1.3 动能和动能定理 课时检测 Word版含解析

课时素养检测 四
　动能和动能定理
(25分钟　60分)
一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.质量一定的物体 (　　)
A.速度发生变化时其动能一定变化
B.速度发生变化时其动能不一定变化
C.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
【解析】选B。速度是矢量,速度变化时可能只有方向变化,而大小不变,动能是标量,所以速度只有方向变化时,动能不变;动能不变时,只能说明速度大小不变,但速度方向不一定不变,故只有B正确。
2.一人用力踢质量为1 kg的皮球,使球由静止以10 m/s的速度飞出,假定人踢球瞬间对球平均作用力是200 N,球在水平方向运动了20 m停止,那么人对球所做的功为 (　　)
A.50 J　　　　　　　　　　　　 B.500 J
C.4 000 J D.无法确定
【解析】选A。对皮球,从静止到离开脚飞出过程,由动能定理得:W=mv2,代入数据可求得人对皮球做功:W=50 J。
3.假设汽车紧急制动后所受阻力约为车重的,若汽车的初速度为16 m/s,则制动后汽车滑行的距离和时间分别为(g取10 m/s2) (　　)
A.16 m,2 s　　　　　　　　 B.8 m,1 s
C.16 m,1 s D.8 m,2 s
【解析】选A。对于汽车制动过程,根据动能定理得:-fs=0-m,又 f=mg,联立并代入数据解得:s=16 m,由s=t,代入数据可得:t=2 s,故A正确,B、C、D错误。
4.某同学投掷铅球。每次出手时,铅球速度的大小相等,但方向与水平面的夹角不同。关于出手时铅球的动能,下列判断正确的是 (　　)
A.夹角越大,动能越大
B.夹角越大,动能越小
C.动能的大小与速度大小无关
D.动能的大小跟速度与水平面的夹角没有关系
【解析】选D。动能的定义式Ek=mv2,每次出手时,铅球速度的大小相等,所以出手时铅球的动能相等,动能是标量,速度方向与水平面的夹角不同不影响动能,故D正确,A、B、C错误。
5.我国高铁技术处于世界领先水平,高铁由动车和拖车组合而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该列车组 (　　)
A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为1∶1
C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2
【解析】选D。启动时,加速度方向向前,根据牛顿第二定律知,乘客受到车厢的作用力方向向前,与运动方向相同,故A错误。做加速运动时,有两节动力车厢,设每节车厢质量为m,对整个车进行受力分析得:2F-8kmg=8ma,对6、7、8车厢进行受力分析得:F1-3kmg=3ma。对7、8车厢进行受力分析得:F2-2kmg=2ma,联立可得:=,故B错误。设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为s,则:-8kmgs=0-mv2,可知滑行的距离与速度不成正比,故C错误。当只有两节动力车时,最大速率为v,则:2P=8kmg·v,改为4节动车带4节拖车的动车组时:4P=8kmg·v′ ,所以:v′=2v,故D正确。
6.在“探究功与速度变化的关系实验”中,如图所示为与小车相连,穿过打点计时器的一条纸带上的点,点分布并不都是均匀的,下面说法正确的是(　　)
①纸带的左端是与小车相连的
②纸带的右端是与小车相连的
③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度
④利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度。
A.①③　　　B.②④　　　C.①④　　　D.②③
【解析】选B。纸带右端密集,故纸带的右端是与小车相连的,故①错误,②正确;要测量最大速度,应该选用点迹恒定的部分。即应选用纸带的A、B、C、D部分进行测量,故④正确,③错误。所以B正确,A、C、D错误。
二、非选择题(本题共2小题,共30分)
7.(14分)质量m=1 kg的物体,在光滑的水平面上运动,初速度v1=2 m/s,受到一个与运动方向相同的合外力F=4 N的作用,发生的位移s=2 m。
求:(1) 物体的末动能;
(2)物体的末速度。
【解析】(1)根据动能定理Fs=Ek2-Ek1得:
Ek2=Fs+Ek1=(4×2+×1×22) J=10 J
(2)由Ek2=m 得:
v2==2 m/s
答案:(1)10 J　(2)2 m/s
8.(16分)如图所示,用与水平方向成θ角的恒力F,将质量为m的物体由静止开始从A点拉到B点后撤去力F,若物体和地面间的动摩擦因数为μ,A、B间的距离为x,重力加速度为g。求:
(1)从A到B的过程中力F做的功W;
(2)物体在运动过程中的最大动能;
(3)物体停下来的位置到A点的距离。
【解析】(1)由功的公式可求得W=Fxcos θ。
(2)由题意知:物体在AB段做加速运动,在B点有最大动能,在AB段Ff=μFN=μ(mg-Fsin θ),
对物体从A点到B点的过程应用动能定理
Fxcos θ-μ(mg-Fsin θ)x=Ek-0,
即物体在运动过程中的最大动能
Ek=Fx(cos θ+μsin θ)-μmgx。
(3)撤去力F后,物体所受摩擦力变为μmg,设物体从B点到停止运动的位移为l,则-μmgl=0-Ek
x总=l+x=。
答案:(1)Fxcos θ　(2)Fx(cos θ+μsin θ)-μmgx
(3)
(15分钟　40分)
9.(6分)如图所示,小球以初速度v0从A点沿粗糙的轨道运动到高为h的B点后自动返回,其返回途中仍经过A点,则经过A点的速度大小为 (　　)
A.　　　　　　 B.
C. D.
【解析】选B。在从A到B的过程中,重力和摩擦力都做负功,根据动能定理可得mgh+Wf=m,从B到A过程中,重力做正功,摩擦力做负功(因为是沿原路返回,所以两种情况摩擦力做功大小相等),根据动能定理可得mgh-Wf=mv2,两式联立得再次经过A点的速度为,选B。
10.(6分)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,则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g,不计空气阻力) (　　)
A.　　　B.　　　C.gh　　　D.
【解析】选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,由动能定理有3mgh-W1=×3mv2-0,解得v=,故B正确。
11.(12分)如图所示,用F=8 N的水平拉力,使物体从A点由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动,经过时间t=2 s到达B点,已知A、B之间的距离s=8 m。求:
(1)拉力F在此过程中所做的功。
(2)到达B点时拉力的功率。
(3)物体运动到B点时的动能。
【解析】 (1)拉力F为恒力,根据功的定义可知,在此过程中所做的功W=Fs=8×8 J=64 J
(2)设物体运动到B点时的速度为v。
由s=t得v== m/s=8 m/s
拉力F的功率:P=Fv=8×8 W=64 W
(3)由动能定理得:物体运动到B点时的动能EkB=W=64 J
答案:(1)64 J　(2)64 W　(3)64 J
12.(16分)质量m=1 kg的物体,在水平拉力F的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4 m时,拉力F停止作用,运动到位移是8 m时物体停止,运动过程中Ek-s的图线如图所示,g取10 m/s2,求:
(1)物体和平面间的动摩擦因数。
(2)拉力F的大小。
【解析】(1)在运动的第二阶段,物体在位移x2=4 m内,动能由Ek=10 J变为零,
由动能定理得-μmgx2=-Ek,
故动摩擦因数
μ===0.25。
(2)在运动的第一阶段,物体位移x1=4 m,初动能Ek0=2 J,
根据动能定理Fx1-μmgx1=Ek-Ek0,
所以F=4.5 N。
答案:(1)0.25　 (2)4.5 N