【导学案】2021年高中物理人教版必修二教师用书-7.7-动能和动能定理-配套练习

1.下面有关动能的说法正确的是()。A.物体只有做匀速运动时,动能才不变B.物体做平抛运动时,水平方向速度不变,动能不变C.物体做自由落体运动时,重力做功,物体的动能增加D.物体的动能变化时,速度不肯定变化,速度变化时,动能肯定变化【解析】物体只要速率不变,动能就不变,A错;做平抛运动的物体速度增大,动能增大,B错;物体做自由落体运动时,其合力等于重力,重力做功,物体的动能增加,故C选项正确;物体的动能变化时,速度的大小肯定变化,故D错。【答案】C2.两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质量之比m1∶m2=1∶2,速度之比v1∶v2=2∶1。当两车急刹车后,甲车滑行的最大距离为l1,乙车滑行的最大距离为l2,设两车与路面间的动摩擦因数相等,不计空气阻力,则()。A.l1∶l2=1∶2B.l1∶l2=1∶1C.l1∶l2=2∶1 D.l1∶l2=4∶1【解析】由动能定理,对两车分别列式:-F1l1=0-m1,-F2l2=0F1=μm1g,F2=μm由以上四式联立得l1∶l2=4∶1故选项D是正确的。【答案】D3.起重机将物体由静止举高h时,物体的速度为v,下列各种说法中正确的是(不计空气阻力)()。A.拉力对物体所做的功等于物体动能和势能的增量B.拉力对物体所做的功等于物体动能的增量C.拉力对物体所做的功等于物体势能的增量D.物体克服重力所做的功大于物体势能的增量【解析】依据动能定理WF-WG=mv2,WG=mgh,所以WF=mv2+mgh,选项A正确,B、C错误;物体克服重力所做的功等于物体重力势能的增量,D选项错误。【答案】A4.如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平,板与桌面间的动摩擦因数μ=0.4。现用F=5N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,则力F做的功至少应为(g取10m/s2)(A.1JB.1.6JC.2JD.4J【解析】力F做功最少时,薄板刚好一半被推出桌面。依据动能定理,有WF-μmg·=0,解得WF=1.6J,所以选项B正确。【答案】B5.有一质量为m的木块,从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点,如图所示。假如由于摩擦使木块的运动速率保持不变,则以下叙述正确的是()。A.木块所受的合外力为零B.因木块所受的力都不对其做功,所以合外力的功为零C.重力和摩擦力的总功为零D.重力和摩擦力的合力为零【解析】物体做曲线运动,速度方向变化,加速度不为零,合外力不为零,A错。速率不变,动能不变,由动能定理知,合外力做功为零,支持力始终不做功,重力做正功,所以重力做的正功与阻力做的负功代数和为零,但重力和阻力的合力不为零,C对,B、D错。【答案】C6.物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示。下列表述正确的是()。A.在0~1s内,合外力做正功B.在0~2s内,合外力总是做负功C.在1s~2s内,合外力不做功D.在0~3s内,合外力总是做正功【解析】由v-t图知0~1s内,v增大,动能增加,由动能定理可知合外力做正功,A对。1s~2s内v减小,动能削减,合外力做负功,可见B、C、D错。【答案】A7.如图所示,一半径为R的光滑圆弧轨道与水平面相切,一小球与圆弧轨道的底端相距为x,现给小球一初速度,它恰能通过圆弧轨道的最高点。已知小球与水平面的动摩擦因数为μ,求小球初速度的大小。【解析】设小球在最高点时的速度为v,有mg=m小球从开头运动到圆弧轨道的最高点,在水平面上运动时滑动摩擦力做负功,在圆弧轨道上运动时重力做负功,设小球的初速度为v0,由动能定理,得-μmgx-2mgR=mv2-m两式联立解得v0=。【答案】8.一辆汽车以v1=6m/s的速度沿水平路面行驶,急刹车后能滑行x1=3.6m;假如以v2=8m/s的速度行驶,在同样路面上急刹车后滑行的距离x2应为(A.6.4m B.5.6m【解析】急刹车后,车只受摩擦力的作用,且两种状况下摩擦力大小是相同的,汽车的末速度均为零设摩擦力为f,据动能定理得:-fx1=0-m,-fx2=0-m二式相除,得:=故汽车滑行距离x2=·x1=()2×3.6m=【答案】A9.若电动小车在平直的水泥路上从静止开头加速行驶,经过时间t前进距离s,速度达到最大值vm,设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为F,那么下列说法正确的是()。A.这段时间内小车先匀加速运动,然后匀速运动B.这段时间内电动机所做的功大于PtC.这段时间内电动机所做的功为mD.这段时间内电动机所做的功为Fs+m【解析】小车电动机的功率不变,故加速阶段的合力渐渐减小,小车的加速度渐渐减小,当加速度为零时,速度达到最大值,选项A错误;功率不变,则电动机做的功W=Pt,选项B错误;小车运动过程中摩擦力和牵引力做功,则由动能定理得:W-Fs=m,选项C错误、D正确。【答案】D10.如图所示,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中,下列说法正确的是()。A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C.木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和【解析】木箱加速上滑的过程中,拉力F做正功,重力和摩擦力做负功。支持力不做功,由动能定理得:WF-WG-Wf=mv2,即WF=WG+Wf+mv2,故选项A、B错误;又因克服重力做功WG等于物体重力势能的增加,所以WF=ΔEp+ΔEk+Wf,故选项C、D正确。【答案】CD11.如图所示,斜面AB和水平面BC是由同一板材上截下的两段,在B处用小圆弧连接。将小铁块(可视为质点)从A处由静止释放后,它沿斜面对下滑行,进入平面,最终静止于P处。若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将铁块放回A处,并轻推一下使之沿新斜面对下滑动,则关于此状况下铁块运动状况的描述,下列说法正确的是()。A.铁块肯定能够到达P点B.铁块的初速度必需足够大才能到达P点C.铁块能否到达P点与铁块质量有关D.铁块能否到达P点与铁块质量无关【解析】设AB=x1,BP=x2,AP=x3,动摩擦因数为μ,由动能定理得:mgx1sinα-μmgx1cosα-μmgx2=0,可得:mgx1sinα=μmg(x1cosα+x2)。设沿AP滑到P的速度为vP,由动能定理得:mgx1sinα-μmgcosβ·x3=m,因x1cosα+x2=x3cosβ,故得:vP=0,也即铁块恰好沿AP滑到P点,且能否达到P点与铁块质量无关,故选项A、D正确。【答案】AD12.如图所示,有一个质量m=0.05kg的小滑块静止在高度h=1.25m的水平桌面上,小滑块到桌子右边缘的距离s=1.0m,小滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.35,重力加速度g=10m/s2【解析】设小滑块滑动到桌面右边缘时的速度为v1,由动能定理得:-μmgs=-设小滑块在桌面上滑动的时间为t1,加速度大小为a,则有t1=,a=μg设小滑块离开桌面做平抛运动的时间为t2,则有h=g小滑块由初速度v0开头运动直至落到地面所用的时间t=t1+t2联立以上各式并代入数据得t≈0.79s。【答案】0.79s13.一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处与动身点的水平距离为s,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同,求动摩擦因数μ。【解析】以物体为争辩对象,它从静止开头运动,最终又静止在水平面上,全过程中物体的动能没有变化,即ΔEk=0,因此可以从全过程中各力的总功与物体动能的变化上找出联系。设该面倾角为α,斜坡长为l,则物体沿斜面下滑时,重力和摩擦力在斜面上做的功分别为WG=mglsinα=mgh,=-μmglcosα物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功,重力和支持力不做功。设平面上滑行距离为s2,则=-μmgs2整个运动过程中全部外力的功为:W=WG++=mglsinα-μmglcosα-μmgs2对物体在全过程中应用动能定理:W合=ΔEk,即mglsinα-μmglcosα-μmgs2=0得h-μs1-μs2=0式中s1=lcosα为斜面底端与物体初位置间的水平距离,故μ==。【答案】14.总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,图示是跳伞过程的v-t图象,试依据图象求:(g取10m/s2)(1)t=1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。(2)估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。【解析】(1)从图中可以看出,在0~2s内运动员做匀加速运动,其加速度大小:a==m/s2=8m/s2设此过程中运动员受到的阻力大小为Ff,依据牛顿其次定律,有mg-Ff=ma得Ff=m(g-a)=80×(10-8)N=160N。(2)从图中估算得出运动员在14s内下落的高度h=40