人教版高中物理必修第二册第八章3动能和动能定理习题含答案

3　动能和动能定理

A级 必备知识基础练

1.(多选)质量一定的物体(　　)

A.速度发生变化时其动能一定变化

B.速度发生变化时其动能不一定变化

C.速度不变时其动能一定不变

D.动能不变时其速度一定不变

2.(2021北京房山高一期末)有一种地下铁道,车站的路轨建得高些,车辆进站时要上坡,出站时要下坡,如图所示。坡高为h,车辆的质量为m,重力加速度为g,车辆与路轨间有摩擦力,进站车辆到达坡下A处时的速度为v,此时切断电动机的电源,车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是(　　)

A.mv2-mgh B.mv2+mgh

C.mgh-mv2 D.mgh

3. 如图所示,左端固定的轻质弹簧被物块压缩,物块被释放后,由静止开始从A点沿粗糙水平面向右运动。离开弹簧后,经过B点的动能为Ek,该过程中,弹簧对物块做的功为W,则物块克服摩擦力做的功Wf为(　　)

A.Wf=Ek B.Wf=Ek+W

C.Wf=W D.Wf=W-Ek

4.(2021云南高一期末)质量为15 g的子弹,以800 m/s的速度射入厚度为10 cm的固定木板,射穿后的速度是700 m/s。若子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力不变,则该子弹还能射穿几块同样的木板(　　)

A.2块 B.3块 C.4块 D.5块

5. (2021山东枣庄高一期末)如图所示,木板可绕固定水平轴O转动,木板从水平位置OA缓慢转到位置OB的过程中,物块始终相对于木板静止,物块的重力势能增加了5 J,用FN和Ff分别表示物块受到的支持力和摩擦力,在此过程中,以下判断正确的是              (　　)

A.FN对物块不做功

B.Ff对物块做负功

C.FN对物块做功为5 J

D.Ff对物块做功为5 J

6.踢毽子是大家喜爱的健身运动。某次踢出的毽子竖直上升,达到的最大高度h=1.6 m,落地时的速度大小v=5.0 m/s。已知毽子的质量m=0.04 kg,g取10 m/s2。求:

(1)毽子落地时的动能Ek;

(2)毽子从最高点至落地过程中阻力做的功W。

7.(2021河北张家口高一阶段练习)冬季的张家口气候寒冷,为冰雪运动的开展提供了有利条件,甲、乙两同学到滑冰场滑冰车,甲同学连同冰车的质量m=80 kg,冰面对冰车的阻力恒为总重的,乙同学用F=98 N的水平恒力推冰车上的甲沿直线前进x=4 m后放手,放手后甲仍沿直线运动,g取10 m/s2,求:

(1)乙同学放手时甲同学的瞬时速度大小v;

(2)全过程甲同学运动的距离s。

B级 关键能力提升练

8. 如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h,若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为(　　)

A. B.

C. D.

9.一质量为2 kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速直线运动,当运动一段时间后拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动。如图所示为拉力F随位移x变化的关系图像,g取10 m/s2,则据此可以求得(　　)

A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25

B.物体匀速运动时的速度为v=4 m/s

C.合外力对物体所做的功为W合=32 J

D.摩擦力对物体所做的功为Wf=-64 J

10. (多选)(2021广西钦州高一期末)如图所示,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于O点处。将小球拉至A处,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,它运动到O点正下方B点时的速度为v,AB间的竖直高度差为h,重力加速度为g,则小球从A到B的过程中,下列说法正确的是(　　)

A.重力对小球做的功为mgh

B.合力对小球做的功为mv2

C.小球克服弹力做功为mgh

D.小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh-mv2

11.(多选)(2021重庆巴蜀中学高一期末)如图所示人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型:两人同时通过绳子对重物各施加一个恒力,力的大小均为1 000 N,方向都与竖直方向成37°,重物离开地面25 cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深8 cm。已知重物的质量为50 kg,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则              (　　)

A.两人通过绳子对重物做功为400 J

B.重物离地面的最大高度为25 cm

C.重物刚落地时速度大小为4 m/s

D.地面对重物的平均阻力为5 500 N

12.如图所示,A、B两个材料相同的物体用长为L且不可伸长的水平细线连接在一起放在水平面上,在水平力F作用下以速度v做匀速直线运动,A的质量是B的2倍,某一瞬间细线突然断裂,保持F不变,仍拉A继续运动距离s0后再撤去F,则当A、B都停止运动时,A和B相距多远?

3　动能和动能定理

1.BC　速度是矢量,速度变化时可能只有方向变化,而大小不变,动能是标量,所以速度只有方向变化时,动能可以不变;动能不变时,只能说明速度大小不变,但速度方向不一定不变,故B、C正确,A、D错误。

2.A　对A到B的过程运用动能定理得-mgh-Wf=0-mv2,解得Wf=mv2-mgh,故选A。

3.D　对物块应用动能定理,有W-Wf=Ek,得Wf=W-Ek,故选D。

4.B　根据动能定理-Ffd=,-Ffnd=0-,解得n=4.3,则该子弹还能射穿3块同样的木板,故选B。

5.C　物块受支持力的方向垂直木板向上,与物块运动的方向一致,所以支持力FN做正功,故A错误;摩擦力的方向沿着木板向上与运动的方向垂直,所以Ff不做功,故B、D错误;重力势能增加了5 J,则重力做功为WG=-ΔEp=-5 J,根据动能定理,有WFN+WG=0,所以支持力做功为WFN=5 J,故C正确。

6.答案 (1)0.5 J　(2)-0.14 J

解析 (1)由动能的表达式得Ek=mv2

代入数据得Ek=0.5 J。

(2)整个过程由动能定理得mgh+W=Ek

代入数据得W=-0.14 J。

7.答案 (1)3 m/s　(2)49 m

解析 (1)甲同学由静止到速度为v的过程可由动能定理得(F-kmg)x=mv2

代入数据解得v=3 m/s。

(2)甲同学由静止出发到停止,全过程由动能定理得Fx-kmgs=0

代入数据解得s=49 m。

8.B　小球A下降h过程,根据动能定理有mgh-W1=0;小球B下降过程,根据动能定理有3mgh-W1=×3mv2-0,解得v=,故选B。

9.D　物体做匀速直线运动时,受力平衡,则Ff=8 N,μ==0.4,选项A错误;F-x图像与x轴围成的面积表示拉力做的功,则由题图可知,WF=×(4+8)×8 J=48 J,滑动摩擦力做的功Wf=-μmgx=-0.4×2×10×8 J=-64 J,所以合力做的功为W合=-64 J+48 J=-16 J,选项C错误,D正确;根据动能定理得W合=0-,解得v0= m/s=4 m/s,选项B错误。

10.ABD　重力对小球做的功等于WG=mgh,故A正确;由动能定理可知,合力对小球做的功等于小球动能的变化量,所以W合=mv2,故B正确;由动能定理可知mgh-WT=mv2-0,小球克服弹力做功为WT=mgh-mv2,故C错误;由动能定理可知,小球克服弹力做功为WT=mgh-mv2,则小球到达位置B时弹簧的弹性势能为克服弹力所做的功,故D正确。

11.ACD　两人对绳子的合力为F合=2×cos 37°×F=1 600 N,两人通过绳子对重物做功为W=F合h1=400 J,故A正确;重物离开地面25 cm后人停止施力,重物具有惯性,继续向上运动,重物离地面的最大高度大于25 cm,故B错误;从抬起到落地的过程,只有绳子的合力对物体做功,由动能定理可得F合h1=mv2-0,解得v=4 m/s,故C正确;对重物先上升后下降的全过程,由动能定理有F合h1+mgh2-Ffh2=0-0,解得Ff=5 500 N,故D正确。

12.答案 L+s0

解析 设物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体B的质量为m,B从细线断裂到停止运动前进s2,A从细线断裂到停止运动前进s1,对B由动能定理得-μmgs2=-mv2

对A由动能定理得Fs0-μ·2mgs1=0-×2mv2

细线断裂前,系统处于平衡状态,有F=μ·3mg

当A、B都停止运动时,A、B两物体相距Δs=L+s1-s2=L+s0。