2022版高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 習(xí)題課三 動能定理的應(yīng)用試題 魯科版必修2【二維選題表】物理觀念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責(zé)任動能的認(rèn)識1(易)動能定理的理解2(易),3(易),8(中),9(中)動能定理的應(yīng)用6(易)4(易),5(易),7(中),10(中),11(中),12(中),13(中),14(難)基礎(chǔ)訓(xùn)練1.(多選)在下列幾種情況中,甲、乙兩物體的動能相等的是(CD)A.甲的速度是乙的2倍,乙的質(zhì)量是甲的2倍B.甲的質(zhì)量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍C.甲的質(zhì)量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍D.質(zhì)量相同,速度大小也相同,但甲向東運(yùn)動,乙向西運(yùn)動解析:動能是狀態(tài)量,反映了物體由于運(yùn)動所處的能量狀態(tài),它本身是一個標(biāo)量,沒有方向.根據(jù)動能的表達(dá)式Ek=mv2可知,如果甲的速度是乙的兩倍,質(zhì)量應(yīng)為乙的,故A錯;同理可判斷B錯,C對;又因動能是標(biāo)量,沒有方向,所以只要兩者動能大小相等即可,故D對.2. (多選)物體沿直線運(yùn)動的v-t圖象如圖所示,已知在第1秒內(nèi)合外力對物體所做的功為W,則(CD)A.從第1秒末到第3秒末合外力做功為4WB.從第3秒末到第5秒末合外力做功為-2WC.從第5秒末到第7秒末合外力做功為WD.從第3秒末到第4秒末合外力做功為-0.75W解析:設(shè)物體在第1秒末速度為v,由動能定理可得在第1秒內(nèi)合外力做功W=mv2-0,從第1秒末到第3秒末物體的速度不變,所以合外力做功為W1=0,從第3秒末到第5秒末合外力做功為W2=0-mv2=-W,從第5秒末到第7秒末合外力做功為W3=m(-v)2-0=W,第4秒末的速度v4=,所以從第3秒末到第4秒末合外力做功W4=m()2-mv2=-W,故選項(xiàng)C,D正確.3.(多選)一質(zhì)點(diǎn)開始時做勻速直線運(yùn)動,從某時刻起受到一恒力作用.此后,該質(zhì)點(diǎn)的動能可能(ABD)A.一直增大B.先逐漸減小至零,再逐漸增大C.先逐漸增大至某一最大值,再逐漸減小D.先逐漸減小至某一非零的最小值,再逐漸增大解析:若恒力的方向與初速度的方向相同或兩者夾角為銳角,質(zhì)點(diǎn)一直做加速運(yùn)動,選項(xiàng)A正確;若恒力的方向與初速度的方向相反,質(zhì)點(diǎn)先做勻減速運(yùn)動,再反向做勻加速運(yùn)動,選項(xiàng)B正確;若恒力方向與初速度方向之間的夾角為鈍角(如斜上拋運(yùn)動),則選項(xiàng)D正確.4.質(zhì)量為m的金屬塊,當(dāng)初速度為v0時,在水平面上滑行的最大距離為s.如果將金屬塊質(zhì)量增加到2m,初速度增大到2v0,在同一水平面上該金屬塊最多能滑行的距離為(C)A.sB.2sC.4sD.8s解析:設(shè)金屬塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為.則由動能定理得,-mgs=-m,-·2mg·s=-×2m×(2v0)2,解得s=4s.C正確.5.籃球比賽中一運(yùn)動員在某次投籃過程中對籃球做功為W,出手高度為h1,籃筐距地面高度為h2,球的質(zhì)量為m,不計(jì)空氣阻力,則籃球進(jìn)筐時的動能為(A)A.W+mgh1-mgh2B.mgh2-mgh1-WC.mgh1+mgh2-WD.W+mgh2-mgh1解析:投籃過程中,籃球上升的高度h=h2-h1,根據(jù)動能定理得W-mgh=Ek-0,故籃球進(jìn)筐時的動能Ek=W-mg(h2-h1)=W+mgh1-mgh2,A正確.6. (多選)質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下,從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運(yùn)動至高為h的坡頂B,獲得速度為v,AB之間的水平距離為x,重力加速度為g.下列說法正確的是(ABD)A.小車克服重力所做的功是mghB.合外力對小車做的功是mv2C.推力對小車做的功是mv2+mghD.阻力對小車做的功是mv2+mgh-Fx解析:小車克服重力做功W=Gh=mgh,選項(xiàng)A正確;由動能定理,小車受到的合力做的功等于小車動能的增加,W合=Ek=mv2,選項(xiàng)B正確;由動能定理,W合=W推+W重+W阻=mv2,所以推力做的功W推=mv2-W重-W阻=mv2+mgh-W阻,選項(xiàng)C錯誤;阻力對小車做的功W阻=mv2-W重-W推=mv2+mgh-Fx,選項(xiàng)D正確.7.質(zhì)量為m=4 kg的小物塊靜止于水平地面上的A點(diǎn),現(xiàn)用F=10 N的水平恒力拉動物塊一段時間后撤去,物塊繼續(xù)滑動一段位移停在B點(diǎn),A,B兩點(diǎn)相距s=20 m,物塊與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2,g取10 m/s2,求:(1)物塊在力F作用過程發(fā)生位移s1的大小;(2)撤去力F后物塊繼續(xù)滑動的時間t.解析:(1)設(shè)物塊受到的滑動摩擦力為f,則f=mg,根據(jù)動能定理,對物塊由A到B整個過程,有Fs1-fs=0,代入數(shù)據(jù),解得s1=16 m.(2)設(shè)剛撤去力F時物塊的速度為v,此后物塊的加速度為a,滑動的位移為s2,則s2=s-s1,由牛頓第二定律得a=,由勻變速直線運(yùn)動公式得v2=2as2,s2=vt,代入數(shù)據(jù),解得t=2 s.答案:(1)16 m(2)2 s素養(yǎng)提升8.關(guān)于動能定理,下列說法中正確的是(D)A.在某過程中,外力做的總功等于各個力單獨(dú)做功的絕對值之和B.只要有力對物體做功,物體的動能就一定改變C.動能定理只適用于直線運(yùn)動,不適用于曲線運(yùn)動D.動能定理既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況解析:外力做的總功等于各個力單獨(dú)做功的代數(shù)和,A錯.根據(jù)動能定理,決定動能是否改變的是總功,而不是某一個力做的功,B錯.動能定理既適用于直線運(yùn)動,也適用于曲線運(yùn)動;既適用于恒力做功的情況,又適用于變力做功的情況,C錯,D正確.9.(多選)一物體做變速運(yùn)動時,下列說法正確的有(BD)A.合外力一定對物體做功,使物體動能改變B.物體所受合外力一定不為零C.合外力一定對物體做功,但物體動能可能不變D.物體加速度一定不為零解析:物體的速度發(fā)生了變化,則合外力一定不為零,加速度也一定不為零,B,D正確;物體的速度變化,可能是大小不變,方向變化,故動能不一定變化,合外力不一定做功,A,C錯誤.10.一質(zhì)量為m的滑塊,以速度v在光滑水平面上向左滑行,從某一時刻起,在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過一段時間后,滑塊的速度變?yōu)?2v(方向與原來相反),在這段時間內(nèi),水平力所做的功為(A)A.mv2 B.-mv2C.mv2 D.-mv2解析:由動能定理得W=m(2v)2-mv2=mv2.故A正確.11.某人把質(zhì)量為0.1 kg的一塊小石頭,從距地面為5 m的高處以60°角斜向上拋出,拋出時的初速度大小為10 m/s,則當(dāng)石頭著地時,其速度大小約為(g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力)(A)A.14 m/s B.12 m/sC.28 m/s D.20 m/s解析:由動能定理,重力對物體所做的功等于物體動能的變化,則mgh=m-m,v2=10 m/s14 m/s,A正確.12. 如圖所示,物體與路面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零,運(yùn)動中無碰撞能量損失.DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA滑動到頂點(diǎn)A時速度剛好為零.如果斜面改為AC,讓該物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DCA滑動到A點(diǎn)時速度也剛好為零,則此時物體具有的初速度v(B)A.大于v0 B.等于v0C.小于v0 D.決定于斜面的傾角解析:設(shè)斜面的傾角為,則滑動摩擦力對物體所做的功為Wf=-mg·BD-mgcos ·AB=-mg·BD-mg·OB=-mg·OD.可見,Wf與無關(guān),也就是說,物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA或沿DCA滑動到A點(diǎn),滑動摩擦力對物體所做的功相同.根據(jù)動能定理,沿DBA有WG+Wf=0-m;沿DCA有WG+Wf=0-mv2,解得v=v0.13.(多選)質(zhì)量為m的汽車在平直公路上行駛,發(fā)動機(jī)的功率P和汽車受到的阻力f均恒定不變,在時間t內(nèi),汽車的速度由v0增加到最大速度vm,汽車前進(jìn)的距離為s,則此段時間內(nèi)發(fā)動機(jī)所做的功W可表示為(AC)A.W=PtB.W=fsC.W=m-m+fsD.W=m+fs解析:由題意知,發(fā)動機(jī)功率不變,故t時間內(nèi)發(fā)動機(jī)做功W=Pt,所以A正確;汽車做加速運(yùn)動,故牽引力大于阻力f,故B錯誤;根據(jù)動能定理W-fs=m-m,所以C正確,D錯誤.14.近年來全國多地霧霾頻發(fā),且有愈演愈烈的趨勢,空氣質(zhì)量問題備受關(guān)注,在霧霾天氣下,能見度下降,機(jī)動車行駛速度降低,道路通行效率下降,對城市快速路、橋梁和高速公路的影響很大.如果路上能見度小于200米,應(yīng)開啟機(jī)動車的大燈、霧燈、應(yīng)急燈,將車速控制在60 km/h以下,并與同道前車保持50米的車距;當(dāng)能見度小于100米時,駕駛員將車速控制在40 km/h以下,車距控制在100米.已知汽車保持勻速正常行駛時受到地面的阻力為車重的0.1倍,剎車時受到地面的阻力為車重的0.5倍,重力加速度為g=10 m/s2(空氣阻力忽略不計(jì)),則(1)若汽車在霧霾天行駛的速度為v=54 km/h,則剎車后經(jīng)過多長時間才會停下來?(2)若前車因故障停在車道上,當(dāng)質(zhì)量為m=1 300 kg的后車距已經(jīng)停止的前車為90 m時緊急剎車,剛好不與前車相撞,則后車正常行駛時的功率為多大?解析:(1)汽車的初速度v=54 km/h=15 m/s,剎車后,由牛頓第二定律得-0.5mg=ma,解得a=-0.5g=-5 m/s2,由勻變速直線運(yùn)動的速度公式得v=v+at,代入數(shù)據(jù)解得t=3 s.(2)由動能定理得-f2s=0-m,阻力f2=k2mg,代入數(shù)據(jù)解得v0=30 m/s,正常行駛時,F-f1=0,f1=k1mg=0.1mg,功率P=Fv0=0.1×1 300×10×30 W=39 000 W=39 kW.答案:(1)3 s(2)39 kW