必修 第二册1.3 动能定理的应用综合训练题

【优质】1.3动能定理的应用课时练习

一．填空题

1．如图所示，圆弧轨道半径R=1m，一质量m=2kg的小滑块自与圆心等高处的A点以v0=4m/s的初速开始下滑，通过最低点B时速度v=3m/s．弹力做功　    　 J，摩擦力做功是　    　J．

2．用一直流电动机提升重物，设被提升的重物的质量m＝50kg，电动机的输入电压是110V，不计各处的摩擦，当电动机以1m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为I＝5A，由此可知，电动机的线圈电阻为______Ω.(g取10m/s2)

3．如图所示，物体质量为1 kg，斜向上的拉力F＝10 N，物体和水平面间的动摩擦因数μ＝0．5，物体在F的作用下由静止开始运动10s，则在这10s内拉力F对物体做功为__________J．前5s内拉力的平均功率为_______W,10s末拉力的功率为_______W，10s内摩擦力的平均功率为_______W．（g取10m/s2）

4．如图所示，光滑水平面上，一物块受到恒定拉力F的作用，F与水平方向的夹角为θ。拉力F在水平方向的分力大小等于__________。物块在拉力F的作用下由静止开始沿水平面运动的位移为s 的过程中，物体动能的增加量等于____________。

5．如图所示，倾角为30°．长度为10m的光滑斜面，一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，则物体滑到斜面底端时的速度大小为　    　；物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是　   　；整个过程中重力做功的平均功率是　       　（g取 10m/s2）

6．如图所示，静止在水平桌面上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0.5m，铁块与纸带间动摩擦因数为0.1．现用力向左以2m/s2的加速度将纸带从铁块下抽出，（不计铁块大小，铁块不滚动，取g=10m/s2）则，将纸带从铁块下抽出需要　   　s；铁块从纸带上掉下来时的动能为　    　J．

7．物体A．B的质量之比为MA：MB=1：4．使它们以相同的初速度沿水平地面滑行，若两物体与地面的动摩擦因数相同，那么它们停下来所用的时间之比为tA：tB=　   　；若它们受到的阻力相等，那么它们停下来的时间之比为tA：tB=　  　．

8．用200 N的拉力将地面上的一个质量为10 kg的物体提升20 m（重力加速度g取10 m/s2，空气阻力忽略不计），物体被提高后具有的动能为__________J。

9．水平恒力F作用在一个物体上，使该物体沿光滑水平面在力的方向上移动距离l，恒力F做的功为W1，功率为P1；再用同样的水平力F作用在该物体上，使该物体在粗糙的水平面上在力的方向上移动距离l，恒力F做的功为W2，功率为P2，则W1________(填“大于”．“等于”或“小于”)W2，P1________(填“大于”．“等于”或“小于”)P2.

10．物体由于运动而具有的能量叫做______________.

11．一颗子弹质量20g，以700m/s的速度射入一块木板，射穿后的速度为500m/s，则这粒子弹还能射穿　    　块同样的木板．

12．(1)某人以20N的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5．0m，人放手后，小车又前进了2．0m才停下来，则小车在运动过程中，人的推力所做的功为________J。

(2)物体放在粗糙的水平地面上，物体重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物体仍然静止在地面上，如图所示，则物体受到的摩擦力_____N地面的支持力______ N

13．将物体以60J的初动能从底端沿斜面向上弹出，当它靠惯性滑升至某点P时，动能减少为30J，该过程机械能损失为10J，此后物体继续上滑至最高点后又沿斜面滑回底端，已知斜面对物体的摩擦力阻力大小不变，空气阻力不计，则物体回到底端时的动能为　   　J.

14．用200N的拉力将地面上的一个质量为10kg的物体提升10m（g=10m/s2，不计空气阻力）．拉力对物体所做的功为　        　J；物体被提高后具有的重力势能是　          　J（以地面为零势能参考面）；物体被提高后具有的动能是　            　J．

15．如图所示，质量为m．的小球（可视为质点）从地面上方H高处无初速度释放，落地后地而被砸出一个深为h的坑。全过程中，物体重力势能减少___，合力对物体做的总功为_________。

16．子弹以10m/s的速度水平射向木板，穿出一块木板后速度减为9m/s，设这样的木板有多块，子弹受阻力与速度大小无关，那么穿出第二块木块后子弹速度为　    　m/s，这种子弹最多可穿透上述木板共　  　块．

17．将物体以初速度v0竖直上抛，由于有阻力，落回抛出点时，速度大小变为．设阻力大小不变，则阻力与重力的大小之比是　   　．

18．自由下落的物体下落1 m和4 m时的动能之比为________；下落1 s和2 s的动能之比为________.

参考答案与试题解析

1．【答案】0，﹣27．

【解析】【考点】动能定理

【分析】根据弹力与速度的关系分析弹力做功情况．对滑块由A到B的过程，运用动能定理，求出摩擦力做功．

【解答】解：在滑块下滑的过程中，轨道对小滑块的弹力方向指向圆心，与小滑块的速度方向始终垂直，所以弹力对小滑块不做功，即弹力做功为0．

根据动能定理得：mgR+Wf=﹣

代入数据解得 Wf=﹣27J

故答案为：0，﹣27．

【点评】本题中摩擦力是变力，不能根据功的计算公式来求摩擦力做的功，运用动能定理求变力做功，这是常用的方法．

2．【答案】2

【解析】由能量守恒知，电动机的输入功率应等于提升重物时克服重力做功的功率和线圈电阻上消耗的热功率之和，UI＝mgv+I2rr＝2Ω.

答案：2

3．【答案】2400J ；120W；480W；60W

【解析】

试题分析：对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：，则10s内的位移x=at2＝×6×102m＝300m，则在10s内拉力F对物体所做的功W=Fxcos37°=10×300×0．8=2400J；前5s内物体的位移：，拉力的功：W1=Fx1cos37°=10×75×0．8=600J，拉力的平均功率为；10s末的速度v=at=60m/s；10s末拉力的功率为P=Fv=10×60W=600W；摩擦力为： ,10s内摩擦力的功：，平均功率为。

考点：

【名师点睛】本题主要考查了牛顿第二定律．运动学基本公式及恒力做功公式直接应用，关键是受力分析，熟记求解平均功率和瞬时功率的基本公式；难度不大，属于基础

4．【答案】Fcosθ；Fscosθ。

【解析】

试题分析：由力的分解知识可知，拉力F在水平方向的分力大小等于Fcosθ；根据动能定理可得，物体动能的增加量等于拉力做的功，而拉力做的功W=F scosθ。

考点：力的分解，动能定理。

5．【答案】10m/s，60W，30W．

【解析】【考点】 功率．平均功率和瞬时功率．

【分析】根据牛顿第二定律求出物体的加速度，结合速度位移公式求出到达底端的速度，根据位移时间公式求出运动的时间，结合平均功率和瞬时功率的公式求出平均功率和瞬时功率的大小．

【解答】解：根据牛顿第二定律加速度为：a=，

根据速度位移公式得，物体到达斜面底端的速度为：v=m/s=10m/s．

物体到达斜面底端时重力的瞬时功率为：P=mgvcos60°=12×10×W=60W．

根据s=得物体运动的时间为：t=，

则重力做功的平均功率为： =．

故答案为：10m/s，60W，30W．

6．【答案】1，0.05

【解析】【分析】铁块在布带上滑动时，所受的合力为滑动摩擦力，根据牛顿第二定律求出铁块的加速度．在布带从铁块下抽出的过程中，布带与铁块的位移之差为L，根据匀变速直线运动公式求出所需的时间．

由速度公式求出铁块的速度，再根据动能定理即可求得布带对铁块所做的功．

【解答】解：设纸带的加速度为a1，铁块的加速度为a2，则

a2==μg=1m/s2…①

L=a1t2﹣a2t2…②

①②式联立，代入数据得：t=1s

铁块离开时的速度为：v=a2t=1×1=1m/s；

则由动能定理可知：W=mv2=×0.1×1=0.05J．

故答案为：1，0.05．

【点评】本题考查牛顿第二定律的应用以及功的计算问题，对于铁块落下的摩擦力所做的功也可以先求出位移，再由功的公式求解．

7．【答案】：1：1；1：4．

【解析】【考点】 动能定理的应用．

【分析】根据摩擦力由牛顿第二定律求得加速度之比，即可由匀变速规律求得运动时间之比．

【解答】解：物体在水平地面上滑行，合外力为动摩擦力f=μmg，故物体做加速度a=μg的匀减速运动，初速度相同，那么由匀变速运动规律可知运动时间相同，故tA：tB=1：1；

物体在水平地面上滑行，若它们受到的阻力相等，那么由牛顿第二定律可得：A．B两物体做匀减速运动的加速度aA：aB=MB：MA=4：1，

所以，由匀变速运动规律可知tA：tB=aB：aA=1：4；

故答案为：1：1；1：4．

8．【答案】2000

【解析】

【详解】

根据动能定理可知，拉力和重力的合力对物体做的功，等于物体动能的增量

即：

解得：

故本题答案为：2000J

9．【答案】    (1). 等于　    (2). 大于

【解析】两次水平恒力相等，位移相等，根据W=Fs知，恒力F所做的功相等，即。在光滑水平面上运动的加速度大，根据位移时间公式知，在光滑水平面上的运动时间短，根据知，P1＞P2．

10．【答案】动能

【解析】

11．【答案】1

【解析】【考点】动能定理的应用

【分析】子弹和木板所受阻力大小相等，可认为是恒力，根据动能定理求得射穿一块木板动能的变化，再根据子弹剩下的动能进行求解．

【解答】解：一颗子弹以700m/s的速度射入一块木板，射穿后的速度为500m/s，根据动能定理得阻力对子弹做的功为：

 Wf=﹣

设这粒子弹还能射穿n块同样的木板，则由动能定理得：

nWf=0﹣

可得：n==≈1.04

所以这粒子弹还能射穿1块同样的木板．

故答案为：1

【点评】了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题．要知道涉及力在空间的效应可运用动能定理解答．

12．【答案】100    25    25   

【解析】【来源】吉林省乾安县第七中学2018-2019学年高一下学期第一次质量检测物理试题

【详解】

（1）人的推力所做的功为：W=Fx=20×5J=100J；

（2）物体受到的摩擦力：f=Fcos30°=50×N=25N；

地面的支持力：FN=mg-Fsin30°=50-50×=25N

13．【答案】20

【解析】考点： 动能定理的应用.

专题： 动能定理的应用专题.

分析： 先设出物体从底端到M点的距离，此过程中物体要客服重力和摩擦力做功，根据功能关系表示出动能的减少与克服摩擦力和重力做功的关系，从而得到减少的动能与减少的机械能之间的比值，继而可得知物体从最低点到最高点的过程中减少的机械能，即为摩擦力做功的多少.物体从最高点滑回底端的过程中摩擦力做功与上升是相同的，继而可得知滑回底端时的动能.

解答： 解：设斜面倾角为θ，物体从开始上滑到M点，发生的位移为s1.在此过程中，

物体损失的动能等于克服重力和摩擦力做的功：△Ek减=（mgsinθ+Ff）？s1…①

利用功能原理，物体损失的机械能等于克服摩擦力做的功：△E减=Ff？s1…②

由①②两式得：===

设物体上滑到最高点Q，发生的位移为s2.同理，在此过程中，

物体损失的动能与损失的机械能之比：==，

因△Ek减′=60J，所以△E减′=20J，物体从开始到返回底端总共克服摩擦力做功为：20×2=40J，

因而它返回底端的动能为：60J﹣40J=20J；

故答案为：20.

点评： 解答该题的关键是分析物体的运动过程及在运动过程中重力做功和摩擦力做功的情况，同时注意它们做功的不同，它们做功的和为动能的变化量，而摩擦力做功则是机械能的减少量，还要知道物体上滑过程和下滑过程摩擦力做功的数值是相等的.

14．【答案】2000；1000；1000

【解析】【考点】 机械能守恒定律；62：功的计算．

【分析】根据W=Flcosα求出拉力做的功，根据重力做功求出重力势能的增加量．根据动能定理求出物体提高后具有的动能．

【解答】解：根据W=Flcosα得

物体从静止开始提起5m拉力做功W=2000J

物体从静止提升10m时，重力做负功为﹣mgh=﹣1000J，

所以物体被提高后具有的重力势能是1000J．

物体合力做的功等于动能变化，

W合=F合l=1000J=△Ek

则物体提高后增加的重力势能是1000J．

故答案为：2000；1000；1000

15．【答案】    (1).     (2). 0

【解析】小球共下降了（H+h）高度，故重力势能一定减小了mg（H+h）；下降的整个过程动能的增加量为零，故整个过程中合力做功一定为零；

点睛：功是能量转化的量度有一些具体形式：重力做功是重力势能的变化的量度；合力做功是动能变化的量度．

16．【答案】，5．

【解析】

考点： 动能定理的应用．

专题： 动能定理的应用专题．

分析： 子弹穿过同样厚度的木板时，子弹所受阻力对子弹所做的功相等，根据动能定理求解

解答： 解：子弹穿透一块木板的过程中，阻力对子弹做的功由动能定理可得：

=

射穿第二块木扳阻力做的功相同，根据动能定理有：

W=

所以=

令子弹最多射穿这样的木板5块，根据动能定理有：

nW=0﹣

n=

即子弹可以射穿5块木板．

故答案为：，5．

点评： 解决本题的关键掌握动能定理，以及运用动能定理解题时，关键是合理的确定研究的过程，正确的进行受力分析和做功分析是关键．

17．【答案】3：5．

【解析】

考点：  动能定理．

专题：  动能定理的应用专题．

分析：  分上升和下降两个过程，运用动能定理列式，即可求得重力与阻力大小之比．

解答：  解：设物体的质量为m，空气阻力大小为f，上升的最大高度为h，根据动能定理得，

上升过程：﹣（mg+f）h=0﹣mv02

下降过程：（mg﹣f）h=m（）2

联立得：=

故答案为：3：5．

点评：  本题涉及力在空间的效果，运用动能定理分段进行研究，比较简便，也可以根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解．

18．【答案】1:41:4

【解析】

【分析】

物体做自由落体运动，若已知下降的距离，可以根据动能定理公式求解动能；已知时间，根据求解速度，根据求解动能之比；

【详解】

根据动能定理公式，有：
下降过程：
下降过程：，故：；

物体做自由落体运动，根据，下落和下落的速度之比为：；
故下落和下落的动能之比为：。

【点睛】

本题关键根据自由落体运动的规律求解速度，然后根据动能定义式求解动能之比。