2024-2025学年新教材高中物理第八章机械能守恒定律第3节动能和动能定理训练含解析新人教版必修2

PAGE8-动能和动能定理学问点一动能1.(多选)对于动能的理解，下列说法中正确的是()A．动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，凡是运动的物体都具有动能B．动能总是正值，但对于不同的参考系，同一物体的动能大小是不同的C．肯定质量的物体，动能变更时，速度肯定变更，但速度变更时，动能不肯定变更D．动能不变的物体，肯定处于平衡状态2．下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变更的关系，正确的是()A．物体做变速运动，合外力肯定不为零，动能肯定变更B．若合外力对物体做功为零，则合外力肯定为零C．物体的合外力做功，它的速度大小肯定发生变更D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零学问点二动能定理3.如图所示，在2024世界杯足球竞赛时，某方获得一次罚点球机会，该方一名运动员将质量为m的足球以速度v0猛地踢出，结果足球以速度v撞在球门高h的门梁上而被弹出．现用g表示当地的重力加速度，则此足球在空中飞往门梁的过程中克服空气阻力所做的功应等于()A．mgh＋eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)B.eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mghC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2－mghD．mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv24．质量为m的金属块，当时速度为v0时，在水平面上滑行的最大距离为s，假如将金属块质量增加到2m，初速度增大到2v0A．sB．2sC．4sD．8s5．一物体以初速度v0竖直向上抛出，落回原地速度为eq\f(v0,2)，设物体在运动过程中所受的阻力大小保持不变，则重力与阻力大小之比为()A．3︰1B．4︰3C．5︰3D．3︰5关键实力综合练进阶训练其次层一、单选题1．下列关于动能的说法正确的是()A．两个物体中，速度大的动能也大B．某物体的速度加倍，它的动能也加倍C．做匀速圆周运动的物体动能保持不变D．某物体的动能保持不变，则速度肯定不变2．从地面竖直向上抛出一个小球，小球运动一段时间后落回地面．忽视空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是()3．一质量为1kg的滑块以6m/s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6m/s.在这段时间里水平力对滑块所做的功是()A．0B．9JC．18JD．无法确定4．在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小()A．一样大B．水平抛的最大C．斜向上抛的最大D．斜向下抛的最大二、多选题5．关于动能的理解，下列说法正确的是()A．一般状况下，Ek＝eq\f(1,2)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确定，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更6．如图所示，一个质量是25kg的小孩从高为2m的滑梯顶端由静止滑下，滑究竟端时的速度为2m/s.关于力对小孩做的功，以下说法正确的是(g取10m/s2)()A．重力做的功为500JB．合外力做功为50JC．克服阻力做功为50JD．支持力做功为450J三、计算题7．如图所示，两个对称的与水平面成60°角的粗糙斜轨与一个半径R＝2m，张角为120°的光滑圆弧轨道平滑相连．一个小物块从h＝3m高处起先，从静止起先沿斜面对下运动．物块与斜轨接触面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2.(1)请你分析一下物块将怎样运动？(2)计算物块在斜轨上通过的总路程．学科素养升级练进阶训练第三层1.(多选)如图所示为一滑草场．某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止起先自由下滑，经过上、下两段滑道，最终恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．则()A．动摩擦因数为eq\f(6,7)B．载人滑草车最大速度为eq\r(\f(2gh,7))C．载人滑草车克服摩擦力做功为mghD．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为eq\f(3,5)g2.某快递公司分拣邮件的水平传输装置如图所示，皮带在电动机的带动下保持v＝1m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m＝2kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数μ＝0.5.设皮带足够长，取g＝10m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：(1)邮件滑动的时间；(2)邮件对地的位移大小；(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功．3．如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙嬉戏，人坐在滑板上从倾角为θ的斜坡上由静止起先下滑，经过斜坡底端沿水平滑道再滑行一段距离停下．已知滑板与斜面和水平滑道间的动摩擦因数均为μ＝0.3.若某人和滑板的总质量m＝60kg，滑行过程中空气阻力忽视不计，重力加速度g取10m/s2.(sin37°＝0.6,cos37°＝0.8)求：(1)把人和滑板看做整体，画出该整体从斜坡上下滑过程中的受力示意图．(2)若已知θ＝37°，人从斜坡滑下时加速度的大小．(3)若已知θ＝37°，水平滑道BC的最大长度为L1＝20m，人在斜坡上滑下的高度应不超过多少？(4)若斜坡倾角θ大小可调整且大小未知，水平滑道BC的长度未知，但是场地的水平空间距离DC的最大长度为L2＝30m，人在斜坡上从D的正上方A处由静止下滑，那么A到D的高度不超过多少？第3节动能和动能定理必备学问基础练1．答案：ABC解析：由于运动而具有的能叫做动能，A正确；对不同参考系速度不同，动能不同，B正确；动能变更时，速度(大小)肯定变更，但只有速度方向变更时，动能不会变更，C正确；动能不变，若速度的方向变更时，物体处于非平衡状态，D错误．2．答案：C解析：力是变更物体速度的缘由，物体做变速运动时，合外力肯定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，选项A，B错误；物体合外力做功，它的动能肯定变更，速度大小也肯定变更，选项C正确；物体的动能不变，所受合外力做功肯定为零，但合外力不肯定为零，选项D错误．3．答案：C解析：由动能定理得－Wf－mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2－mgh，故选项C正确．4．答案：C解析：依据动能定理得μmgs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)μ·2mgs′＝eq\f(1,2)·2m·(2v0)2由以上两式解得s′＝4s.5．答案：C解析：物体在上升和下落过程中，空气阻力都做负功．设空气阻力为f，物体上升最大高度为h，由动能定理得上升阶段：－mgh－fh＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，下落阶段：mgh－fh＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,2)))2－0，联立解得空气阻力大小：f＝eq\f(3,5)mg，故C正确．关键实力综合练1．答案：C解析：动能的表达式为Ek＝eq\f(1,2)mv2，即物体的动能大小由质量和速度大小共同确定，速度大的物体的动能不肯定大，故A错误；速度加倍，它的动能变为原来的4倍(物体的质量不变)，故B错误；做匀速圆周运动的物体速度大小不变，动能不变，故C正确；动能保持不变，物体的速度大小不变，而方向可变，故D错误．2．答案：A解析：小球做竖直上抛运动，设初速度为v0，则v＝v0－gt，小球的动能Ek＝eq\f(1,2)mv2，把速度v代入得Ek＝eq\f(1,2)mg2t2－mgv0t＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，Ek与t为二次函数关系，A正确，B、C、D错误．3．答案：A解析：动能的大小与速度的方向无关，在这段时间里滑块的动能大小没有发生变更．依据动能定理，W＝eq\f(1,2)m(－6m/s)2－eq\f(1,2)m·(6m/s)2＝0，知选项A正确．4．答案：A解析：A由动能定理知mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,t)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以eq\r(2gh＋v\o\al(2,0))，下落相同的高度，则末速度大小相同，故A正确．5．答案：AB解析：动能是标量，由物体的质量和速率确定，与物体的运动方向无关．动能具有相对性，无特殊说明，一般指相对于地面的动能．故A、B正确，C、D错误．6．答案：AB解析：重力做功与路径无关，WG＝mgh＝25×10×2J＝500J，选项A正确；合外力做功W＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×25×22J＝50J，选项B正确；因为W＝WG＋W阻＝50J，所以W阻＝－450J，即克服阻力做功为450J，选项C错误；支持力始终与速度方向垂直，不做功，选项D错误．7．解析：(1)物块最终在圆弧左右两端点间来回来回运动，且在端点的速度为0；(2)物块由释放到最终振动过程到圆弧的左端点或右端点过程，依据动能定理：mg[h－R(1－cos60°)]－μmgcos60°·s＝0代入数据解得物块在斜轨上通过的总路程：s＝20m.学科素养升级练1．答案：AB解析：由题意知，上、下两段斜坡的长分别为s1＝eq\f(h,sin45°)、s2＝eq\f(h,sin37°)由动能定理(或功能关系)知：2mgh＝μmgs1cos45°＋μmgs2cos37°解得动摩擦因数μ＝eq\f(6,7)，选项A正确；下落h时的速度最大，由动能定理知：mgh－μmgs1cos45°＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(\f(2gh,7))，选项B正确；载人滑草车克服摩擦力做的功与重力做功相等，即W＝2mgh，选项C错误；载滑草车在下段滑道上的加速度大小为a＝|μgcos37°－gsin37°|＝eq\f(3,35)g，选项D错误．2．答案：(1)0.2s(2)0.1m(3)－2J解析：(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则F＝μmg①取向右为正方向，对邮件由v＝ata＝μg＝5m/s2②由①②式并代入数据得t＝0.2s③(2)邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有Fs＝eq\f(1,2)mv2－0④由①④式并代入数据得s＝0.1m⑤(3)邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为x，则x＝vt⑥摩擦力对皮带做的功W＝－Fx⑦由①③⑥⑦式并代入数据得W＝－2J⑧3．答案：(1)如图所示(2)3.6m/s2(3)10m(4)9m解析：(1)受力分析如图所示．(2)依据牛顿其次定律得，mgsin37°－f＝ma,FN＝mgcos37°f＝μ