8.3动能和动能定理 训练—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册同步word版含答案

8.3动能和动能定理
一、单选题
一质量为的滑块，以的初速度在光滑的水平面上向左滑行。从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变成向右，大小仍为。在这段时间里水平力对物体所做的功是?
?
A.
0
B.
9J
C.
18J
D.
无法确定
如图所示，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球在空中达到的最高点的高度为h，在最高点时的速度为v，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是?
?
?
A.
运动员踢球时对足球做功
B.
足球上升过程重力做功mgh
C.
运动员踢球时对足球做功
D.
足球上升过程克服重力做功
质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，在此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是
A.
B.
C.
D.
mgR
如图所示，一个质量为1kg的弹性小球，在光滑水平面上以的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球速度大小不变，反方向弹回，则碰撞前后小球速度变化量的大小和碰撞过程中墙对小球做功的大小W分别为???
A.
，
B.
，
C.
，
D.
，
如下图所示，质量为m的小球用细线牵引着在光滑的水平面上做匀速圆周运动，O为一光滑的孔，当拉力为F时，转动半径为R；当拉力增大到6F时，小球仍做匀速圆周运动，此时转动半径在此过程中，拉力对小球做的功为???
A.
B.
C.
D.
如图所示，有一半径为的粗糙半圆轨道，A与圆心O等高，有一质量为的物块可视为质点从A点静止滑下，滑至最低点B时的速度为，取，下列说法正确的是???
A.
物块过B点时，对轨道的压力大小是
B.
物块过B点时，对轨道的压力大小是
C.
A到B的过程中，克服摩擦力做的功为
D.
A到B的过程中，克服摩擦力做的功为
将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略。a为小球运动轨迹上的一点，小球上升和下降经过a点时的动能分别为和从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为，从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为下列选项正确的是
A.
，
B.
，
C.
，
D.
，
一质量为2kg的物体受到水平拉力F作用，在粗糙水平面上作加速直线运动时的图像如图所示，时其速度大小为，滑动摩擦力大小恒为2N。
A.
在时刻，物体的速度为
B.
在时间内，合力对物体做的功为400J
C.
在时间内，拉力对物体的冲量为36Ns
D.
在时刻，拉力F的功率为200W
二、多选题
多选甲、乙两个质量相等的物体，用大小相等的力F分别拉两个物体在水平面上从静止开始移动相同的距离如下图所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下面的说法中正确的是
?
A.
力F对乙做功比对甲做功多
B.
力F对甲、乙两个物体做功相同
C.
甲、乙两物体获得的动能相等
D.
甲物体获得的动能比乙大
多选如图甲所示，长为l、倾角为的斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块从斜面顶端由静止释放并沿斜面向下滑动，已知小物块与斜面间的动摩擦因数与下滑距离x的变化图像如图乙所示，则
A.
B.
小物块下滑的加速度逐渐增大
C.
小物块下滑到斜面底端的过程中克服摩擦力做的功为
D.
小物块下滑到底端时的速度大小为
多选物体沿直线运动的图像如下图所示，已知在第1s内合外力对物体做的功为W，则???
A.
从第1s末到第3s末合外力做功为4
W
B.
从第3s末到第7s末合外力做功为2
W
C.
从第5s末到第7s末合外力做功为W
D.
从第3s末到第4s末合外力做功为
如图所示，在水平面上固定一半径为R的半圆槽，O点为圆心，P点为最低点，直径MN水平。一质量为m的小球在M点正上方，与M点间距也为R。小球由静止释放，沿半圆槽运动经P点到达N点时速度为零。已知重力加速度为g，则小球在此运动过程中
A.
小球与槽摩擦产生的热量为mgR
B.
小球在圆弧MP和PN两段克服摩擦力做的功相等
C.
小球经过P点时速度大小为
D.
小球经过P点时对槽的压力大于3mg
三、实验题
某实验小组利用如下图甲所示装置探究恒力做功与物体动能变化的关系，质量为m的钩码通过跨过滑轮的细线牵引质量为M的小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录的运动情况如下图乙所示．
下列做法中正确的有________．
A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行
B.在平衡摩擦力时，不需要连接纸带
C.小车从靠近打点计时器处释放
D.在平衡摩擦力时细线端应挂着钩码
接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打出一系列点，将打出的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、若干个计数点，测得A、B、各点到O点的距离分别记为、、，已知相邻计数点间的时间间隔均为T．
实验中，钩码质量远小于小车质量，可认为小车受到的拉力大小等于mg，在打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功________，打B点时小车的动能________．
小明同学实验操作正确，但打出的纸带起始点不清晰，他挑选了一个清晰的点标为，以小车速度的二次方为纵坐标，计数点到点的距离x为横坐标，利用实验数据作出图像，该图像纵截距的物理意义是________．
小虎同学根据实验数据画出如下图丙所示的图像，你能否根据此图像验证动能定理________填“能”或“不能”，理由是________．
课外学习兴趣小组要验证“动能定理”的正确性，他们在实验室组装了一套如下图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力图中未画出．
该实验中小车实际所受的合力填“等于”或“不等于”力传感器的示数；
实验获得以下测量数据：小车，传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1、2的中心距离为某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为、小车通过光电门2后，砝码盘才落地，小车通过光电门2时速度________已知重力加速度为g，则该实验要验证的式子是________用题中所给已知量符号表示．
四、计算题
如图所示，光滑的圆弧的半径，有一质量的物体自圆弧的最高点A处从静止开始下滑到B点，然后沿粗糙的水平面前进一段距离，到达C点停止。取求：
物体到达B点时的速率v；
水平面的动摩擦因数
如图所示，用与水平方向成角的恒力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，A、B间的距离为求：
从A到B的过程中力F做的功W；
物体在运动过程中的最大动能；
物体的最大滑行距离．
我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量，滑跑时受到的阻力为自身重力的倍，重力加速度取求飞机滑跑过程中
加速度a的大小；
牵引力的平均功率P。
如图所示，装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度，轨道CD足够长且倾角，A、D两点离轨道BC的高度分别为、。现让质量为m的小滑块可视为质点自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数，重力加速度g取，，。求：
小滑块第一次到达D点时的速度大小；
小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；
小滑块最终停止的位置距B点的距离。
答案解析
1.A
【解析】选取物体从速度以到速度大小为作为过程，由动能定理可知：
，故A正确，BCD错误。故选A。
2.C
【解析】足球被踢起后在运动过程中，只受到重力作用，只有重力做功，足球的机械能守恒，足球到达最高点时，机械能为，由于足球的机械能守恒，则足球刚被踢起时的机械能为，足球获得的机械能等于运动员对足球所做的功，因此运动员对足球做功，故A错误，C正确；
足球上升过程重力做功，足球上升过程中克服重力做功，故BD错误。故选C。
3.C
【解析】小球在最低点，受力分析与运动分析．
则有：
而最高点时，由于恰好能通过，
所以：
小球选取从最低点到最高点过程，由动能定理可得：
由以上三式可得：故选：C
4.A
【解析】取小球撞墙前的速度方向为正方向，则速度的变化量，速度的变化量大小为。
碰撞前后小球的速率相等，动能相等，由动能定理得：墙对小球做功，故A正确，BCD错误。故选A。
5.A
【解析】设当绳的拉力为F时，小球做匀速圆周运动的线速度为，则有：；
当绳的拉力增大到6F时，小球做匀速圆周运动的线速度设为，则有：；
在绳的拉力由F增大到6F的过程中，根据动能定理得：
所以绳的拉力所做功为。故选：A。
6.C
【解析】在B点，由牛顿第二定律可知：，解得：，
由牛顿第三定律可知：滑块对轨道的压力为，故AB错误；
对于A到B的过程由动能定理：，
解得，故克服摩擦力做功为，故C正确，D错误。故选C。
7.B
【解析】从抛出开始到第一次经过a点和抛出开始第二次经过a点，上升的高度相等，可知重力做功相等，即。
对两次经过a点的过程运用动能定理得，，可知，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.D
【解析】A.根据可知图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的增量，则在时刻，物体的速度，故A错误；
B.根据动能定理得：，故B错误；
C.根据动量定理得：
解得：，故C错误；
D.在时刻，根据牛顿第二定律得：
则在时刻，拉力F的功率，故D正确。?
故选D
。
9.BD
【解析】由知，拉力的大小相同，物体的位移也相同，所以拉力对两物体做的功一样多，所以B正确，A错误；
由动能定理可以知道，在光滑水平面上的木块，拉力对物体做的功等于物体的动能变化，在粗糙水平面上的木块，拉力对物体做正功的同时，摩擦力对物体做了负功，所以在光滑水平面上的物体获得的动能要大于在粗糙水平面上物体的动能，故C错误，D正确。故选BD。
10.BC
【解析】选BC
小物块在斜面顶端静止释放能够下滑，则满足mg
sin??，即?，故A错误；根据牛顿第二定律得??，下滑过程中逐渐减小，则加速度a逐渐增大，故B正确；由图乙可知，则摩擦力??，可知与x成线性关系，如图所示，其中?，图线和横轴所围成的面积表示克服摩擦力做的功，则下滑到斜面底端的过程克服摩擦力做功?，故C正确；下滑过程根据动能定理得mgl
sin?，解得，故D错误。
11.CD
【解析】A.物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动，合力为零，做功为零．故A错误；
B.由题图可知，第3s末和第7s末物体的动能相等，所以从第3s末到第7s末合外力做功为零，故B错误；
C.从第5秒末到第7秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同，合力做功相同，即为W，故C正确；
D.从第3s末到第4s末动能变化量等，又，则合力做功为，故D正确。故选CD。
12.AD
【解析】A.从开始到到达N点的过程中，列出动能定理为，故克服摩擦力做功为，根据功能关系得出小球与槽摩擦产生的热量为mgR，故A正确；
B.小球在圆弧MP和PN两段的同一高度处，速度不相等，故支持力不同，摩擦力不同，故小球在圆弧MP和PN两段克服摩擦力做的功不相等，故B错误；
C.从开始到到达P的过程，根据动能定理得出：，得出到达P点的速度小于，故C错误；
D.从P点到N过程，根据动能定理得出：，得出到达P点的速度大于，在P点列出牛顿第二定律方程为：，则可知小球经过P点时对槽的压力大于3mg，故D正确。故选AD。
13.；，??；打点时小车速度的二次方；不能，由图像只能得到W与成线性关系，并不能得到两者相等的关系。
【解析】探究小车做匀变速直线运动的规律，为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平，故A正确；
在平衡摩擦力时，需要连接纸带，但细绳端不用挂着钩码，故BD错误；
C.为了充分利用纸带，实验时应小车从靠近打点计时器处释放，故C正确；
故选AC；
小车受到的拉力大小等于mg，在打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功；B点时小车的速度：
打B点时小车的动能；
以小车受到的二次方为纵坐标，则时，对应的是打点速度的二次方；
根据此图象不能验证动能定理；因为由图象只能得出W与成线性关系，并不能得到两者相等关系。
故答案为：；，??；打点时小车速度的二次方；不能，由图像只能得到W与成线性关系，并不能得到两者相等的关系。
14.等于；?；?。
【解析】由于题中已经平衡摩擦力了，则细线的拉力即为小车刷难关所受的合力，而且传感器能够测出细线拉力的大小，即小车实际所受的合力等于力传感器的示数；
由于挡光板的宽度l很小，通过光电门的时间很短，所以我们用挡光板通过光电门的平均速度代替瞬时速度，则小车通过光电门2的瞬时速度为，小车通过光电门1的瞬时速度为，根据动能定理可以得到，代入整理可以得到该实验要验证的式子是。
故答案为：等于；；?。
该实验中已经平衡摩擦力了，绳子的拉力就等于小车受到的合力，由此分析；
光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式。
该实验中我们要清楚研究对象和研究过程，了解光电门测量瞬时速度的原理，同时明确实验方法和数据处理方法是解答实验问题的前提。
15.解：从A运动到B根据动能定理得到：，
解得
从B运动到C根据动能定理得到：，
代入数据，解得：
答：物体到达B点时的速率v为；
水平面的动摩擦因数为。
16.解：由功的公式可求得．
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，
对物体从A点到B点的过程应用动能定理：，
即物体在运动过程中的最大动能．
撤去力F后，物体所受摩擦力变为，设物体从B点到停止运动的位移为l，则
物体的最大滑行距离。
17.解：根据速度位移公式得，
代入数据得。
由得：
?
飞机受到的阻力：
设牵引力做的功为W，则由动能定理可得：
牵引力的平均功率：
代入数据联立可得：
18.解：小滑块从过程中，由动能定理得
将、、x、、g代入得。
小滑块从过程中，由动能定理得
将、x、、g代入得
小滑块沿CD段上滑的加速度大小
小滑块沿CD段上滑到最高点的时间
由对称性可知小滑块从最高点滑回C点的时间
故小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔。
对小滑块运动全过程应用动能定理，设小滑块在水平轨道上运动的总路程为有
将、代入得，
故小滑块最终停止的位置距B点的距离为。