新教材人教版20版必修二课时素养评价 十六 83物理.docx
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新教材人教版20版必修二课时素养评价十六83物理
课时素养评价十六
动能和动能定理
(25分钟 60分)
一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)
1.改变消防车的质量和速度,能使消防车的动能发生改变。
在下列几种情况下,消防车的动能是原来的2倍的是( )
A.质量不变,速度增大到原来2倍
B.质量减半,速度增大到原来的4倍
C.速度不变,质量增大到原来的2倍
D.速度减半,质量增大到原来的2倍
【解析】选C。
设物体的原始质量为2,原始的速度为1。
由公式Ek=
mv2,代入数据得:
原始动能Ek=1。
质量不变,则m1=2,速度变为原来的2倍,则v1=2,由公式Ek1=
m1
代入数据得:
动能Ek1=4,动能变为原来4倍,故A错误。
质量减半,则m2=1,速度变为原来的4倍,则v2=4,由公式Ek2=
m2
代入数据得:
动能Ek2=8,动能变为原来的8倍,故B错误。
速度不变,则v3=1,质量变为原来的2倍,则m3=4,由公式Ek3=
m3
代入数据得:
动能Ek3=2,动能变为原来的2倍,故C正确。
速度减半,则v4=
质量增大到原来的2倍,则m4=4,由公式Ek4=
m4
代入数据得:
动能Ek4=
动能变为原来的
故D错误。
故选C。
2.以初速度v0竖直上抛一个小球,若不计空气阻力,在上升过程中,从抛出到小球动能减少一半所经过的时间为( )
A.
B.
C.
D.
(1-
)
【解析】选D。
根据Ek=
mv2得,当小球动能减为原来一半时的速度为v=
v0,则运动的时间为:
t=
=
(1-
)。
故选D。
3.如图所示,两个质量相同的物体a和b处于同一高度,a自由下落,b沿固定光滑斜面由静止开始下滑,不计空气阻力。
两物体到达地面时,下列表述正确的是
( )
A.a的速率大B.b的速率大
C.动能相同D.速度方向相同
【解析】选C。
根据动能定理有:
mgh=
mv2-0知:
高度相同,所以末动能相等,速度的大小相等,但方向不同。
故本题选C。
【补偿训练】
如图所示,匈牙利大力士希恩考·若尔特曾用牙齿拉动50t的A320客机。
他把一条绳索的一端系在飞机下方的前轮处,另一端用牙齿紧紧咬住,在52s的时间内将客机拉动了约40m。
假设大力士牙齿的拉力约为5×103N恒定不变,绳子与水平方向夹角θ约为30°,则飞机在被拉动的过程中( )
A.重力做功约2.0×107J
B.拉力做功约1.7×105J
C.克服阻力做功约为1.5×105J
D.合外力做功约为2.0×105J
【解析】选B。
由于飞机在水平面上运动,所以重力不做功,故A错误;由功的公式W=Fxcosθ=5×103×40×
J≈1.73×105J,故B正确;飞机获得的动能Ek=
mv2=
×50×103×(2×
)2J=5.9×104J,根据动能定理可知,合外力做功为5.9×104J,拉力做功1.7×105J,所以克服阻力做功1.11×105J,故C、D错误。
4.质量为m的小球,从桌面竖直上抛,桌面离地面的高度为h,小球能达到的最大高度为H(距地面),那么小球的初动能为( )
A.mgHB.mgh
C.mg(H+h)D.mg(H-h)
【解析】选D。
设小球初动能为:
Ek0,从抛出到最高点,根据动能定理得:
0-Ek0=-mg(H-h),所以Ek0=mg(H-h),故A、B、C错误,D正确。
5.人用手托着质量为m的“小苹果”,从静止开始沿水平方向运动,前进距离L后,速度为v(苹果与手始终相对静止),苹果与手掌之间的动摩擦因数为μ,则下列说法正确的是( )
A.手对苹果的作用力方向竖直向上
B.苹果所受摩擦力大小为μmg
C.手对苹果做的功为
mv2
D.苹果对手不做功
【解析】选C。
苹果的加速度方向为水平方向,苹果的合力方向在水平方向上,苹果受到重力和手的作用力,而重力在竖直方向,故手的作用力应为斜上方,故A错误;由于苹果和手相对静止,故其受到的摩擦力为静摩擦力,不能确定是否等于μmg,故B错误;由动能定理可知,合外力做功等于动能的改变量,竖直方向重力不做功,故手对苹果做的功为
mv2,故C正确;由于手发生了位移,且受到水平方向的摩擦力,故苹果对手做功,故D错误。
【补偿训练】
质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F的作用从静止起通过位移s时的动能为E1,当物体受水平力2F作用,从静止开始通过相同位移s,它的动能为E2,则( )
A.E2=E1 B.E2=2E1
C.E2>2E1D.E1 【解析】选C。 由动能定理可得: 水平力F作用时,Fs-Wf=E1①,水平力2F作用时,2Fs-Wf=E2②,①×2可得2Fs-2Wf=2E1,则可得出E2>2E1,C正确。 6.帆船即利用风力前进的船。 帆船起源于荷兰,古代的荷兰地势很低,所以开凿了很多运河,人们普遍使用小帆船运输或捕鱼,到了13世纪,威尼斯开始定期举行帆船运动比赛,当时比赛船只没有统一的规格和级别,1900年第2届奥运会将帆船运动开始列为比赛项目;在某次帆船运动比赛中,质量为500kg的帆船,在风力和水的阻力共同作用下做直线运动的v-t图像如图所示。 下列表述正确的是( ) A.在0~1s内,合外力对帆船做了1000J的功 B.在0~2s内,合外力对帆船做了250J的负功 C.在1~2s内,合外力对帆船不做功 D.在0~3s内,合外力始终对帆船做正功 【解析】选A。 在0~1s内,帆船的速度增大,动能增加,根据动能定理W合=ΔEk,得: W合= mv2-0= ×500×22J=1000J,即合外力对帆船做了1000J的功,故A正确;在0~2s内,动能增加,根据动能定理W合=ΔEk,得: W合′= mv′2-0= × 500×12J=250J,即合外力对帆船做了250J的正功,故B错误;在1~2s内,动能减小,根据动能定理W合=ΔEk,则合外力对帆船做负功,故C错误;在0~3s内,根据动能定理W合=ΔEk,合外力对帆船先做正功,后做负功,故D错误。 二、计算题(本题共2小题,共30分。 要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 7.(14分)如图甲所示,一质量为m=1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动,第 3s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ=0.2(g取10m/s2),求: (1)A与B间的距离。 (2)水平力F在5s内对物块所做的功。 【解析】 (1)根据题目条件及题图乙可知,物块在从B返回A的过程中,在恒力作用下做匀加速直线运动,即 F-μmg=ma。 由运动学公式知: xAB= at2 代入数据解得: xAB=4m。 (2)物块在前3s内动能改变量为零,由动能定理得: W1-Wf=0,即W1-μmg·xAB=0 则前3s内水平力F做的功为W1=8J 根据功的定义式W=Fl得,水平力F在第3~5s时间内所做的功为W2=F·xAB=16J 则水平力F在5s内对物块所做的功为 W=W1+W2=24J。 答案: (1)4m (2)24J 8.(16分)如图所示,长为L=1m的长木板水平放置,在木板的A端放置一个质量为m=1kg的小物块,现缓慢地抬高A端,使木板以左端为轴转动,当木板转到与水平面的夹角为α=37°时小物块即将发生滑动,此时停止转动木板,在整个过程中,求: (g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) (1)重力对小物块做的功; (2)木板对小物块做的功。 【解析】 (1)重力对小物块做负功,有: WG=-mgLsinα得: WG=-6J (2)对小物块,由动能定理可知: W板+WG=0 W板=6J 答案: (1)-6J (2)6J (15分钟 40分) 9.(6分)(多选)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。 他在一次自由式滑雪技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J。 韩晓鹏在此过程中( ) A.重力势能减小了2000J B.重力势能减小了1900J C.动能增加了2000J D.动能增加了1800J 【解析】选B、D。 重力对他做功为1900J,是正功,则他的重力势能减小了1900J,故A错误,B正确;重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J,即阻力对他做功为-100J,则外力对他所做的总功为W总=1900J-100J=1800J,是正功,根据动能定理知: 他的动能增加了1800J,故C错误,D正确。 10.(6分)如图所示,在短道速滑运动中,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲,甲获得更大的速度向前冲出。 不计冰面阻力。 则在乙推甲的过程中( ) A.甲对乙做正功,甲的动能增大 B.甲对乙做正功,乙的动能增大 C.乙对甲做正功,甲的动能增大 D.乙对甲做正功,乙的动能增大 【解析】选C。 甲对乙的作用力方向向后,与乙的速度方向相反,对乙做负功,乙的动能减小;乙对甲的作用力向前,与甲的速度方向相同,对甲做正功,甲的动能增大,故C正确,A、B、D错误。 11.(6分)(2019·全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。 距地面高度h在3m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。 重力加速度取10m/s2。 该物体的质量为( ) A.2kg B.1.5kg C.1kg D.0.5kg 【解析】选C。 对上升过程,由动能定理,-(F+mg)h=Ek-Ek0,得Ek=Ek0-(F+mg)h,即F+mg=-k=12N;下落过程中,设物体从最高处下落到地面的距离为l,由动能定理可得(mg-F)(l-h)=Ek,转换可得Ek=(mg-F)l-(mg-F)h,即mg-F=-k′=8N,联立两公式,得到m=1kg、F=2N,故C正确。 12.(22分)如图所示,AB是固定于竖直平面内的 光滑圆弧轨道,末端B处的切线方向水平。 一物体P(可视为质点)从圆弧最高点A处由静止释放,滑到B端飞出,落到地面上的C点。 测得C点和B点的水平距离OC=L,B点距地面的高度OB=h。 现在轨道下方紧贴B端安装一个水平传送带,传送带的右端与B点的距离为 。 当传送带静止时,让物体P从A处由静止释放,物体P沿轨道滑过B点后又在传送带上滑行并从传送带右端水平飞出,仍落在地面上的C点。 (1)求物体P与传送带之间的动摩擦因数。 (2)若传送带驱动轮顺时针转动,带动传送带以速度v匀速运动。 再把物体P从A处由静止释放,物体P落在地面上。 设着地点与O点的距离为x,求出x可能的范围。 【解析】 (1)无传送带时,物体由B运动到C,做平抛运动,设物体在B点的速度为vB,则 L=vBt h= gt2 解得: vB=L 有传送带时,设物体离开传送带时的速度为v2,则有: =v2t - = m - m 解得: μ= 。 (2)物体在传送带上全程减速时,离开传送带的末速度vⅠ= 则xmin=L 物体在传送带上全程加速时,离开传送带的末速度为vⅡ,由动能定理有 μmg = m - m 得: vⅡ= = 。 则xmax= +vⅡ = L 故L≤x≤ L。 答案: (1) (2)L≤x≤ L 关闭Word文档返回原板块
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