2020高中物理第四章第3-4节势能；动能动能定理2动能定理的内容及应用条件同步练习 5页

1 第3-4节 势能；动能 动能定理2 动能定理的内容及应用条件 （答题时间：30分钟） 1. 一人用力踢质量为 10 kg 的皮球，使球由静止以 20m/s 的速度飞出。假定人踢球瞬间对 球平均作用力是 200N，球在水平方向运动了 20m 停止。那么人对球所做的功为（ ） A. 50 J B. 200 J C. 500 J D. 4 000 J 2. 关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体的动能变化三者之间的关系，下列 说法正确的是（ ） A. 运动物体所受的合外力不为零，合外力必做功，物体的动能肯定要变化 B. 运动物体所受的合外力为零，则物体的动能肯定不变 C. 运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零 D. 运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能一定要变化 3.如图所示，一个小球质量为 m，初始时静止在光滑的轨道上，现以水平力击打小球，使 小球能够通过半径为 R 的竖直光滑轨道的最高点 C，则水平力对小球所做的功至少为（ ） A. mgR B. 2mgR C. 2.5mgR D. 3mgR 4. 物体在外力作用下沿光滑水平地面运动，在物体的速度由 0 增为 v 的过程中，外力做 功 W1，在物体的速度由 v 增为 2v 的过程中，外力做功 W2，则 W1∶W2 为（ ） A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶3 D. 1∶4 5. 下列说法中，正确的是（ ） A. 物体的动能不变，则物体所受的外力的合力必定为零 B. 物体的动能变化，则物体所受的外力的合力必定不为零 C. 物体的速度变化，则物体的动能必定发生变化 2 D. 物体所受的合外力不为零时，物体的动能必定发生变化 6. 如下图所示，质量相等的物体 A 和物体 B 与地面的动摩擦因数相等，在力 F 的作用下， 一起沿水平地面向右移动距离 x，则（ ） A. 摩擦力对 A、B 做功不相等 B. F 对 A 做的功与 F 对 B 做的功相等 C. A、B 动能的增量相同 D. 合外力对 A 做的功与合外力对 B 做的功不相等 7. 一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为 F1 的水平拉力拉动物体，经过一段时间 后其速度变为 v，若将水平拉力的大小改为 F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v，对于上述两个过程，用 、 分别表示拉力 F1、F2 所做的功， 、 分别表示 前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， 8. 如图所示，一水平传送带始终保持着大小为 v0＝4m/s 的速度做匀速运动。在传送带右 侧有一半圆弧形的竖直放置的光滑圆弧轨道，其半径为 R＝0.2m，半圆弧形轨道最低点与传 送带右端 B 衔接并相切，一小物块无初速地放到传送带左端 A 处，经传送带和竖直圆弧轨道 至最高点 C。已知当 A、B 之间距离为 s＝1m 时，物块恰好能通过半圆轨道的最高点 C，（g＝ 10m/s2）则： （1）物块运动至最高点 C 的速度 v 为多少? （2）物块与传送带间的动摩擦因数为多少？ （3）若只改变传送带的长度，使滑块滑至圆弧轨道的最高点 C 时对轨道的压力最大， 传送带的长度 应满足什么条件？ 9. 山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动。滑道由 AB 和 BC 组成，AB 是倾角为 θ＝37°的 斜坡，BC 是半径为 R＝5 m 的圆弧面，圆弧对应的圆心角也为 θ＝37°。圆弧面和斜面相切 于 B 点，与水平面相切于 C 点，如图所示，AB 竖直高度差为 h1＝7.2m，竖直台阶 CD 竖直高 度差为 h2＝6.8 m，运动员连同滑雪装备总质量为 m＝80 kg，从 A 点由静止滑下通过 C 点后 飞落到水平地面 DE 上（不计空气阻力和轨道的摩擦阻力，g 取 10 m/s2，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8）。求： 1FW 2FW 1fW 2fW 12 4 FF FW > 12 2 ff WW > 12 4 FF WW > 12 2 ff WW = 12 4 FF FW < 12 2 ff WW = 12 4 FF WW < 12 2 ff WW < ABs 3 （1）运动员在斜坡 AB 上运动的时间 t； （2）运动员到达 B 点的速度 ； （3）运动员落到 DE 上的动能 。 Bv DkE 4 1. B 解析：本题要注意排除干扰，由动能定理求出人对球所做的功。瞬间力做功 ；故选 B。 技巧点拨：本题为初学功的同学的易错题，在此要注意理解功的定义；球运动的 20m 的 位移内，人对球的力已经不再做功了，所以用 W＝FL 求一定是错误的。 2. B 解析：物体做匀速圆周运动，合外力不为零，但合外力不做功，所以动能不变，A、 C、D 错。运动物体所受的合外力为零，因此合外力做功为零，则物体的动能肯定不变，B 对。 技巧点拨：本题考查了对动能定理的理解，其中匀速圆周运动是其中一个比较特殊的例 子。 3. C 解析：要通过竖直光滑轨道的最高点 C，在 C 点有重力提供向心力 ，对 小球，由动能定理有 ，联立解得 ，选项 C 正确。 4. C 解析：由动能定理可得 ， ，所以 。 技巧点拨：在运用动能定理分析问题时，一定要注意过程中的始末状态。 5. B 解析：动能是标量，可能速度方向发生变化，所以动能不变，合力可能不为零，A 错误；物体的动能发生变化，则速度一定发生变化，所以合力必定不为零，B 正确。物体的 速度发生变化，有可能只是方向变化，所以物体的动能不一定变化，C 错误。物体的合力不 为零，则可能导致速度方向发生变化，所以动能不一定变化，D 错误。故选 B。 技巧点拨：需要知道动能是标量，速度是矢量，当速度方向发生变化时，动能不变 6. AC 解析：摩擦力对 A 做功 ，摩擦力对 B 做功 ； F 只对 A 做功，对 B 不做功；根据动能定理，由于 AB 的末速度相同，所以 A、B 动能的增量 相同；合外力对 A 做的功与合外力对 B 做的功相等。选项 A、C 正确。 7.C 解析：物体两次均做匀加速运动，由于时间相等，两次的末速度之比为 1∶2，则由 v＝at 可知两次的加速度之比为 1∶2， ，故两次的平均速度分别为 、v，两次的 位移之比为 1∶2，由于两次的摩擦阻力相等，故由 Wf＝fx 可知， ； ；因为 ＝WF－Wf，故 WF＝ ＋Wf；故 ＝ ＋ ＝ ＋ ＜ ＋ ＝ ，选项 C 正确。 8. 解：（1）设小物块质量为 m，运动至最高点 C 的速度为 v。 m/s。 （2）运动至 B 点的速度为 vB 2 21 1W mv 10 20 J 200J2 2 = = × × = R mvmg 2 = 2 2 12 mvRmgW =− mgRW 5.2= 2 1 1 2W mv= 2 2 2 2 1 1 3(2 )2 2 2W m v mv mv= − = 1 2 1: 3W W =∶ xFmgWA )sin( αµ += mgxWB µ= 2 1 F F 2 1 = 合 合 2 v 2 12f fW W= = 合 合 2 1 W W 4 1 22 11 = xF xF 合 合 合W 合W 2FW 合2W f W2 合14W f W12 合14W F W14 1 4 FW R mvmg 2 = 2== gRv 5 m /s 因为 < v0 得 。 （3）设刚好到达 B 点的最大速度为 4m/s，则 ，解得： ， 所以 。 9. 解：（1）运动员从 A 到 B 的过程，沿斜坡方向受力 斜坡方向的位移 初速度为 0 的匀变速直线运动 求得运动时间 。 （2）运动员从 A 到 B 的过程，根据动能定理有 代入数据解得 。 （3）运动员从 A 点到 DE 水平的过程，没有阻力只有重力做功，即重力势能转化为动能 整理得 。 RmgmvmvB 22 1 2 1 22 ⋅+= 10=Bv 10=Bv 02 1 2 −= Bmvmgsµ 5.0=µ '1' 02 Bmgs mvµ = − ' 1.6s m= 1.6ABs m≥ mgsin maθ = 1 sin hx θ= 21 2x at= 2t s= 2 1 1 2 Bmgh mv= 12 /Bv m s= 1 2(1 cos )ADh h R hθ= + − + = Dk ADE mgh 12000= DkE J