2012【优化方案】精品练：物理粤教版必修2第4章第三节知能优化训练

1．(单选)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.因为要记录重锤自由下落的情况，所以操作时应先通电再放纸带，C错误；打点计时器应接在交流电源上，D错．
图4－3－9
2．(单选)物体在合力作用下做直线运动的v－t图象如图4－3－9所示．下列表述正确的是(　　)
A．在0～1 s内，合力做正功
B．在0～2 s内，合力总是做负功
C．在1～2 s内，合力不做功
D．在0～3 s内，合力总是做正功
解析：选A.根据动能定理，合力做的功等于物体动能的变化，在0～1 s内，动能增加，所以合力做正功，A正确；0～2 s内，动能先增加后减少，合力先做正功后做负功，B错误；1～2 s内，动能减少，合力做负功，C错误；0～3 s内，动能变化量为零，合力做功为零，D错误．
3．(单选)(2011年北京质检)一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，如果以v2＝8 m/s的速度行驶，在同样路面上急刹车后滑行的距离s2应为(　　)
A．6.4 m　　　　　　　　 B．5.6 m
C．7.2 m D．10.8 m
解析：选A.急刹车后，车只受摩擦阻力的作用，且两种情况下摩擦力大小是相同的，汽车的末速度皆为零．
设摩擦阻力为f，由动能定理得
－fs1＝0－mv①
－fs2＝0－mv②
②式除以①式得：＝
故汽车滑行距离s2＝s1＝()2×3.6 m＝6.4 m.
4.
图4－3－10
(单选)(2011年高考江苏卷)如图4－3－10所示，演员正在进行杂技表演．由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于(　　)
A．0.3 J B．3 J
C．30 J D．300 J
解析：选A.由生活常识及题图知，一只鸡蛋的质量接近0.05 kg，上抛高度在0.6 m左右，则人对鸡蛋做的功W＝mgh＝0.3 J，故A对，B、C、D错．
5.
图 4－3－11
剑桥大学物理学家海伦·杰尔斯基研究了各种自行车特技的物理学原理，并通过计算机模拟技术探寻特技动作的极限，设计了一个令人惊叹不已的高难度动作——“爱因斯坦空翻”，并在伦敦科学博物馆由自行车特技运动员(18岁的布莱士)成功完成．“爱因斯坦空翻”简化模型如图4－3－11所示，质量为m的自行车运动员从B点由静止出发，经BC圆弧，从C点竖直冲出，完成空翻的时间为t，由B到C的过程中，克服摩擦阻力做功为W，空气阻力忽略不计，重力加速度为g，试求：自行车运动员从B到C至少做多少功？
解析：运动员由C到D过程做竖直上抛，设初速度为v0，则有：0＝v0－g得v0＝gt
运动员从B到C至少做功为W0，由动能定理：
W0－W＝mv
解得：W0＝W＋mg2t2.
答案：W＋mg2t2
一、单项选择题
1.
图 4－3－12
在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角贴着球门射入，如图4－3－12所示，球门高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球质量为m，则红队球员将足球踢出时对足球做功W为(不计空气阻力和足球的大小)(　　)
A.mv2 B.mv2＋mgh
C．mgh D.mv2－mgh
解析：选B.足球从被运动员踢出到入球门，只有重力做功，而足球的初动能等于球员踢球时对足球做的功W，由动能定理得：－mgh＝mv2－mv，W＝mv＝mgh＋mv2，B正确．
2.
图4－3－13
(2011年东莞质检)如图4－3－13所示，质量为m的物块，在恒力F的作用下，沿光滑水平面运动，物块通过A点和B点的速度分别是vA和vB，物块由A运动到B点的过程中，力F对物块做的功W为(　　)
A．W>mv－mv
B．W＝mv－mv
C．W＝mv－mv
D．由于F的方向未知，W无法求出
解析：选B.对物块由动能定理得：W＝mv－mv，故选项B正确．
3．某消防队员从一平台上跳下，下落2 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，在着地过程中地面对双脚的平均作用力估计为(　　)
A．自身重力的2倍 B．自身重力的5倍
C．自身重力的8倍 D．自身重力的10倍
解析：选B.设地面对人的双脚的平均作用力为F，对人运动的全过程用动能定理mg(h1＋h2)－Fh2＝0，解得F＝5mg，选B.
4．(2011年南京调研)如图4－3－14所示，小木块可以分别从固定斜面的顶端沿左边或右边由静止开始滑下，且滑到水平面上的A点或B点停下．假定小木块和斜面及水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平缓连接，图中水平面上的O点位于斜面顶点正下方，则(　　)
图4－3－14
A．距离OA小于OB B．距离OA大于OB
C．距离OA等于OB D．无法作出明确判断
解析：选C.
如图所示，设斜面倾角为θ，斜面长为l，高为h，木块质量为m，动摩擦因数为μ，则木块从开始下滑到停在A点全过程由动能定理得：mglsinθ－μmgcosθ·l－μmg|AC|＝0，即mgh－μmg|OA|＝0得：|OA|＝，与θ、l无关，所以选项C正确．
图4－3－15
5．如图4－3－15所示，质量为m的木块以初速率v0从曲面A点滑下，运动至B点时的速率仍为v0；若物体以速率v0从A点滑下，则它运动至B点时的速率(　　)
A．小于 B．等于
C．大于 D．条件不足，无法计算
解析：选C.木块以初速率v0从曲面A点滑下，运动至B点时的速率仍为v0，由动能定理可得：mgh－Wf＝0，所以有：Wf＝mgh，当物体以的速率从A点滑下时，对应于同一位置，根据牛顿第二定律和向心力的公式可知，物体对曲面的正压力减小，所以物体与曲面间的摩擦力也减小，在此过程中，物体克服摩擦力做的功也减小，所以物体到达B点时的速度大于，正确答案为C.
6．(2011年无锡高一检测)某物体同时受到两个在同一直线上的力F1、F2的作用，物体由静止开始做直线运动，其位移与力F1、F2的关系图象如图4－3－16所示，在这4 m 内，物体具有最大动能时的位移是(　　)
图4－3－16
A．1 m B．2 m
C．3 m D．4 m
解析：选B.s＝2 m前F1>F2，合力做正功，动能增加．
s＝2 m后F1s＝4 m时F1、F2合力的功为零，动能为零，s＝2 m时，合力做功最多，动能最大，B对．
二、双项选择题
7．(2011年南昌高一检测)以初速度v0竖直上抛一个质量为m的小球，小球运动过程中所受阻力F阻大小不变，上升的最大高度为h，则抛出过程中，人手对小球做的功(　　)
A.mv－mgh B.mv
C.mv＋mgh D．mgh＋F阻 h
解析：选BD.抛出过程应用动能定理WF＝mv，A错，B对，从小球离开手到上升到最大高度，全程应用动能定理WF－(mg＋F阻)h＝0，D对．
8.
图4－3－17
(2011年佛山高一检测)质量为1 kg的物体以某一初速度在水平地面上滑行，由于受到地面摩擦阻力作用，其动能随位移变化的图线如图4－3－17所示，g＝10 m/s2，则物体在水平地面上(　　)
A．所受合外力大小为5 N
B．滑行的总时间为4 s
C．滑行的加速度大小为1 m/s2
D．滑行的加速度大小为2.5 m/s2
解析：选BD.由题图知，物体前进20 m．动能由50 J变为零，故据动能定理，F×20＝0－50，F＝－2.5 N．即物体的合外力大小为2.5 N，A错．物体的加速度大小a＝＝2.5 m/s2，C错，D对．由于物体的初速度v0＝ m/s＝10 m/s，故滑行时间t＝＝ s＝4 s．B对．
9.
图4－3－18
(2011年深圳质检)如图4－3－18所示，质量为m的小车在水平恒力F推动下，从山坡底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s.下列说法正确的是(　　)
A．小车克服重力所做的功是mgh
B．合力对小车做的功是mv2
C．推力对小车做的功是Fs－mgh
D．阻力对小车做的功是mgh－Fs
解析：选AB.重力做的功取决于初末位置的高度差．物体从A到B克服重力做功mgh，A对．由动能定理知W总＝Fs－mgh＋Wf＝mv2－0，故Wf＝mv2＋mgh－Fs，所以B正确，C、D错误．
10.
图4－3－19
(2011年扬州调研)刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一．图4－3－19中所示的图线1、2分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离s与刹车前的车速v的关系曲线，已知紧急刹车过程中车与地面间是滑动摩擦．据此可知，下列说法中正确的是(　　)
A．甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车的刹车性能好
B．乙车与地面间的动摩擦因数较大，乙车的刹车性能好
C．以相同的车速开始刹车，乙车先停下来，乙车的刹车性能好
D．甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车与地面间的动摩擦因数较大
解析：选BC.在刹车过程中，由动能定理可知：μmgs＝mv2，得s＝，因此甲车与地面间动摩擦因数小，乙车与地面间动摩擦因数大，刹车时的加速度a＝μg，乙车刹车性能好；以相同的车速开始刹车，乙车先停下来．选项BC正确．
三、非选择题
11．在利用打点计时器探究外力做功与动能变化的关系的实验中，如果纸带上前面几点比较密集，不够清晰，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证，如图4－3－20所示，取O点为起始点，各点的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为50 Hz，重物的质量为m.
图4－3－20
(1)打A点时，重物下落速度为vA＝________，重物动能EkA＝________.
(2)打F点时，重物下落速度为vF＝________，重物动能EkF＝________.
(3)打点计时器自打出A点开始到打出F点，重物重力势能的减少量为________，动能的增加量为________．
(4)根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出A点到打出F点的过程中，得到的结论是
________________________________________________________________________．
解析：(1)vA＝＝ m/s
＝1.30 m/s，
EkA＝mv＝m×1.302 J＝0.85m J.
(2)vF＝＝ m/s≈2.28 m/s，
EkF＝mv＝m×2.282 J＝2.60m J.
(3)ΔEp＝mghAF＝m×9.8×(2.79＋3.19＋3.58＋3.97＋4.37)×10－2 J＝1.75m J，
ΔEk＝2.60mJ－0.85mJ＝1.75m J.
(4)因为实验误差允许范围内ΔEk＝ΔEp，所以机械能守恒．
答案：(1)1.30 m/s　0.85m J
(2)2.28 m/s　2.60m J
(3)1.75m J　1.75m J
(4)在实验误差允许的范围内ΔEk＝ΔEp，即机械能守恒
12.
图4－3－21
如图4－3－21所示，斜面倾角为θ，质量为m的滑块，距挡板P距离为l0，并以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于滑块的重力沿斜面的分力．若斜面足够长，滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，问滑块经过的路程有多远？
解析：由于滑块所受重力沿斜面向下的分力大于滑块所受的摩擦力，所以可以断定滑块最终将停靠在挡板处，设整个过程经过的总路程为l，此过程重力做功
WG＝mgl0sinθ，
摩擦力做功Wf＝－μmglcosθ，
对滑块，根据动能定理
mgl0sinθ－μmglcosθ＝0－mv，
解得l＝.
答案：