2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章功和機(jī)械能4勢(shì)能及其改變課時(shí)練習(xí)含解析魯科版必修2

PAGE8-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6分，共36分)1.A、B兩物體的速度之比為2∶1，質(zhì)量之比為1∶3，則它們的動(dòng)能之比為 ()A.12∶1B.12∶3C.12∶5D.4∶3【解析】選D。依據(jù)動(dòng)能的定義式Ek=mv2，有===，則D正確，A、B、C錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】一質(zhì)量為2kg的滑塊，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，從某一時(shí)刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?，大小為A.0B.8JC.16JD.32J【解析】選A。依據(jù)動(dòng)能定理可知W=m-m=0，因此，水平力做功為零，則A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2.一輛在水平路面上行駛的汽車(chē)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后接著運(yùn)動(dòng)了一段距離停下來(lái)。在這一過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 ()A.阻力對(duì)汽車(chē)做正功，汽車(chē)動(dòng)能增加B.阻力對(duì)汽車(chē)做負(fù)功，汽車(chē)動(dòng)能增加C.阻力對(duì)汽車(chē)做負(fù)功，汽車(chē)動(dòng)能削減D.阻力對(duì)汽車(chē)做正功，汽車(chē)動(dòng)能削減【解析】選C。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，汽車(chē)受重力、支持力和阻力，重力、支持力不做功，阻力的方向與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的方向相反，因而做負(fù)功；依據(jù)動(dòng)能定理可知，汽車(chē)的動(dòng)能削減，則C正確，A、B、D錯(cuò)誤。3.如圖所示，靜止在水平地面上的物體在10N的水平恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體所受阻力的大小恒為2N，則物體運(yùn)動(dòng)了5m時(shí)，A.10J B.40J C.50J D.60J【解析】選B。依據(jù)動(dòng)能定理得：ΔEk=(F-F阻)s=(10-2)×5J=40J，即物體的動(dòng)能增加了40J。故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。4.物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，下列表述正確的是 ()A.在0～1s內(nèi)，合外力做正功B.在0～2s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C.在1～2s內(nèi)，合外力不做功D.在0～3s內(nèi)，合外力總是做正功【解析】選A。由v-t圖像知0～1s內(nèi)，v增加，動(dòng)能增加，由動(dòng)能定理可知合外力做正功，A對(duì)。1～2s內(nèi)v減小，動(dòng)能減小，合外力做負(fù)功，可見(jiàn)B、C、D錯(cuò)。5.將距離沙坑表面上方1m高處質(zhì)量為0.2kg的小球由靜止釋放，測(cè)得小球落入沙坑靜止時(shí)距離沙坑表面的深度為10cm。若忽視空氣阻力，g取A.0.4JB.2JC.2.2JD.4J【解析】選C。由動(dòng)能定理得mg(h+d)-Wf=0，解得小球克服沙坑的阻力所做的功為Wf=2.2J，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。6.人在距地面h高處拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球，落地時(shí)小球的速度為v，不計(jì)空氣阻力，人對(duì)小球做功是(重力加速度為g) ()A.mv2 B.mgh+mv2C.mgh-mv2 D.mv2-mgh【解析】選D。對(duì)全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理得：mgh+W=mv2-0，解得：W=mv2-mgh，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示，質(zhì)量為m的物塊，在恒力F的作用下，沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，物塊通過(guò)A點(diǎn)和B點(diǎn)的速度分別是vA和vB，物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，關(guān)于力F對(duì)物塊做的功W，下列選項(xiàng)正確的是()A.W>m-mB.W=m-mC.W=m-mD.由于F的方向未知，W無(wú)法求出【解析】選B。物塊由A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中，只有力F做功，由動(dòng)能定理可知，W=m-m，則B正確，A、C、D錯(cuò)誤。二、試驗(yàn)題(10分)7.某試驗(yàn)小組的同學(xué)采納如圖甲所示的裝置(試驗(yàn)中，小車(chē)遇到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面)來(lái)“探究恒力做功與動(dòng)能變更的關(guān)系”。如圖乙是試驗(yàn)中得到的一條紙帶，點(diǎn)O為紙帶上的起始點(diǎn)，A、B、C、D、E是紙帶上的五個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用刻度尺測(cè)得五個(gè)點(diǎn)到O的距離如圖乙所示。已知所用交變電源的頻率為50Hz，則：(g取10m/s2)(1)起先試驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)__________。

(2)打B、D兩點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度分別為vB=______m/s，vD=_______m/s。

(3)若鉤碼的質(zhì)量m=250g，小車(chē)的質(zhì)量M=1kg，則從B至D的過(guò)程中，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的合力對(duì)小車(chē)做的功W=________J，小車(chē)動(dòng)能的變更ΔEk=__________J。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(4)由試驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們發(fā)覺(jué)合外力做的功與小車(chē)動(dòng)能的變更有肯定的偏差，產(chǎn)生誤差的緣由可能是__________。(至少說(shuō)出一條)

【解析】(1)為了使鉤碼對(duì)小車(chē)的拉力等于合外力，首先應(yīng)平衡摩擦力。(2)vB==m/s=0.60m/s。vD==m/s=1.0m/s(3)W=mg(hD-hB)=0.25×10×(25.01-9.01)×10-2J=0.40J。ΔEk=M-M=×1×(1.02-0.62)J=0.32J。(4)若不滿(mǎn)意鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，則鉤碼的重力大于對(duì)小車(chē)的拉力，且偏差較大造成誤差；若未完全平衡摩擦力，則拉力與摩擦力做的總功等于小車(chē)動(dòng)能的變更，造成誤差。答案：(1)將木板右端墊高以平衡摩擦力(2)0.601.0(3)0.400.32(4)沒(méi)有保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量或未完全平衡摩擦力三、計(jì)算題(14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)8.粗糙的圓弧的半徑為0.45m，有一質(zhì)量為0.2kg的物體自最高點(diǎn)A從靜止起先下滑到圓弧最低點(diǎn)B。然后沿水平面前進(jìn)0.4m到達(dá)C點(diǎn)停止。設(shè)物體與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5(取g=10m/s2)，求：(1)物體到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小。(2)物體在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功。【解析】(1)物體從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程，由動(dòng)能定理得：-μmgx=0-m解得：vB=2m/s。(2)物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mgR-Wf=m-0解得：Wf=0.5J。答案：(1)2m/s(2)0.5J(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一質(zhì)量為m的小球向右滾動(dòng)，并沖上固定在地面上的斜面。設(shè)小球在斜面最低點(diǎn)A的速度為v，壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短，C點(diǎn)距地面高度為h，則從A到C的過(guò)程中彈簧彈力做功是(重力加速度為g) ()A.mgh-mv2 B.mv2-mghC.-mgh D.-(mgh+mv2)【解析】選A。由A到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理可得：-mgh+W=0-mv2所以W=mgh-mv2，則A正確，B、C、D錯(cuò)誤。10.(6分)(多選)在平直馬路上，汽車(chē)由靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到vmax后，馬上關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至靜止，v-t圖像如圖所示，設(shè)汽車(chē)的牽引力為F，受到的摩擦力為f，全程中牽引力做功為W1，克服摩擦力做功為W2，則()A.F∶f=1∶3 B.W1∶W2=1∶1C.F∶f=4∶1 D.W1∶W2=1∶3【解析】選B、C。對(duì)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，由動(dòng)能定理得W1-W2=ΔEk=0，所以W1=W2，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；由圖像知s1∶s2=1∶4。由動(dòng)能定理得Fs1-fs2=0，所以F∶f=4∶1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確。11.(6分)如圖甲所示，光滑水平面上靜置于坐標(biāo)原點(diǎn)O處的小物塊，在水平拉力F的作用下沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變更關(guān)系如圖乙所示，圖線為半圓，則小物塊運(yùn)動(dòng)到x0處時(shí)的動(dòng)能為 ()A.Fmx0 B.Fmx0C.Fmx0 D.【解析】選C。F-x圖像的“面積”等于拉力做功的大小，可得拉力做功W=π()2=，由題圖乙看出，F(xiàn)m=，得到W=Fmx0。依據(jù)動(dòng)能定理得：小物塊運(yùn)動(dòng)到x0處時(shí)的動(dòng)能為Fmx0，則C正確，A、B、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖表示的是一物體在水平面上向右做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能與位移的關(guān)系圖像，物體的質(zhì)量為2.4kg，水平力F恒定。由圖可知 ()A.圖線的斜率表示物體的加速度值B.物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2sC.物體所受合外力大小為6ND.物體克服阻力做功30J【解析】選B、C。依據(jù)動(dòng)能定理知，F(xiàn)合·s=ΔEk，因此，圖像的斜率表示物體的合外力F合，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式Ek=mv2可知，物體的初速度為v0==m/s=5m/s，依據(jù)動(dòng)能定理可得，物體所受的合外力大小為F合==N=6N，選項(xiàng)C正確；在該過(guò)程中物體的加速度為a=-=-m/s2=-2.5m/s2，物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程vt=v0+at求得，則t=s=2s，選項(xiàng)B正確；依據(jù)動(dòng)能定理結(jié)合圖像可知，ΔEk=W合=WF-Wf，則Wf=WF-ΔEk，物體克服合外力做功為30J，克服阻力做功Wf=WF+30J>30J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12.(22分)如圖所示，質(zhì)量m=0.2kg的小物體放在光滑的圓弧上端，圓弧半徑R=55cm，下端接一長(zhǎng)為1m的水平軌道AB，最終通過(guò)微小圓弧與傾角α=37°的斜面相接，已知物體與水平面和斜面軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1，將物體無(wú)初速度釋放，(g取10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6)求：(1)物體第一次滑到水平軌道與右側(cè)斜面軌道交接處的速度大小。(2)物體第一次滑上右側(cè)斜軌道的最大高度?！窘馕觥?1)小物體從圓弧上端到B點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：mgR-μmgsAB=m-0，解得vB=3m/s。(2)設(shè)物體第一次滑上右側(cè)軌道的最大高度為H，此時(shí)物體離B點(diǎn)的距離為s，由幾何關(guān)系有=s