高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理练习题

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1.网球训练时，一质量为60g的网球以30m/s的速率水平飞来，运动员挥拍击球后使网球仍以30m/s的速率水平离开球拍，击球过程时间极短，则在击球过程中( )
A.球的速度变化量的大小为零
B.球的平均加速度为零
C.球拍对网球做功大小为零
D.球拍对网球做功大小为54J
2.如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上极板的过程中( )
A.它们运动的时间
B.它们运动的加速度
C.它们所带的电荷量之比
D.它们的动能增加量之比
3.如图所示，拖拉机通过大小不计的光滑轻质定滑轮提升货物，货物的质量为m，定滑轮顶端到轻绳与拖拉机连接点的竖直高度为h，轻绳不可伸长，拖拉机向右匀速运动的速度为，重力加速度为.当轻绳与竖直方向的夹角θ从37°增大到53°的过程中，下列说法正确的是( )
A.货物匀速上升B.货物加速上升
C.轻绳对货物做的功为D.轻绳对货物做的功为
4.滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段与水平面夹角均为θ的光滑的斜面，底部与水平面平滑相接，粗糙水平段BC的长度。一运动员从P点以的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量，，，g取，求：（结果可带根号）
（1）运动员第一次经过B点和C点的速度，；
（2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ；
（3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。
5.球从高处由静止开始下落，所受空气阻力与速度成正比。下列描述球下落过程中加速度a、速度v随时间t，动能、机械能E随下落位移h变化的关系图象中可能正确的是( )
A.B.
C.D.
6.关于物体的动能，下列说法中正确的是( )
A.物体速度变化，其动能一定变化
B.物体所受的合外力不为零，其动能一定变化
C.物体的动能变化，其运动状态一定发生改变
D.物体的速度变化越大，其动能变化一定也越大
7.如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度开始运动.已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时( )
A.木板的动能一定等于flB.木板的动能一定小于fl
C.物块的动能一定大于D.物块的动能一定小于
8.如图所示，小球以60 J的初动能从A点出发，沿粗糙斜面向上运动，从A经B到C，然后再下滑回到A点.已知向上运动时，从A点到B点的过程中，小球动能减少了50 J，机械能损失了10 J，则( )
A.上升过程中，合外力对小球做功-60 J
B.整个过程中，摩擦力对小球做功-20 J
C.下滑过程中，重力对小球做功48 J
D.回到A点时小球的动能为40 J
二、计算题
9.如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧轨道固定在水平面上，轨道末端与厚度相同的处于静止的木板A和B紧挨着（不粘连）。木板A、B的质量均为，与水平面间的动摩擦因数均为，木板A长。一质量为、可视为质点的小物块从P点由静止释放，小物块在以后的运动过程中没有滑离木板B。小物块与木板A间的动摩擦因数，与木板B间的动摩擦因数，重力加速度，求：
（1）小物块运动到Q点时对轨道的压力大小；
（2）小物块刚滑上木板B时的速度大小；
（3）木板B的最小长度。
如图所示，轨道在竖直平面内，其中为光滑斜面，为粗糙水平面，长度为s，动摩擦因数为μ，为光滑半圆形轨道，半径为R。质量为m的小物块P在斜面上距水平面高H处由静止释放，沿着轨道运动。小物块可视为质点，且通过B转折处时无能量损失，重力加速度为g。求：

（1）小物块在水平面上滑行时加速度的大小;
（2）若小物块恰好能过最高点 D,求它在 C处时的速度;
（3）要使小物块 P紧贴圆形轨道运动,小物块 P释放高度 H应满足什么条件?
参考答案
1.答案：C
解析：A.球的速度变化量的大小为
故A错误;
B.球的平均加速度为
由于击球过程时间A极短，所以球的平均加速度很大，B错误；
CD.由动能定理，球拍对网球做功
故C正确，D错误。
故选C。
2.答案：C
解析：A.两粒子在水平方向的分运动为匀速直线运动，且两粒子初速度与水平位移相等，由可知，两粒子运动时间相等，故A错误；
B.两粒子在竖直方向的分运动为匀加速运动，设两极板间距为d，粒子P的偏转量为，粒子Q的偏转量为d，由可知，，故B错误；
C.P、Q两粒子的偏转量之比为1:2，运动时间相等，质量相同，由
可知两粒子带电量之比为，故C正确；
D.电场力对P、Q两粒子做功之比
由动能定理可知，它们的动能增加量之比，故D错误。
故选C。
3.答案：BD
解析：将拖拉机的速度沿轻绳方向和垂直于轻绳方向分解；货物的速度等于沿轻绳方向的分速度，即货物的速度为，由题可知θ在增大，则货物的速度在变大，即货物加速上升，故A错误，B正确；当时，货物的速度为，定滑轮顶点到拖拉机部分轻绳的长度为，同理可得，当时，，由动能定理可得，轻绳对货物做的功为，故C错误，D正确.
4.答案：（1），（2）0.16（3）3.75m
解析：（1）以水平轨道BC所在水平面为零势能面，运动员从P点滑至B点的过程，由动能定理得
代入数据解得
运动员由C点到Q点的过程，由动能定理有
代入数据解得
（2）运动员由B点滑至C点的过程中，由动能定理有
代入数据解得
（3）设运动员在BC轨道上滑行的总路程为s.对从P点到静止的整个过程，由动能定理有
代入数据解得
故运动员最后静止的位置与B点之间的距离
5.答案：D
解析：AB.已知球所受的空气阻力与速度大小成正比，即
根据牛顿第二定律得
得
开始时v比较小，且
球向下加速，当v逐渐增大，则a减小，即球做加速度逐渐减小的加速运动；当
时加速度为零，此时速度不再增大，做匀速直线运动，则全过程小球先做加速度减小的变加速直线运动，后做加速度等于零的匀速直线运动，图象的斜率表示加速度，则斜率应该逐渐减小到零后不变；
图象的斜率为
可知a减小，图象斜率绝对值减小，故AB错误；
C.由动能定理
即
由于v逐渐增大的，故的斜率要不断减小，故C错误；
D.机械能的变化量等于克服阻力做的功
可得
v逐渐增大，则f逐渐增大，即图象的斜率的绝对值逐渐变大，故D正确。
故选D。
6.答案：C
解析：一个物体的动能大小是由物体的质量和速度大小共同决定的，与速度方向无关，如果物体只是速度方向发生变化，动能不变，A错误.若合外力不为零，则速度一定变化，速度变化可分为三种情况：（1）只有大小发生变化，（2）只有方向发生变化，（3）大小和方向都发生变化；若速度只是方向发生变化，则动能不变，B错误.若物体的动能发生变化（如果题目没有特别说明，通常默认为质量不变），则速度大小一定发生改变，即运动状态发生改变，C正确.物体的速度变化大，可能是速度方向变化而速度大小不变，此时动能不变，D错误.
7.答案：BD
解析：作出木板及物块的运动草图，如图甲所示，根据木板和物块的运动情况可以作出其图像如图乙所示.木板受到的摩擦力向右，摩擦力对木板做正功，设木板对地位移为，对木板，由动能定理得图像中图线与坐标轴围成图形的面积表示位移，可知，则木板的末动能一定小于，A错误，B正确；物块受到的摩擦力向左，摩擦力对物块做负功，由运动草图可知，物块的对地位移为，对物块，由动能定理得，物块的末动能为，C错误，D正确.
8.答案：AC
解析：上升过程，由动能定理可得，故A正确；根据动能定理可知，小球损失的动能等于小球克服合外力做的功（包括克服重力做功和克服摩擦阻力做功），损失的动能为，损失的机械能等于克服摩擦阻力做的功，为，则（常数），与h无关，由题意知，则小球上升到最高点时，动能为0，即动能减少了60 J，损失的机械能为12 J，当小球返回到A点时，小球损失的机械能也为12 J，故小球从开始到返回原处机械能损失了24 J，由功能关系知摩擦力做功，则小球返回A点时动能为36 J，故B、D错误；由上述分析可知，小球上升到最高点时，动能为0，损失的机械能为12 J，则重力势能增加了48 J，即重力做功为，所以下滑过程中重力对小球做功48 J，故C正确.
9.答案：（1）60N（2）2m/s（3）
解析：（1）由动能定理可得
解得
在Q点，由牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可知小物块运动到Q点时对轨道的压力大小
（2）小物块在木板A上滑动时，对小物块，由
可得
对木板A，由
可得
小物块的位移
木板A的位移
又
联立解得
则小物块刚滑上木板B时的速度
（3）小物块刚滑上木板B时木板B的速度
小物块在木板B上滑动时，对小物块有
解得
对木板B有
解得
小物块的位移
木板B的位移
则木板B的最小长度