人教版物理必修2同步练习：8.3 动能和动能定理（基础巩固）

试卷更新日期：2024-03-28 类型：同步测试

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一、选择题

1. 汽车速度为 $v$ 时，动能为 $E_{k}$ ；当速度为 $2 v$ 时，汽车的动能为（）

A、 $\frac{1}{2} E_{k}$ B、 $E_{k}$ C、 $2 E_{k}$ D、 $4 E_{k}$

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2. 如图所示，质量为m的足球从水平地面上位置1被踢出后落在位置3，在空中达到最高点2的高度为h，则足球（　　）

A、从1到2动能减少 $m g h$ B、从1到2重力势能增加 $m g h$ C、从2到3动能增加 $m g h$ D、从2到3机械能不变

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3. 在光滑水平地面上有一可视为质点的物体，受力从静止开始运动。下列位移、速度、加速度和动能随时间的变化图像可表示.其运动过程中运动方向一定保持不变的是

A、A B、B C、C D、D

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4. 对于动能的理解，下列说法正确的是（　　）

A、动能是机械能的一种表现形式，运动的物体也可能不具有动能 B、动能有可能为负值 C、一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化 D、动能不变的物体，一定处于平衡状态

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5. 花样滑冰是一个极具观赏性的比赛项目，在2022年北京冬奥会上，隋文静和韩聪的双人滑完美发挥摘得冠军，其中有一个精彩的场面，如图 $1$ 所示，韩聪拉着隋文静的手，使隋文静以韩聪为转动轴做匀速圆周运动，则在这个过程中（）

A、隋文静所受到的合外力为零 B、隋文静的加速度大小会改变 C、隋文静的线速度不变 D、隋文静的动能不变

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6. 如图甲为游乐场的旋转飞椅，当中心转柱旋转后，所有飞椅均在同一水平内做匀速圆周运动。为了研究飞椅的运动，某同学建立的简化模型如图乙所示，质量为 $80 k g$ 的球，被长为 $5 m$ 细绳悬挂，悬挂点距转轴距离为 $2 m$ ，当中心转柱以恒定角速度旋转时，细绳与竖直方向的夹角为 $θ = 37 °$ ，重力加速度取， $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ，则（　　）

A、球的质量越大， $θ$ 角越小 B、球的动能为 $1500 J$ C、球所受的合外力为0 D、若中心转柱的转速减少时，细绳对球做正功

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7. 改变汽车的质量和速率，都能使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能变为原来的2倍的是（　　）

A、质量不变，速率变为原来的2倍 B、质量和速率都变为原来的2倍 C、质量变为原来的2倍，速率减半 D、质量减半，速率变为原来的2倍

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8. 运动员将质量为400g的足球踢出后，某人观察它在空中飞行情况，估计上升的最大高度是5m，在最高点的速度为20m/s。不考虑空气阻力，g取10m/s²。运动员踢球时对足球做的功约为（　　）

A、120J B、100J C、80J D、20J

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9. 关于合外力对物体做功与物体的动能变化关系，下列说法正确的是（）

A、合外力不做功，物体动能减少 B、合外力不做功，物体动能不变 C、合外力做正功，物体动能减小 D、合外力做负功，物体动能增加

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10. 电动自行车国标时速为25km/h，如某电动自行车及人总质量为100kg，以18k m/h的速度在水平路面上匀速前进，紧急制动时以－2 m/s²的加速度在粗糙水平面上滑行，则在制动后4 s内自行车（包括人）通过的路程及克服摩擦力做的功为（）

A、4 m、 250J B、6.25m、250J C、4m、1250J D、6.25 m、1250J

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11. 物体仅受两个力作用，这两个力对物体做功分别为W₁＝5J、W₂＝8J，根据“所有力对物体做功之和等于物体动能的改变量”可知，该物体动能的改变量为（）

A、3J B、5J C、8J D、13J

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二、多项选择题

12. 如图所示，某工厂生产车间使用传送带运送货物，传送带逆时针运行速度为v。从A点无初速度释放的货物先加速后匀速运动，最后到B点。此过程中：（）

A、匀加速运动阶段传送带对货物做功为 $\frac{1}{2} m v^{2}$ B、匀加速运动阶段合外力对货物做功为 $\frac{1}{2} m v^{2}$ C、匀速运动阶段摩擦力对货物不做功 D、匀速运动阶段摩擦力对货物做负功

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13. 某小组制作了一遥控快艇模型，质量为2kg，将其放入水中，快艇模型从静止开始加速运动一段时间，速度达到5m/s，则这段时间内快艇模型（）

A、动能的增加量为25J B、动能的增加量为5J C、所受合力做功为25J D、所受合力做功为5J

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14. 第24届冬季奥利匹克运动会将于2022年在北京举行，高山滑雪是冬奥会的一个比赛项目，因速度快、惊险刺激而深受观众喜爱。在一段时间内，运动员始终以如图所示的姿态加速下滑。已知运动员在下滑过程中受到阻力作用，则在这段时间内运动员的（）

A、动能增加 B、动能减少 C、重力势能减少 D、机械能不变

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15. 用如图所示的装置做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是（）

A、为了平衡摩擦力，实验中应将长木板的左端适当垫高，使小车拉着纸带自由下滑时能保持匀速运动 B、实验中橡皮筋的规格要相同，每次小车在同一位置静止释放 C、可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 D、通过打点计时器打出的纸带来测定小车获得的最大速度

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16. 在距水平地面10 m高处，以10 m/s的速度水平抛出一质量为1 kg的物体，已知物体落地时的速度为16 m/s，取g＝10 m/s² ，则下列说法正确的是（）

A、抛出时人对物体做功为150 J B、自抛出到落地，重力对物体做功为100 J C、飞行过程中物体克服阻力做功22 J D、物体自抛出到落地时间为 $\sqrt{2}$ s

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三、非选择题

17. 如图所示，是某学习小组做探究“功与速度变化关系”的实验装置示意图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。再用2条、3条，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次重复实验。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)、下列叙述正确的是（）

A、实验中长木板应保持水平 B、每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致 C、每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 D、实验中应先接通打点计时器，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

(2)、在正确操作情况下，打在纸带上的点并不是均匀的(如图所示)，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的(选填“AE”或“FK”)部分进行测量.

(3)、处理数据时，以第一次实验时橡皮筋做的功W为单位，作出 $W - v$ 图象，下列哪一个是符合正确实验操作条件下实际情况的（）

A、 B、 C、 D、

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18. 为了探究动能定理，某同学在实验室组装了如图甲所示的装置：

(1)、该同学想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的必要措施是________；

A、平衡摩擦力 B、先释放小车后接通电源 C、钩码的质量远小于小车的总质量 D、钩码的质量远大于小车的总质量

(2)、如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示，则打B点时的速度v_B＝；

(3)、该同学经过认真操作后，发现小车动能的变化量总是略小于拉力做的功，他猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的，若钩码质量为m，小车质量为M，重力加速度为g，则小车受到的实际拉力为F＝。

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19. 某同学为了验证动能定理，设计了以下实验。如图所示，长度为 $L$ 的轻绳一端固定在 $O$ 点，另一端有一个直径为 $d$ ，质量为 $m$ 的小球。在 $B$ 点放有一个光电门，可以测出小球经过光电门的时间 $Δ t$ ，现将小球从距 $B$ 点不同高度 $h$ 处由静止释放。

(1)、动能定理的表达式为（用 $d$ 、 $h$ 、 $Δ t$ 、 $g$ 、 $m$ 表示）

(2)、为了减小实验误差，小球直径 $d$ 应该适当（填“大些”或“小些”），并写出两条原因。

(3)、若多次从不同高度由静止释放，得到 $h$ 与 $\frac{1}{{(Δ t)}^{2}}$ 的关系图，图像斜率为 $k$ ，则当地的重力加速度 $g =$ （用 $d$ 、 $k$ 表示）。

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20. 探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示，根据实验中力传感器示数和纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做的功和小车动能的变化。

(1)、关于实验，下列说法正确的是_____。

A、实验中要始终满足钩码的质量远小于小车的质量 B、调整滑轮高度，使连接小车的细线与木板平行 C、改变钩码或小车的质量时必须重新平衡摩擦力

(2)、图乙是某次实验时打出的一条纸带，把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个计时点未画出，用刻度尺测得各计数点到0点的距离分别为 $d_{1} = 0.88 cm$ ， $d_{2} = 3.50 cm$ ， $d_{3} = 7.88 cm$ ， $d_{4} = 14.01 cm$ ， $d_{5} = 21.88 cm$ ， $d_{6} = 31.4 9 c m$ ……已知小车质量为 $200 g$ ，本次实验中力传感器的示数为 $0.35 N$ ，打点计时器所用交流电的频率为 $50 Hz$ 。则打点计时器从打点“0”到打点“5”过程中，外力对小车做的功 $W =$ $J$ ，小车的动能变化 $Δ E_{k} =$ $J$ （结果均保留三位有效数字）。在不同次实验中测得多组外力做功 $W$ 和对应的动能变化 $Δ E_{k}$ 数据，作出 $W - Δ E_{k}$ 图像如图丙所示，图线不经过坐标原点的原因是。

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21. 如图是某小组验证动能定理的实验装置，在滑块上安装一遮光条与拉力传感器，把滑块放在水平气垫导轨上，通过定滑轮的细绳与钩码相连，光电门安装在B处．测得滑块 $($ 含遮光条和拉力传感器 $)$ 质量为M、钩码的总质量为m、遮光条的宽度为d，当地的重力加速度为 $g .$ 当气垫导轨充气后，将滑块在图示A位置由静止释放后，拉力传感器记录的读数为F，光电门记录的时间为 $△ t$ ．

(1)、实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M？ $($ 填“是”或“否” $)$ ；

(2)、测得AB之间的距离为L，则对滑块验证动能定理的表达式为 $($ 用以上对应物理量的符号表示 $)$ ；

(3)、为减少实验误差，可采取的方法是______

A、增大AB之间的距离 B、减少钩码的总质量 C、增大滑块的质量 D、减少遮光条的宽度．

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22. 用如图所示装置验证动能定理。装置由水平气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。测出遮光板的宽度d，测出两个光电门间的距离L，用天平测出滑块（含遮光板）、沙桶（含沙）的质量分别为M和m，由光电门测出滑块的遮光板先后通过两个光电门的时间 $Δ t_{1}$ 、 $Δ t_{2}$ 。

(1)、用细线所挂沙桶的总重代替滑块所受的牵引力大小，M和m应满足的关系是：Mm（填“>>”，“=”或“<<”）。

(2)、滑块的遮光板先后通过两个光电门的速度大小 $v_{1} =$ ， $v_{2} =$ 。

(3)、在实验误差允许范围内，若= ，则验证了动能定理。

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23. 如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的作用下，沿水平面从A点加速运动至B点，A、B两点间的距离为l。物体与水平面间的动摩擦因数为 $μ$ ，重力加速度为g。在物体从A点运动到B点的过程中，求：

(1)、物体的加速度大小a；

(2)、恒力F对物体做的功W；

(3)、此过程中物体速度由 $v_{1}$ 变化到 $v_{2}$ ，请根据牛顿第二定律和运动学公式，推导合力对物体做的功与物体动能变化的关系。

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24. 如图，真空中竖直平面内的A、B、C三点构成一个倾角为 $30^{\circ}$ 的直角三角形，BC边水平，A、B高度差为h=0.9 m，D点是AC中点，B处固定一正点电荷Q，沿AC方向固定一条内壁光滑的绝缘细管（细管不会影响电荷间的相互作用），现在管内A点由以初速度v₀=3 m/s，释放一质量为m=0.1 kg，带电量为q=+0.1C的小球，小球到达底端C点时速度大小为2v₀。（g=10 m/s²）求：

(1)、小球运动到D点时的速度？

(2)、DC间的电势差UDC。

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25. 如图所示，半径 $R = 0.5 m$ 的光滑圆轨道固定在竖直平面内，A、 $C$ 与圆心 $O$ 等高，质量 $m = 0.3 k g$ 的小环套在轨道上。用大小不变、方向始终沿轨道切线方向的拉力 $F$ 将小环从A点由静止拉动，小环第一次运动到 $C$ 点时的速度为 $10 m / s$ ，取 $π \approx 3$ ，求：

(1)、在 $C$ 点小环对轨道的压力大小；

(2)、拉力 $F$ 的大小。

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26. 机械臂广泛应用于机械装配。若某质量为m的工件（视为质点）被机械臂抓取后，在竖直平面内由静止开始斜向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，运动方向与竖直方向夹角为θ，提升高度为h，如图所示。求：

(1)、提升高度为h时，工件的速度大小；

(2)、在此过程中，工件运动的时间及合力对工件做的功。

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27. 如图所示，一质量为m的小球，用长为l的细绳悬挂于O点正下方的P点。小球在水平恒力F=mg的作用下，从P点运动到Q点。已知重力加速度为g，则小球在Q点的速度大小为。

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28. 如图所示，长 $l = 1 m$ 的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角 $θ = 3 7^{∘}$ ，已知小球所带电荷量 $q = 1.0 \times 1 0^{- 6}$ C，匀强电场的电场强度 $E = 3.0 \times 1 0^{3}$ N/C，取重力加速度g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。

(1)、求小球的质量m；

(2)、若突然剪断细绳，求小球的加速度大小；

(3)、若将电场撤去，求小球回到最低点时速度v的大小。

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29. 上个世纪德州市的农村盖房，为夯实地基，需要用夯锤打夯。如图所示，夯锤固定有四个把手，打夯时四个人分别握住一个把手，同时向上用力将夯锤提起，经一定时间后同时松手，夯锤落至地面将地基夯实。某次打夯时，设夯锤的质量为 $75 k g$ ，将夯锤由静止提起时，每个人都对夯锤施加竖直向上的恒力，大小均为 $250 N$ ，夯锤离开地面 $0.9 m$ 后四人同时松手，夯锤落地时将水平地面砸出 $0.1 m$ 深的一个凹痕，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、松手时夯锤获得的速度大小；

(2)、夯锤到达最高处时离地面的高度；

(3)、穷锤落地时地面对夯锤的平均作用力的大小。

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