2019高中物理 第四章 机械能和能源 动能和动能定理练习（提高篇）教科版必修2.doc

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1、1动能和动能定理动能和动能定理( (提高篇提高篇) )一、选择题：1如图中 ABCD 是一条长轨道，其中 AB 段是倾角为的斜面，CD 段是水平的，BC 是与 AB 和 CD 都相切 的一小段圆弧，其长度可以忽略不计。一质量为 m 的小滑块在 A 点从静止状态释放，沿轨道滑下，最后 停在 D 点。现用一与轨道平行的力推滑块，使它缓慢地由 D 点回到 A 点。设滑块与轨道间的动摩擦因数 为 ，则推力对滑块做的功等于（ ）Amgh B2mgh C(/sin )mg lh D(cot )mg lh2一个质量为 0.3kg 的弹性小球，在光滑水平面上以 6m/s 的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方

2、向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同。则碰撞前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中墙对小球 做功的大小 W 为（ ）A0v B12/vm s C0W D10.8WJ3如图所示，板长为l，板的 B 端静放有质量为 m 的小物块 P，物体与板动摩擦因数为 ，开始时板水 平，若缓慢转过一个小角度 的过程中，物体保持与板相对静止，则这个过程中（ ）A摩擦力对 P 做功为cos(1cos)mglB摩擦力对 P 做功为sin(1cos)mglC弹力对 P 做功为cossinmglD板对 P 做功为sinmgl4速度为 v 的子弹，恰好可以穿透一块固定着的木板，如果子弹速度为 2v，子穿透时阻力视为不变，则

3、 可穿透同样的木板（ ） A2 块 B3 块 C4 块 D1 块5水平铁轨上停着一辆矿车，煤矿工人用水平力 F 推动矿车从静止开始运动了位移 S 后停止推车，矿车 在轨道上又滑行了 3S 后停了下来，那么矿车受到的阻力为（ ）AF B. /2F C. /3F D./4F6一木块静止在光滑水平面上，有一子弹水平射入木块 2 cm 而相对静止，同时间内木块被带动前移了 1cm，则子弹损失的动能、木块获得的动能以及子弹与木块共同损失的动能三者之比为（ ） A3:l:2 B3:2:l C2:l:3 D2:3:17如图，质量为 m 的小球用轻绳悬挂在 O 点，在水平恒力tanFmg作用下，小球从静止开始

4、由 A经 B 向 C 运动。则小球（ ）A B A BlhAB C D2A先加速后减速 B在 B 点加速度为零 C在 C 点速度为零 D在 C 点加速度为 gtan二、解答题： 1如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮 K，一条不可伸长的轻绳绕过 K 分别与物块 A、B 相连，A、B 的质量分别为 mA、mB开始时系统处于静止状态现用一水平恒力 F 拉物块 A，使物块 B 上升已知当 B 上升距离为 h 时，B 的速度为 v求此过程中物块 A 克服摩擦力所做的功(重力加速度 为 g)2如图，汽车在平直路面上匀速运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与滑轮间的绳保持水平。 当牵引轮

5、船的绳与水平方向成 角时，轮船速度为 v，绳的拉力对船做功的功率为 P，(1)此时绳对船的 拉力为多少？（2）若汽车还受到恒定阻力 f 则汽车发动机的输出功率为多少？3杂技演员在进行“顶杆”表演时，用的是一根质量可忽略不计的长竹竿，质量为 30 kg 的演员自杆顶 由静止开始下滑，滑到杆底时速度正好为零。已知竹竿底部与下面顶杆人肩部之间有一传感器，传感器 显示顶杆人肩部的受力情况如图所示，取 g= 10 m/s2。求： (1)杆上的人下滑过程中的最大速度； (2)竹竿的长度。4一辆汽车的质量是35 10 kg，发动机的额定功率为 60kW，汽车所受阻力恒为 5000 N，如果汽车从静止开始以2

6、0.5/m s的加速度做匀加速直线运动，功率达到最大后又以额定功率运动了一段距离后汽车达到了最大速度，在整个过程中，汽车运动了 125 m问在这个过程中，汽车发动机的牵引力做功多少？ 下面是甲、乙两位同学的解法：甲同学：22 12522.360.5stsa3466 1022.361.34 10WPtJJ乙同学：F=maf=7500 N57500 1259.375 10WFlJ请对上述两位同学的解法做出评价，若都不同意请给出你的解法。5如图所示，静止在水平桌面的纸带上有一质量为 0.1kg 的小铁块，它离纸带的右端距离为 0.5 m，铁 块与纸带间动摩擦因数为 0.1现用力向左以 2m/s2的加

7、速度将纸带从铁块下抽出，不计铁块大小，铁块 不滚动，求： (1)将纸带从铁块下抽出需要多长时间？ (2)纸带对铁块做多少功？6如图甲所示，物块与质量为 m 的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧 滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为 l。开始时物块和小球均静止，将此 时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于 l 段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖 直方向成 60角，如图乙所示，此时传感装置的示数为初始值的 1.25 倍；再将小球由静止释放，当运动 至最低位置时，传感装置的示数为初始值的 0.6 倍。不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的

8、大小为 g。求：(1)物块的质量；(2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功。7现有下列器材：电火花打点计时器、重物、纸带、铁架台、直尺、铅笔等试设计一个实验，研究合 外力做的功与物体速度的关系 要求：(1)构思实验方案； (2)说明操作方法、测量方法和测量数据； (3)说明探究功与速度关系的方法8某实验小组采用如图所示的装置探究“功与速度变化的关系” ，图中小车中可放置砝码，实验中，小 车碰到制动装置时，钩砝尚未到达地面，打点计时器工作频率为 25 Hz4(1)实验的部分步骤如下：在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；将小车停在打点计

9、时器附近，_，_，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下列点， _；改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作 (2)如图所示是钩码质量为 0.03 kg，砝码质量为 0.02 kg 时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点 O 及 A、B、C、D 和 E 五个计数点，可获得各计数点到 D 的距离 x 及对应时刻小车的瞬时速度 v，请将 C 点的测量结果填在表中的相应位置【答案与解析】 一、选择题：1.B解析：从 A 到 D 和从 D 到 A，摩擦力做功相同，设为fW。从 A 到 D 根据动能定理：0fmghW。从 D到 A 的过程，设推力对滑块做功为 W，由动能定理得0fWWmgh，两式连立

10、可得2Wmgh，故B 选项正确。2.BC 解析：速度变化量为2vvvv ， （设碰前速度方向为正） ，其大小为 2v=12m/s，故 B 正确；碰撞 前后动能没有变化，即0E，根据动能定理，知 W=0，故 C 选项正确。3.D 解析：因为弹力和摩擦力都是变力，不能通过WFl来求，但是板对 P 做功可以通过动能定理来求，因为板始终保持相对静止，故合外力做功为零，即sin00Wmgl板，所以板对 P 做功为sinmgl。4.C解析：根据动能定理2102fsmv，22110(2 )422f smvm v ，:1:4s s ，故 C 选项正确。5.D5解析：F 做功位移为 S，阻力做功位移为 4S，根

11、据动能定理400FSfS，可得4Ff ，故 D 选项正确。 6A解析：设子弹受阻力为fF，木块移动 l，子弹在木块中深度为 d，则据动能定理，子弹损失的动能1()kfEF dl，木块获得的动能2kfEF l子弹和木块共同损失的动能为312kkkfEEEF d即三者之比为(): :dll d3:1:27、ACD解析：根据动能定理：21tansin2(1 cos2 )02CmgLmgLmv（），解得 vC=0，所以小球先加速运动，后加速运动，故 A、C 正确；小球做圆周运动在 B 点有向心加速度，故 B 错误；在 C 点时，因为速 度为 0，所以向心力为零，即指向圆心方向的合力为 0，沿切线方向的

12、合力sin2tancos2tantFmgmgmg，所以在 C 点的加速度为tang，故 D 正确。&故选：ACD二、解答题：121()2FfBABWFhm ghmmv解析：研究对象为 A、B 所组成的系统，当 B 的速度为 v 时，A 的速度也为 v，对系统应用动能定理有21()02FFfGBABWWWmmv即21()02FfBABFh Wm ghmmv得 21()2FfBABWFhm ghmmv2、解析：由功率公式： cosPFv，解得绳对船的拉力cosTPFv，此时汽车的速度=cosvv船汽，所以汽车匀速运动，汽车发动机的输出功率cosfTPPPfvP出。3. （1）4/vm s （2）s

13、=6m 解析：(1)以人为研究对象，人加速下滑过程中受重力和杆对人的作用力 F1， 由题图可知，人加速下滑过程中杆对人的作用力 F1为 180 N 由牛顿第二定律得124/mgFmaam s1s 末人的速度达到最大，则14/vatm s(2）加速下降时位移为：2 1121ats =2 m6减速下降时，由动能定理得,210)(2 22mvsFmg代入数据解得msssms6,4212。4.解析：甲、乙两位同学的解法都不正确。 甲同学把 125 m 全部当作匀加速直线运动的位移，求出运动时间 t，这一步就错了，然后又用公式 W=Pt 来求牵引力做功，而汽车在做匀加速运动的过程中功率是逐渐变大的，这一

14、步骤又错了。 而乙同学的做法中，第一步是正确的，但力 F 是汽车做匀加速运动时的牵引力，当汽车以额定功率 行驶时，牵引力是变力，做功不能用 W=Fs 来计算。 正确的解法是：汽车行驶的最大速度为46 10/5000 12/pvm sf m s根据动能定理得2102WfsmvJfsmvW521085. 921 。 5. （1）t=1s （2）W=0.05J 解析：(1)设纸带的加速度为 a1，铁块的加速度为 a2。则2 22 12 22 121 21,/1,/2tataLsmgasma得 t=1s。(2) ,05. 0,212 2JmgsfsWtas铁块铁块.05. 021,/12 2JmvEW

15、smtavK铁块铁块6、解析：（1）分别对开始时和细绳与竖直方向成 60时两个状态进行（1）设开始时细绳的拉力大小为 T1，传感装置的初始值为 F1，物块质量为 M，由平衡条件得 对小球，T1=mg 对物块，F1+T1=Mg 当细绳与竖直方向的夹角为 60时，设细绳的拉力大小为 T2，传感装置的示数为 F2，据题意可知， F2=1.25F1，由平衡条件得 对小球，T2=mgcos60 对物块，F2+T2=Mg 联立式，代入数据得M=3m （2）设小球运动至最低位置时速度的大小为 v，从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力 所做的功为 Wf，由动能定理得21(1 cos60 )2fmglW

16、mv 在最低益，设细绳的拉力大小为 T3，传感装置的示数为 F3，据题意可知， F3=0.6F1，对小球，由牛顿第二定律得723vTmgml 7(1)实验方案：让重物牵动纸带做自由落体运动，重物下落不同的高度时，重力做的功也不相同， 由此可以取得不同的重力做功的数值 由打点计时器打出的纸带可以求出物体下落不同高度时瞬时速度 研究重力做的功与物体获得速度的关系 (2)操作方法： 将电火花打点计时器固定在铁架台上，使两个限位孔在同一竖直平面内且在同一竖直线上，以减 小纸带与限位孔间的摩擦，保证重力做的功就是外力对重物做的总功 纸带穿过限位孔，打开开关，放手让重物自由下落，打出纸带 取点迹清楚的纸带

17、，用直尺测量第一个点到其他各点的距离：h1、h2、h3、hn，计算重物下落 不同的高度时重力做的功：W1mgh1，W2mgh2、W3mgh3、Wnmghn 运用时间中点的即时速度等于这一过程的平均速度，测出重物在下落不同高度时瞬即时速度 v1、v2、v3、vn (3)探究功与速度的关系：规定适当的标度，建立Wv坐标系，描出一系列的点：(v1，W1)、(v2，W2)、(vn，Wn) 用平滑的曲线连接各点，得到一条曲线，研究规律如果从曲线中难以发现功与速度的关系变换坐标例如取 v2、v3或v为横坐标，再描点连线进行研究 8. 解析：在探究功与速度变化关系的实验中，我们首先要验证功 W 与速度 v 变化的关系，但不是正比的关系，而 v2的变化即22 0()vv与功是成正比的(1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带待打点计时器在纸 带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源 (2)在验证 C 点时，从纸带上可知 C 点的速度就是 BD 的平均速度，27.153.2010 m/s0.49m/s0.08Cv