2020年新教材高中物理 課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)十六 動(dòng)能和動(dòng)能定理（含解析）新人教版必修2

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1、動(dòng)能和動(dòng)能定理 (25分鐘　60分) 一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分) 1.改變消防車的質(zhì)量和速度,能使消防車的動(dòng)能發(fā)生改變。在下列幾種情況下,消防車的動(dòng)能是原來(lái)的2倍的是 (　　) A.質(zhì)量不變,速度增大到原來(lái)2倍 B.質(zhì)量減半,速度增大到原來(lái)的4倍 C.速度不變,質(zhì)量增大到原來(lái)的2倍 D.速度減半,質(zhì)量增大到原來(lái)的2倍 【解析】選C。設(shè)物體的原始質(zhì)量為2,原始的速度為1。由公式Ek=mv2,代入數(shù)據(jù)得:原始動(dòng)能Ek=1。質(zhì)量不變,則m1=2,速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則v1=2,由公式Ek1=m1,代入數(shù)據(jù)得:動(dòng)能Ek1=4,動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)4倍,故A錯(cuò)誤。質(zhì)量減半,

2、則m2=1,速度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,則v2=4,由公式Ek2=m2,代入數(shù)據(jù)得:動(dòng)能Ek2=8,動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的8倍,故B錯(cuò)誤。速度不變,則v3=1,質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則m3=4,由公式Ek3=m3,代入數(shù)據(jù)得:動(dòng)能Ek3=2,動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,故C正確。速度減半,則v4=,質(zhì)量增大到原來(lái)的2倍,則m4=4,由公式Ek4=m4,代入數(shù)據(jù)得:動(dòng)能Ek4=,動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的,故D錯(cuò)誤。故選C。 2.以初速度v0豎直上拋一個(gè)小球,若不計(jì)空氣阻力,在上升過(guò)程中,從拋出到小球動(dòng)能減少一半所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為 (　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D.(1-) 【解析】選D。根據(jù)Ek=mv2得,

3、當(dāng)小球動(dòng)能減為原來(lái)一半時(shí)的速度為v=v0,則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t==(1-)。故選D。 3.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量相同的物體a和b處于同一高度,a自由下落,b沿固定光滑斜面由靜止開(kāi)始下滑,不計(jì)空氣阻力。兩物體到達(dá)地面時(shí),下列表述正確的是 (　　) A.a的速率大 B.b的速率大 C.動(dòng)能相同 D.速度方向相同 【解析】選C。根據(jù)動(dòng)能定理有:mgh=mv2-0知:高度相同,所以末動(dòng)能相等,速度的大小相等,但方向不同。故本題選C。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖所示,匈牙利大力士希恩考·若爾特曾用牙齒拉動(dòng)50 t的A320客機(jī)。他把一條繩索的一端系在飛機(jī)下方的前輪處,另一端用牙齒緊緊咬住,在5

4、2 s的時(shí)間內(nèi)將客機(jī)拉動(dòng)了約40 m。假設(shè)大力士牙齒的拉力約為5×103 N恒定不變,繩子與水平方向夾角θ約為30°,則飛機(jī)在被拉動(dòng)的過(guò)程中 (　　) A.重力做功約2.0×107 J B.拉力做功約1.7×105 J C.克服阻力做功約為1.5×105 J D.合外力做功約為2.0×105 J 【解析】選B。由于飛機(jī)在水平面上運(yùn)動(dòng),所以重力不做功,故A錯(cuò)誤;由功的公式W=Fxcosθ=5×103×40× J≈1.73×105 J,故B正確;飛機(jī)獲得的動(dòng)能Ek=mv2=×50×103×(2×)2 J=5.9×104 J,根據(jù)動(dòng)能定理可知,合外力做功為5.9×104 J,拉力做功1

5、.7×105 J,所以克服阻力做功1.11×105 J,故C、D錯(cuò)誤。 4.質(zhì)量為m的小球,從桌面豎直上拋,桌面離地面的高度為h,小球能達(dá)到的最大高度為H(距地面),那么小球的初動(dòng)能為 (　　) A.mgH B.mgh C.mg(H+h) D.mg(H-h) 【解析】選D。設(shè)小球初動(dòng)能為:Ek0,從拋出到最高點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理得:0-Ek0=-mg(H-h),所以Ek0=mg(H-h),故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。 5.人用手托著質(zhì)量為m的“小蘋(píng)果”,從靜止開(kāi)始沿水平方向運(yùn)動(dòng),前進(jìn)距離L后,速度為v(蘋(píng)果與手始終相對(duì)靜止),蘋(píng)果與手掌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則下列說(shuō)法正確的是 (　

6、　) A.手對(duì)蘋(píng)果的作用力方向豎直向上 B.蘋(píng)果所受摩擦力大小為μmg C.手對(duì)蘋(píng)果做的功為mv2 D.蘋(píng)果對(duì)手不做功 【解析】選C。蘋(píng)果的加速度方向?yàn)樗椒较?蘋(píng)果的合力方向在水平方向上,蘋(píng)果受到重力和手的作用力,而重力在豎直方向,故手的作用力應(yīng)為斜上方,故A錯(cuò)誤;由于蘋(píng)果和手相對(duì)靜止,故其受到的摩擦力為靜摩擦力,不能確定是否等于μmg,故B錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理可知,合外力做功等于動(dòng)能的改變量,豎直方向重力不做功,故手對(duì)蘋(píng)果做的功為mv2,故C正確;由于手發(fā)生了位移,且受到水平方向的摩擦力,故蘋(píng)果對(duì)手做功,故D錯(cuò)誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平地面上,若物體受

7、水平力F的作用從靜止起通過(guò)位移s時(shí)的動(dòng)能為E1,當(dāng)物體受水平力2F作用,從靜止開(kāi)始通過(guò)相同位移s,它的動(dòng)能為E2,則 (　　　 ) A.E2=E1　　　　　 B.E2=2E1 C.E2>2E1 D.E12E1,C正確。 6.帆船即利用風(fēng)力前進(jìn)的船。帆船起源于荷蘭,古代的荷蘭地勢(shì)很低,所以開(kāi)鑿了很多運(yùn)河,人們普遍使用小帆船運(yùn)輸或捕魚(yú),到了13世紀(jì),威尼斯開(kāi)始定期舉行帆船運(yùn)動(dòng)比賽,當(dāng)時(shí)比賽船只沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)格和級(jí)別,1

8、900年第2屆奧運(yùn)會(huì)將帆船運(yùn)動(dòng)開(kāi)始列為比賽項(xiàng)目;在某次帆船運(yùn)動(dòng)比賽中,質(zhì)量為500 kg的帆船,在風(fēng)力和水的阻力共同作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示。下列表述正確的是 (　　) A.在0～1 s內(nèi),合外力對(duì)帆船做了1 000 J的功 B.在0～2 s內(nèi),合外力對(duì)帆船做了250 J的負(fù)功 C.在1～2 s內(nèi),合外力對(duì)帆船不做功 D.在0～3 s內(nèi),合外力始終對(duì)帆船做正功 【解析】選A。在0～1 s內(nèi),帆船的速度增大,動(dòng)能增加,根據(jù)動(dòng)能定理W合=ΔEk,得:W合=mv2-0=×500×22 J=1 000 J,即合外力對(duì)帆船做了1 000 J的功,故A正確;在0～2 s內(nèi),動(dòng)能增

9、加,根據(jù)動(dòng)能定理W合=ΔEk,得:W合′=mv′2-0=× 500×12 J=250 J,即合外力對(duì)帆船做了250 J的正功,故B錯(cuò)誤;在1～2 s內(nèi),動(dòng)能減小,根據(jù)動(dòng)能定理W合=ΔEk,則合外力對(duì)帆船做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;在0～3 s內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理W合=ΔEk,合外力對(duì)帆船先做正功,后做負(fù)功,故D錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位) 7.(14分)如圖甲所示,一質(zhì)量為m=1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn),從t=0時(shí)刻開(kāi)始,物塊受到按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用并向右運(yùn)動(dòng),第 3 s 末物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為0,

10、第5 s末物塊剛好回到A點(diǎn),已知物塊與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2(g取10 m/s2),求: (1)A與B間的距離。 (2)水平力F在5 s內(nèi)對(duì)物塊所做的功。 【解析】(1)根據(jù)題目條件及題圖乙可知,物塊在從B返回A的過(guò)程中,在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),即 F-μmg=ma。 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知:xAB=at2 代入數(shù)據(jù)解得:xAB=4 m。 (2)物塊在前3 s內(nèi)動(dòng)能改變量為零,由動(dòng)能定理得: W1-Wf=0,即W1-μmg·xAB=0 則前3 s內(nèi)水平力F做的功為W1=8 J 根據(jù)功的定義式W=Fl得,水平力F在第3～5 s時(shí)間內(nèi)所做的功為W2=F·xAB=

11、16 J 則水平力F在5 s內(nèi)對(duì)物塊所做的功為 W=W1+W2=24 J。 答案:(1)4 m　(2)24 J 8.(16分)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)=1 m的長(zhǎng)木板水平放置,在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m=1 kg的小物塊,現(xiàn)緩慢地抬高A端,使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為α=37°時(shí)小物塊即將發(fā)生滑動(dòng),此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板,在整個(gè)過(guò)程中,求:(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) (1)重力對(duì)小物塊做的功; (2)木板對(duì)小物塊做的功。 【解析】(1)重力對(duì)小物塊做負(fù)功,有: WG=-mgLsinα得:WG=-6 J (2)對(duì)小物塊,由動(dòng)

12、能定理可知: W板+WG=0 W板=6 J 答案:(1)-6 J　(2)6 J (15分鐘　40分) 9.(6分)(多選)韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員。他在一次自由式滑雪技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離,重力對(duì)他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J。韓曉鵬在此過(guò)程中 (　　) A.重力勢(shì)能減小了2 000 J B.重力勢(shì)能減小了1 900 J C.動(dòng)能增加了2 000 J D.動(dòng)能增加了1 800 J 【解析】選B、D。重力對(duì)他做功為1 900 J,是正功,則他的重力勢(shì)能減小了1 900 J,故A錯(cuò)誤,B正確;重力對(duì)他做功1 900

13、 J,他克服阻力做功100 J,即阻力對(duì)他做功為-100 J,則外力對(duì)他所做的總功為W總=1 900 J-100 J=1 800 J,是正功,根據(jù)動(dòng)能定理知:他的動(dòng)能增加了1 800 J,故C錯(cuò)誤,D正確。 10.(6分)如圖所示,在短道速滑運(yùn)動(dòng)中,“接棒”的運(yùn)動(dòng)員甲提前站在“交棒”的運(yùn)動(dòng)員乙前面,并且開(kāi)始向前滑行,待乙追上甲時(shí),乙猛推甲,甲獲得更大的速度向前沖出。不計(jì)冰面阻力。則在乙推甲的過(guò)程中 (　　) A.甲對(duì)乙做正功,甲的動(dòng)能增大 B.甲對(duì)乙做正功,乙的動(dòng)能增大 C.乙對(duì)甲做正功,甲的動(dòng)能增大 D.乙對(duì)甲做正功,乙的動(dòng)能增大 【解析】選C。甲對(duì)乙的作用力方向向后,與乙的

14、速度方向相反,對(duì)乙做負(fù)功,乙的動(dòng)能減小;乙對(duì)甲的作用力向前,與甲的速度方向相同,對(duì)甲做正功,甲的動(dòng)能增大,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 11.(6分)(2019·全國(guó)卷Ⅲ)從地面豎直向上拋出一物體,物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除受到重力外,還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以內(nèi)時(shí),物體上升、下落過(guò)程中動(dòng)能Ek隨h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。該物體的質(zhì)量為 (　　) A.2 kg　　　B.1.5 kg　　　C.1 kg　　　D.0.5 kg 【解析】選C。對(duì)上升過(guò)程,由動(dòng)能定理,-(F+mg)h=Ek-Ek0,得Ek=Ek0-(F+mg)h,即F

15、+mg=-k=12 N;下落過(guò)程中,設(shè)物體從最高處下落到地面的距離為l,由動(dòng)能定理可得(mg-F)(l-h)=Ek,轉(zhuǎn)換可得Ek=(mg-F)l-(mg-F)h,即mg-F=-k′=8 N,聯(lián)立兩公式,得到m=1 kg、F=2 N,故C正確。 12.(22分)如圖所示,AB是固定于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,末端B處的切線方向水平。一物體P(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓弧最高點(diǎn)A處由靜止釋放,滑到B端飛出,落到地面上的C點(diǎn)。測(cè)得C點(diǎn)和B點(diǎn)的水平距離OC=L,B點(diǎn)距地面的高度OB=h?，F(xiàn)在軌道下方緊貼B端安裝一個(gè)水平傳送帶,傳送帶的右端與B點(diǎn)的距離為。當(dāng)傳送帶靜止時(shí),讓物體P從A處由靜止釋放,物體P沿軌道滑

16、過(guò)B點(diǎn)后又在傳送帶上滑行并從傳送帶右端水平飛出,仍落在地面上的C點(diǎn)。 (1)求物體P與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 (2)若傳送帶驅(qū)動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)傳送帶以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。再把物體P從A處由靜止釋放,物體P落在地面上。設(shè)著地點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為x,求出x可能的范圍。 【解析】(1)無(wú)傳送帶時(shí),物體由B運(yùn)動(dòng)到C,做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)物體在B點(diǎn)的速度為vB,則 L=vBt h=gt2 解得:vB=L 有傳送帶時(shí),設(shè)物體離開(kāi)傳送帶時(shí)的速度為v2,則有: =v2t -=m-m 解得:μ=。 (2)物體在傳送帶上全程減速時(shí),離開(kāi)傳送帶的末速度vⅠ=,則x min=L 物體在傳送帶上全程加速時(shí),離開(kāi)傳送帶的末速度為 vⅡ,由動(dòng)能定理有 μmg=m-m, 得:vⅡ==。 則xmax=+vⅡ=L 故L≤x≤L。 答案:(1)　(2)L≤x≤L - 9 -