的距离短．由牛顿第二定律a＝＝＝μg知，它们运动的加速度相同．
三、非选择题
10．质量为1
kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为6
V、50
Hz的交流电源，如图甲所示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O点之间的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm.则：
(1)求出B、C、D、E、F各点速度，并填入下表：
计数点
B
C
D
E
F
v/(m·s－1)
(2)求出物体下落时从O点到图中各点过程中重力所做的功，并填入下表：
计数点
B
C
D
E
F
W/J
(3)适当选择坐标轴，在图乙中作出物体重力做的功与物体速度之间的关系图象．图中纵坐标表示________________，横坐标表示________________，由图可得重力所做的功与________成________关系．
解析：(1)各点速度可由公式v＝求出．
vB＝＝
m/s≈1.18
m/s
同理vC≈1.57
m/s，vD≈1.96
m/s，vE≈2.35
m/s，
vF≈2.74
m/s.
(2)重力做的功由W＝mgΔs求出
WB＝mg＝1×9.8×70.6×10－3
J≈0.69
J
同理WC≈1.23
J，WD≈1.92
J，WE≈2.76
J，WF≈3.76
J.
(3)如图所示
重力做的功WG　物体速度的平方v2
物体速度的平方v2　正比
答案：(1)1.18　1.57　1.96　2.35　2.74
(2)0.69　1.23　1.92　2.76　3.76　(3)见解析
11．某同学从h＝5
m高处，以初速度v0＝8
m/s抛出一个质量为m＝0.5
kg的橡皮球，测得橡皮球落地前的瞬时速度为12
m/s，求该同学抛球时所做的功和橡皮球在空中运动时克服空气阻力做的功．(取g＝10
m/s2)
解析：该同学抛球的过程中，橡皮球的速度由零增加为抛出时的初速度v0，由动能定理得，他抛球时所做的功
W＝mv＝×0.5×82
J＝16
J.
橡皮球被抛出后，只有重力和空气阻力对它做功，由动能定理得mgh＋Wf＝mv2－mv
得Wf＝mv2－mv－mgh＝－5
J，
即橡皮球克服空气阻力做功为5
J.
答案：16
J　5
J
☆12.一列车沿平直铁轨行驶，车厢所受阻力大小恒为F′＝2×103
N．从车站开出时车头对车厢的牵引力恒为F＝6×103
N，当行驶一段距离s1＝50
m
后，车厢与车头脱钩，求脱钩后车厢继续向前滑行的距离s2.
解析：选车厢为研究对象，把它的运动过程分成两段．
对脱钩前做匀加速运动的过程，牵引力做正功，阻力做负功，重力和支持力都不做功，始态速度为0，终态速度为v，根据动能定理有(F－F′)·s1＝mv2－0①
对于脱钩后做匀减速运动的过程，阻力做负功，重力和支持力不做功；终态速度为0，始态速度为v，根据动能定理有－F′·s2＝0－mv2②
由①②得s2＝100
m.
答案：100
m