学年人教版物理必修2课堂练习第7章 第7节 动能和动能定理.docx
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学年人教版物理必修2课堂练习第7章第7节动能和动能定理
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2019-2020学年人教版物理必修2课堂练习:
第7章第7节动能和动能定理
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第7章第7节动能和动能定理
基础夯实
一、选择题(1~4题为单选题.5、6题为多选题)
1.在水平路面上.有一辆以36km/h行驶的客车.在车厢后座有一位乘客甲.把一个质量为4kg的行李以相对客车5m/s的速度抛给前方座位的另一位乘客乙.则以地面为参考系行李的动能和以客车为参考系行李的动能分别是( B )
A.200J 50JB.450J 50J
C.50J 50JD.450J 450J
解析:
行李相对地面的速度v=v车+v相对=15m/s.所以行李的动能Ek=
mv2=450J。
行李相对客车的速度v′=5m/s.
所以行李的动能Ek′=
mv′2=50J
2.如图所示.某人骑自行车下坡.坡长l=500m.坡高h=8m.人和车总质量为100kg.下坡时初速度为4m/s.人不踏车的情况下.到达坡底时车速为10m/s.g取10m/s2.则下坡过程中阻力所做的功为( B )
A.-4000JB.-3800J
C.-5000JD.-4200J
解析:
由动能定理有
mgh+Wf=
m(v
-v
).解得:
Wf=-mgh+
m(v
-v
)=-3800J.故B正确。
3.某同学用200N的力将质量为0.44kg的足球踢出.足球以10m/s的初速度沿水平草坪滚出60m后静止.则足球在水平草坪上滚动过程中克服阻力做的功是( B )
A.4.4J B.22J
C.132J D.12000J
解析:
根据动能定理.W=
mv2=
×0.44×102J=22J。
4.(20xx·河南省××市高一下学期期中)如图所示.一物体以6J的初动能从A点沿AB圆弧下滑.滑到B点时动能仍为6J.若物体以8J的初动能从A点沿同一路线滑到B点.则物体到B点时的动能是( A )
A.小于8JB.等于8J
C.大于8JD.不能确定
解析:
当物体以6J的初动能从A点沿AB圆弧下滑.滑到B点时动能仍为6J.根据动能定理有:
WG+Wf=0.当以8J的初动能从A点下滑时.由于物体沿圆弧下滑.指向圆心的合力提供向心力.由于速度变大.圆弧轨道给物体的弹力变大.根据滑动摩擦力大小的计算式:
f=μFN.可得物体受到的摩擦力增大.在从A到B的过程中.物体通过的圆弧长度不变.所以物体在从A到B的过程中.克服摩擦力做功增大.重力做功不变.所以到达B点时动能小于8J.故A正确.BCD错误。
5.关于运动物体所受的合力、合力的功、运动物体动能的变化.下列说法正确的是( BCD )
A.运动物体所受的合力不为零.合力必做功.物体的动能一定要变化
B.运动物体所受的合力为零.则物体的动能一定不变
C.运动物体的动能保持不变.则该物体所受合力不一定为零
D.运动物体所受合力不为零.则该物体一定做变速运动
解析:
由功的公式W=Flcosα知.合力不为零.但若α=90°.合力的功也为零.A错误。
若合力为零.则合力的功也为零.由动能定理W总=Ek2-Ek1.合力做的总功必为零.则物体的动能不发生改变.B正确.另外.由牛顿第二定律.有合力作用.就一定会改变物体的运动状态.物体做变速运动。
6.物体沿直线运动的v-t图像如图所示.已知在第1s内合力对物体做的功为W.则( CD )
A.从第1s末到第3s末合力做的功为4W
B.从第3s末到第5s末合力做功为-2W
C.从第5s末到第7s末合力做的功为W
D.从第3s末到第4s末合力做的功为-0.75W
解析:
物体在第1s末到第3s末做匀速直线运动.合力为零.做功为零.故A错误;从第3s末到第5s末动能的变化量与第1s内动能的变化量相反.合力的功相反.等于-W.故B错误;从第5s末到第7s末动能的变化量与第1s内动能的变化量相同.合力做功相同.即为W.故C正确。
从第3s末到第4s末动能变化量是负值.大小等于第1s内动能的变化量的
.则合力做功为-0.75W.故D正确。
二、非选择题
7.冰壶场地如图所示.假设质量为m的冰壶在运动员的操控下.先从起滑架A点由静止开始加速启动.经过投掷线B时释放.以后匀减速自由滑行刚好能滑至营垒中心O停下。
已知A、B相距L1.B、O相距L2.冰壶与冰面各处的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g。
求:
(1)冰壶运动的最大速度vmax;
(2)在AB段.运动员水平推冰壶做的功W。
解析:
(1)由题意知.在B点冰壶有最大速度.设为vmax.在BO段运用动能定理有-μmgL2=0-
mv
.
解得vmax=
。
(2)全过程运用动能定理。
对AO过程:
W-μmg(L1+L2)=0.
解得W=μmg(L1+L2)。
能力提升
一、选择题(1~3题为单选题.4~6题为多选题)
1.某同学参加学校运动会立定跳远项目比赛.起跳直至着地过程如图.测量得到比赛成绩是2.4m.目测空中脚离地最大高度约0.8m.忽略空气阻力.则起跳过程该同学所做功大约为( A )
A.625J B.250J
C.50J D.2500J
解析:
该同学做抛体运动.从起跳到达到最大高度的过程中.竖直方向做加速度为g的匀减速直线运动.
则t=
=
s=0.4s
竖直方向初速度vy=gt=4m/s
水平方向做匀速直线运动.则v0=
=
m/s=3m/s
则起跳时的速度v=
=
m/s=5m/s
设中学生的质量为50kg.根据动能定理得:
W=
mv2=625J.故选A。
2.(20xx·湖北孝感高级中学高一下学期期中)如图所示.半圆形轨道MON竖直放置且固定在地面上.直径MN是水平的.一小物块从M点正上方高度为H处自由下落.正好在M点滑入半圆轨道.测得其第一次离开N点后上升的最大高度为H/2.小物块接着下落从N点滑入半圆轨道.在向M点滑行过程中(整个过程不计空气阻力)( C )
A.小物块正好能到达M点B.小物块一定到不了M点
C.小物块一定能冲出M点D.不能确定小物块能否冲出M点
解析:
质点第一次在半圆轨道中运动的过程.由动能定理得:
mg(H-
)+(-Wf)=0-0
(Wf为质点克服摩擦力做功大小).解得:
Wf=
mgH;由于第二次小球在半圆轨道中运动时.对应位置处速度变小.因此半圆轨道给小球的弹力变小.摩擦力变小.摩擦力做功小于
mgH.因此小球再次冲出M点时.能上升的高度大于零而小于
H;故ABD错误.C正确;故选C。
3.如图所示.ABCD是一个盆式容器.盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧.BC为水平的.其距离d=0.50m.盆边缘的高度h=0.30m.在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑.已知盆内侧壁是光滑的.而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10.小物块在盆内来回滑动.最后停下来.则停下的地点到B的距离为( D )
A.0.50mB.0.25m
C.0.10mD.0
解析:
分析小物块的运动过程.可知由于克服摩擦力做功.物块的机械能不断减小。
设物块在BC上运动的总路程为l。
根据动能定理得mgh-μmgl=0.解得l=
=
m=3m=6d.即小物块正好停在B点.所以D选项正确。
4.在平直公路上.汽车由静止开始做匀加速运动.当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止.v-t图像如图所示。
设汽车的牵引力为F.摩擦力为f.全过程中牵引力做功W1.克服摩擦力做功W2.则( BC )
A.F∶f=1∶3B.F∶f=4∶1
C.W1∶W2=1∶1D.W1∶W2=1∶3
解析:
全过程初、末状态的动能都为零.
对全过程应用动能定理得
W1-W2=0①
即W1=W2.选项C正确。
设物体在0~1s内和1~4s内运动的位移大小分别为s1、s2.则
W1=Fs1②
W2=f(s1+s2)③
在v-t图像中.图像与时间轴包围的面积表示位移.由图像可知.
s2=3s1④
由②③④式解得 F∶f=4∶1.选项B正确。
5.如图所示为一滑草场。
某条滑道由上下两段高均为h.与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成.滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ。
质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑.经过上、下两段滑道后.最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失.sin37°=0.6.cos37°=0.8)。
则( AB )
A.动摩擦因数μ=
B.载人滑草车最大速度为
C.载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为
g
解析:
由题意根据动能定理得.2mgh-Wf=0.即2mgh-μmgcos45°·
-μmgcos37°·
=0.得动摩擦因数μ=
.故A项正确;载人滑草车克服摩擦力做的功为Wf=2mgh.故C项错误;载人滑草车在上下两段的加速度分别为a1=g(sin45°-μcos45°)=
g.a2=g(sin37°-μcos37°)=-
g.则载人滑草车在上下两段滑道上分别做加速运动和减速运动.则在上段底端时达到最大速度v.由运动学公式有2a1
=v2得.v=
=
.故B项正确.D项错误。
6.(20xx·江苏省××市江阴四校高一下学期期中)在光滑的水平面上.质量为m的小滑块停放在质量为M、长度为L的静止的长木板的最右端.滑块和木板之间的动摩擦因数为μ.现用一个大小为F的恒力作用在M上.当小滑块滑到木板的最左端时.滑块和木板的速度大小分别为v1、v2.滑块和木板相对于地面的位移大小分别为s1、s2.下列关系式正确的是( ABD )
A.μmgs1=
mv
B.Fs2-μmgs2=
Mv
C.μmgL=
mv
D.Fs2-μmgs2+μmgs1=
Mv
+
mv
解析:
对m由动能定理得:
μmgs1=
Mv
.故A正确C错误;对M由动能定理得:
Fs2-μmgs2=
Mv
.故B正确由以上两式整理得Fs2-μmgs2+μmgs1=
Mv
+
mv
.故D正确。
二、非选择题
7.(20xx·首都师大二附中高一下学期期中)如图所示.借助一长为L的粗糙斜面.将一质量为m的物体(视为质点)移上货车。
第一次使物体以初速度v从斜面底端沿斜面上滑.滑行的最大距离为3L/5;第二次使物体以相同的初速度向上滑行的同时.施加沿斜面向上的恒定推力.作用一段距离后撤去该力.物体继续上滑.恰好到达斜面顶端。
(1)求第一次上滑过程中物体的加速度大小a。
(2)定性说明第二次上滑过程中物体可能的运动情况。
(3)求第二次上滑过程中推力对物体做的功W。
答案:
(1)-
(2)见解析 (3)
mv2
解析:
(1)第1次上滑过程中物体的加速度大小a.根据匀变速直线运动规律得0-v2=2ax.将x=
L代入计算得出a=-
。
(2)第二次上滑过程中物体可能的运动情况是:
①先做匀加速上滑.撤去推力后匀减速上滑;
②先匀速上滑.撤去推力后匀减速上滑;
③先做加速度较小的匀减速运动.撤去推力后.再做加速度较大的匀减速运动。
(3)第二次上滑过程中推力对物体做的功Wf.
根据动能定理有:
第一次上滑时.-mgsinθ×
L-f×
L=0-
mv2.
第二次上滑时.Wf-mgsinθ·L-fL=0-
mv2。
联立计算得出Wf=
mv2。
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