2024-2025學年新教材高中物理第1章功和機械能4勢能及其改變課時練習含解析魯科版必修2

PAGE8-動能和動能定理(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1.A、B兩物體的速度之比為2∶1，質量之比為1∶3，則它們的動能之比為 ()A.12∶1B.12∶3C.12∶5D.4∶3【解析】選D。依據(jù)動能的定義式Ek=mv2，有===，則D正確，A、B、C錯誤?！炯庸逃柧殹恳毁|量為2kg的滑塊，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，從某一時刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間，滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?，大小為A.0B.8JC.16JD.32J【解析】選A。依據(jù)動能定理可知W=m-m=0，因此，水平力做功為零，則A正確，B、C、D錯誤。2.一輛在水平路面上行駛的汽車，關閉發(fā)動機后接著運動了一段距離停下來。在這一過程中，下列說法正確的是 ()A.阻力對汽車做正功，汽車動能增加B.阻力對汽車做負功，汽車動能增加C.阻力對汽車做負功，汽車動能削減D.阻力對汽車做正功，汽車動能削減【解析】選C。關閉發(fā)動機后，汽車受重力、支持力和阻力，重力、支持力不做功，阻力的方向與汽車運動的方向相反，因而做負功；依據(jù)動能定理可知，汽車的動能削減，則C正確，A、B、D錯誤。3.如圖所示，靜止在水平地面上的物體在10N的水平恒力F作用下做勻加速直線運動。若運動過程中物體所受阻力的大小恒為2N，則物體運動了5m時，A.10J B.40J C.50J D.60J【解析】選B。依據(jù)動能定理得：ΔEk=(F-F阻)s=(10-2)×5J=40J，即物體的動能增加了40J。故A、C、D錯誤，B正確。4.物體在合外力作用下做直線運動的v-t圖像如圖所示，下列表述正確的是 ()A.在0～1s內，合外力做正功B.在0～2s內，合外力總是做負功C.在1～2s內，合外力不做功D.在0～3s內，合外力總是做正功【解析】選A。由v-t圖像知0～1s內，v增加，動能增加，由動能定理可知合外力做正功，A對。1～2s內v減小，動能減小，合外力做負功，可見B、C、D錯。5.將距離沙坑表面上方1m高處質量為0.2kg的小球由靜止釋放，測得小球落入沙坑靜止時距離沙坑表面的深度為10cm。若忽視空氣阻力，g取A.0.4JB.2JC.2.2JD.4J【解析】選C。由動能定理得mg(h+d)-Wf=0，解得小球克服沙坑的阻力所做的功為Wf=2.2J，故C正確，A、B、D錯誤。6.人在距地面h高處拋出一個質量為m的小球，落地時小球的速度為v，不計空氣阻力，人對小球做功是(重力加速度為g) ()A.mv2 B.mgh+mv2C.mgh-mv2 D.mv2-mgh【解析】選D。對全過程運用動能定理得：mgh+W=mv2-0，解得：W=mv2-mgh，故D正確，A、B、C錯誤。【加固訓練】如圖所示，質量為m的物塊，在恒力F的作用下，沿光滑水平面運動，物塊通過A點和B點的速度分別是vA和vB，物塊由A點運動到B點的過程中，關于力F對物塊做的功W，下列選項正確的是()A.W>m-mB.W=m-mC.W=m-mD.由于F的方向未知，W無法求出【解析】選B。物塊由A點到B點的過程中，只有力F做功，由動能定理可知，W=m-m，則B正確，A、C、D錯誤。二、試驗題(10分)7.某試驗小組的同學采納如圖甲所示的裝置(試驗中，小車遇到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面)來“探究恒力做功與動能變更的關系”。如圖乙是試驗中得到的一條紙帶，點O為紙帶上的起始點，A、B、C、D、E是紙帶上的五個連續(xù)的計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間均有4個點未畫出，用刻度尺測得五個點到O的距離如圖乙所示。已知所用交變電源的頻率為50Hz，則：(g取10m/s2)(1)起先試驗時首先應__________。

(2)打B、D兩點時小車的速度分別為vB=______m/s，vD=_______m/s。

(3)若鉤碼的質量m=250g，小車的質量M=1kg，則從B至D的過程中，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算的合力對小車做的功W=________J，小車動能的變更ΔEk=__________J。(結果保留兩位有效數(shù)字)

(4)由試驗數(shù)據(jù)，他們發(fā)覺合外力做的功與小車動能的變更有肯定的偏差，產生誤差的緣由可能是__________。(至少說出一條)

【解析】(1)為了使鉤碼對小車的拉力等于合外力，首先應平衡摩擦力。(2)vB==m/s=0.60m/s。vD==m/s=1.0m/s(3)W=mg(hD-hB)=0.25×10×(25.01-9.01)×10-2J=0.40J。ΔEk=M-M=×1×(1.02-0.62)J=0.32J。(4)若不滿意鉤碼的質量遠小于小車的質量，則鉤碼的重力大于對小車的拉力，且偏差較大造成誤差；若未完全平衡摩擦力，則拉力與摩擦力做的總功等于小車動能的變更，造成誤差。答案：(1)將木板右端墊高以平衡摩擦力(2)0.601.0(3)0.400.32(4)沒有保證鉤碼的質量遠小于小車質量或未完全平衡摩擦力三、計算題(14分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要標明單位)8.粗糙的圓弧的半徑為0.45m，有一質量為0.2kg的物體自最高點A從靜止起先下滑到圓弧最低點B。然后沿水平面前進0.4m到達C點停止。設物體與軌道間的動摩擦因數(shù)為0.5(取g=10m/s2)，求：(1)物體到達B點時的速度大小。(2)物體在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功?！窘馕觥?1)物體從B運動到C的過程，由動能定理得：-μmgx=0-m解得：vB=2m/s。(2)物體從A運動到B的過程，由動能定理得：mgR-Wf=m-0解得：Wf=0.5J。答案：(1)2m/s(2)0.5J(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一質量為m的小球向右滾動，并沖上固定在地面上的斜面。設小球在斜面最低點A的速度為v，壓縮彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，則從A到C的過程中彈簧彈力做功是(重力加速度為g) ()A.mgh-mv2 B.mv2-mghC.-mgh D.-(mgh+mv2)【解析】選A。由A到C的過程運用動能定理可得：-mgh+W=0-mv2所以W=mgh-mv2，則A正確，B、C、D錯誤。10.(6分)(多選)在平直馬路上，汽車由靜止起先做勻加速直線運動，當速度達到vmax后，馬上關閉發(fā)動機直至靜止，v-t圖像如圖所示，設汽車的牽引力為F，受到的摩擦力為f，全程中牽引力做功為W1，克服摩擦力做功為W2，則()A.F∶f=1∶3 B.W1∶W2=1∶1C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3【解析】選B、C。對汽車運動的全過程，由動能定理得W1-W2=ΔEk=0，所以W1=W2，選項B正確，D錯誤；由圖像知s1∶s2=1∶4。由動能定理得Fs1-fs2=0，所以F∶f=4∶1，選項A錯誤，C正確。11.(6分)如圖甲所示，光滑水平面上靜置于坐標原點O處的小物塊，在水平拉力F的作用下沿x軸方向運動，拉力F隨物塊所在位置坐標x的變更關系如圖乙所示，圖線為半圓，則小物塊運動到x0處時的動能為 ()A.Fmx0 B.Fmx0C.Fmx0 D.【解析】選C。F-x圖像的“面積”等于拉力做功的大小，可得拉力做功W=π()2=，由題圖乙看出，F(xiàn)m=，得到W=Fmx0。依據(jù)動能定理得：小物塊運動到x0處時的動能為Fmx0，則C正確，A、B、D錯誤?！炯庸逃柧殹?多選)如圖表示的是一物體在水平面上向右做勻變速直線運動時的動能與位移的關系圖像，物體的質量為2.4kg，水平力F恒定。由圖可知 ()A.圖線的斜率表示物體的加速度值B.物體運動的時間為2sC.物體所受合外力大小為6ND.物體克服阻力做功30J【解析】選B、C。依據(jù)動能定理知，F(xiàn)合·s=ΔEk，因此，圖像的斜率表示物體的合外力F合，選項A錯誤；依據(jù)動能的表達式Ek=mv2可知，物體的初速度為v0==m/s=5m/s，依據(jù)動能定理可得，物體所受的合外力大小為F合==N=6N，選項C正確；在該過程中物體的加速度為a=-=-m/s2=-2.5m/s2，物體的運動時間可依據(jù)運動學方程vt=v0+at求得，則t=s=2s，選項B正確；依據(jù)動能定理結合圖像可知，ΔEk=W合=WF-Wf，則Wf=WF-ΔEk，物體克服合外力做功為30J，克服阻力做功Wf=WF+30J>30J，選項D錯誤。12.(22分)如圖所示，質量m=0.2kg的小物體放在光滑的圓弧上端，圓弧半徑R=55cm，下端接一長為1m的水平軌道AB，最終通過微小圓弧與傾角α=37°的斜面相接，已知物體與水平面和斜面軌道的動摩擦因數(shù)均為0.1，將物體無初速度釋放，(g取10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6)求：(1)物體第一次滑到水平軌道與右側斜面軌道交接處的速度大小。(2)物體第一次滑上右側斜軌道的最大高度?！窘馕觥?1)小物體從圓弧上端到B點的過程中，由動能定理得：mgR-μmgsAB=m-0，解得vB=3m/s。(2)設物體第一次滑上右側軌道的最大高度為H，此時物體離B點的距離為s，由幾何關系有=s