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1、課時作業(yè)(十四) 動能和動能定理
A組:基礎落實練
1.下列關于運動物體的合外力做功和動能、速度變化的關系,正確的是( )
A.物體做變速運動,合外力一定不為零,動能一定變化
B.若合外力對物體做功為零,則合外力一定為零
C.物體的合外力做功,它的速度大小一定發(fā)生變化
D.物體的動能不變,所受的合外力必定為零
解析:力是改變物體速度的原因,物體做變速運動時,合外力一定不為零,但合外力不為零時,做功可能為零,動能可能不變,A、B錯誤.物體合外力做功,它的動能一定變化,速度大小也一定變化,C正確.物體的動能不變,所受合外力做功一定為零,但合外力不一定為零,D錯誤.
答案:C
2
2、.[2019·廣州檢測]放在光滑水平面上的物體,僅在兩個同向水平力的共同作用下開始運動,若這兩個力分別做了6 J和8 J的功,則該物體的動能增加了( )
A.48 J B.14 J
C.10 J D.2 J
解析:由動能定理得:ΔEk=W合=6 J+8 J=14 J,所以該物體的動能增加了14 J,故選項B正確.
答案:B
3.(多選)關于動能、動能定理,下列說法正確的是( )
A.一定質量的物體,動能變化時,速度一定變化,但速度變化時,動能不一定變化
B.動能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)
C.合力做正功,物體動能可能減小
D.運動物體所受的合力為零,則物體的動能肯定
3、不變
解析:一定質量的物體,動能變化時,物體的速度大小一定變化,所以速度一定變化;速度變化時,物體的速度大小不一定變化,所以動能不一定變化,A項正確;動能不變的物體,速度方向可能改變,不一定處于平衡狀態(tài),B項錯誤;合力做正功時,動能肯定增加,合力做功為零時,動能肯定不變,C項錯誤,D項正確.
答案:AD
4.
竹蜻蜓是我國古代發(fā)明的一種兒童玩具,人們根據(jù)竹蜻蜓原理設計了直升機的螺旋槳.如圖所示,一小孩搓動質量為20 g的竹蜻蜓,松開后竹蜻蜓能從地面豎直上升到高為6 m的二層樓房頂處.在搓動過程中手對竹蜻蜓做的功可能是( )
A.0.2 J B.0.6 J
C.1.0 J
4、D.2.5 J
解析:竹蜻蜓從地面上升到二層樓房頂處時,速度剛好為零,此過程中,根據(jù)動能定理得0-mv=-mgh-Wf,解得mv>mgh=0.02×10×6 J=1.2 J,而在搓動過程中手對竹蜻蜓做的功等于竹蜻蜓獲得的初動能,所以在搓動過程中手對竹蜻蜓做的功大于1.2 J,故D正確.
答案:D
5.(多選)甲、乙兩個質量相同的物體,用大小相等的力F分別拉它們在水平面上從靜止開始運動相同的距離s.如圖所示,甲在光滑面上,乙在粗糙面上,則下列關于力F對甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動能的說法中正確的是( )
A.力F對甲物體做功多
B.力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多
5、C.甲物體獲得的動能比乙大
D.甲、乙兩個物體獲得的動能相同
解析:由功的公式W=Flcos α=F·x可知,兩種情況下力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多,A錯誤、B正確;根據(jù)動能定理,對甲有Fx=Ek1,對乙有Fx-Ffx=Ek2,可知Ek1>Ek2,即甲物體獲得的動能比乙大,C正確、D錯誤.
答案:BC
6.一質量為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)椋?v(方向與原來相反),在整段時間內(nèi),水平力所做的功為( )
A.mv2 B.-mv2
C.mv2 D.-mv2
解析:由動能定理得W=m(-2
6、v)2-mv2=mv2.
答案:A
7.一水平桌面距離地面的高度為H=3 m,現(xiàn)將一質量為m=0.2 kg、可視為質點的小球由桌子邊緣的M點沿水平向右的方向拋出,拋出的速度大小為v0=1 m/s,一段時間后經(jīng)過空中的N點,已知M、N兩點的高度差為h=1 m,重力加速度為g=10 m/s2.則小球在N點的動能大小為( )
A.4.1 J B.2.1 J
C.2 J D.6.1 J
解析:由M到N,合外力對小球做的功W=mgh,小球的動能變化ΔEk=Ek-mv,根據(jù)動能定理得小球在B點的動能Ek=mv+mgh,代入數(shù)據(jù)得Ek=2.1 J,B正確.
答案:B
8.一輛汽車以v
7、1=6 m/s的速度沿水平路面行駛時,急剎車后能滑行x1=3.6 m,如果以v2=8 m/s的速度行駛,在同樣路面上急剎車后滑行的距離x2應為( )
A.6.4 m B.5.6 m
C.7.2 m D.10.8 m
解析:急剎車后,車只受摩擦阻力的作用,且兩種情況下摩擦力大小是相同的,汽車的末速度皆為零.
設摩擦阻力為F,據(jù)動能定理得
-Fx1=0-mv①
-Fx2=0-mv②
②式除以①式得:=
故得汽車滑行距離x2=x1=()2×3.6 m=6.4 m.
答案:A
9.冰壺運動逐漸成為人們所關注的一項運動.場地如圖所示,假設質量為m的冰壺在運動員的操控下,先從
8、起滑架A點由靜止開始加速啟動,經(jīng)過投擲線B時釋放,以后勻減速自由滑行剛好能滑至營壘中心O停下.已知A、B相距L1,B、O相距L2,冰壺與冰面各處的動摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g.求:
(1)冰壺運動的最大速度vmax;
(2)在AB段,運動員水平推冰壺做的功W是多少?
解析:(1)由題意知,在B點冰壺有最大速度,設為vmax,在BO段運用動能定理有-μmgL2=0-mv,解得vmax=.
(2)方法一 全過程用動能定理:
對AO過程:W-μmg(L1+L2)=0,
得W=μmg(L1+L2).
方法二 分過程運用動能定理:
對AB段:W-μmgL1=mv-0.
對BO段:-
9、μmgL2=0-mv.
解以上兩式得W=μmg(L1+L2).
答案:(1) (2)μmg(L1+L2)
B組:能力提升練
10.如圖所示,摩托車做特技表演時,以v0=10 m/s的速度從地面沖上高臺,t=5 s后以同樣大小的速度從高臺水平飛出.人和車的總質量m=1.8×102 kg,臺高h=5.0 m.摩托車沖上高臺過程中功率恒定為P=2 kW,不計空氣阻力,取g=10 m/s2.求:
(1)人和摩托車從高臺飛出時的動能Ek;
(2)摩托車落地點到高臺的水平距離s;
(3)摩托車沖上高臺過程中克服阻力所做的功Wf.
解析:(1)由題可知拋出時動能:Ek0=mv=9×1
10、03 J;
(2)根據(jù)平拋運動規(guī)律,在豎直方向有:h=gt2,解得:t=1 s;則水平距離s=v0t=10 m;
(3)摩托車沖上高臺過程中,由動能定理得:Pt-mgh-Wf=0,解得:Wf=1×103 J.
答案:(1)9×103 J (2)10 m (3)1×103 J
11.[2019·天津卷,10]完全由我國自行設計、建造的國產(chǎn)新型航空母艦已完成多次海試,并取得成功.航母上的艦載機采用滑躍式起飛,故甲板是由水平甲板和上翹甲板兩部分構成,如圖1所示.為了便于研究艦載機的起飛過程,假設上翹甲板BC是與水平甲板AB相切的一段圓弧,示意如圖2,AB長L1=150 m,BC水平投影L2=
11、63 m,圖中C點切線方向與水平方向的夾角θ=12°(sin 12°≈0.21).若艦載機從A點由靜止開始做勻加速直線運動,經(jīng)t=6 s到達B點進入BC.已知飛行員的質量m=60 kg,g=10 m/s2,求
(1)艦載機水平運動的過程中,飛行員受到的水平力所做功W;
(2)艦載機剛進入BC時,飛行員受到豎直向上的壓力FN多大.
解析:本題考查勻變速直線運動、動能定理、圓周運動.通過對艦載機整個起飛過程的運動分析、受力分析,以及學生的綜合分析能力,體現(xiàn)了科學推理的核心素養(yǎng).國產(chǎn)航母是大國重器,通過本題也能厚植愛國情懷.
(1)艦載機由靜止開始做勻加速直線運動,設其剛進入上翹甲板時的速度為v,則有
=①
根據(jù)動能定理,有
W=mv2-0②
聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù),得
W=7.5×104 J③
(2)設上翹甲板所對應的圓弧半徑為R,根據(jù)幾何關系,有
L2=Rsin θ④
由牛頓第二定律,有
FN-mg=m⑤
聯(lián)立①④⑤式,代入數(shù)據(jù),得
FN=1.1×103 N⑥
答案:(1)7.5×104 J (2)1.1×103 N
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