3.动能定理的应用作业（答案+解析）_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_专项复习_思维导图破解高中物理（导图+PPT课件+逐字稿）

动能定理的应用作业题 作业题目难度分为3档：三星☆☆☆（基础题目） 四星☆☆☆☆（中等题目） 五星☆☆☆☆☆（较难题目） 本套作业题目1-10题为三星,11-16为四星，17-19为五星。 1．下列关于运动物体的合外力、合外力做功和动能变化的关系正确的是（ ） ☆☆☆ A．如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零 B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零 C．物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变化 D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 答案解析：如果物体所受合外力为零,根据功的公式W=Flcosα得知，合外力对物 体做的功一定为零。故A正确；如果合外力做的功为零，但合外力不一定为零， 可能物体的合外力和运动方向垂直而不做功，比如匀速圆周运动。故 B 错误； 物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变。所以做变速运动的物体， 动能可能不变，故C 错误；物体动能不变，根据动能定理得知，合外力不做功， 但合外力不一定为零。故D错误，选 A。 2．关于动能、动能定理，下列说法正确的是（ ） ☆☆☆ A．动能总是正值，但对于不同的参考系，同一物体的动能大小是不同的 B．动能定理只适用于研究做直线运动的物体 C．合力做正功，物体动能可能减小 D．运动物体所受的合外力为零，则物体的动能肯定不变 答案解析：选AD，根据动能的定义式及相对性，A项正确。动能定理既适用于 直线运动，也适用于曲线运动，B 项错误；合力做正功时，动能肯定增加，合力做功为零时，动能肯定不变，C 项错误，D项正确。 3．小球在做匀速圆周运动的过程中一定不会发生变化的是（ ） ☆☆☆ A．速度 B．动能 C．加速度 D．合外力 答案解析：据题意，当小球在做匀速圆周运动时，速度大小不变但速度方向时刻 在改变，故选项 A 错误；动能是标量，只有大小没有方向，小球的动能不变， 选项B 正确；加速度是矢量，加速度大小不变但方向时刻改变，故选项C 错误； 合外力总是指向圆心，大小不变但方向也时刻在改变，故选项 D错误。 4．在光滑的水平面上，用绳子系一小球做半径为 R的匀速圆周运动，若绳子拉 1 力为F，在小球经过 圆周的时间内，F 所做的功为（ ） ☆☆☆ 4 1 A．0 B． RF C．RF D． 2RF 2 答案解析：绳子拉着小球在水平面上做匀速圆周运动，绳子的拉力提供向心力， 1 所以绳子拉力的方向始终与速度方向垂直，不做功，所以在小球经过 圆周的过 4 程中，F 所做的功为0，故A正确。 5.如图所示，在地面上以速度 v 抛出质量为 m的物体，抛出后物体落在比地面 0 低h的海平面上，若以地面为零势能面，且不计空气阻力，则（ ） ☆☆☆ A．物体在海平面的重力势能为 mgh B．重力对物体做的功为零 1 C．物体在海平面上的机械能为 mv 2＋mgh 0 21 D．物体在海平面上的动能为 mv 2＋mgh 0 2 答案解析：以地面为零势能面，海平面低于地面 h,所以物体在海平面上时的重力 势能为-mgh,故A错误.重力做功与路径无关，至于始末位置的高度差有关，抛出 点与海平面的高度差为h,并且重力做正功，所以:整个过程重力对物体做功为mgh, 故B 错误.整个过程机械能守恒，即初未状态的机械能相等，以地面为零势能面， 抛出时的机械能也为 mv 2/2，所以物体在海平面时的机械能也为 mv 2/2，故 C 0 0 错误，D正确。 6.在水平路面上，有一辆以36km/h 行驶的客车，在车厢后座有一位乘客甲，把 一个质量为4kg的行李以相对客车5m/s 的速度抛给前方座位的另一位乘客乙， 则行李的动能是（ ） ☆☆☆ A．500J B．200J C．450J D．900J 1 答案解析：行李相对地面的速度 v＝v ＋v ＝15m/s，所以行李的动能E ＝ mv2 车 相对 k 2 ＝450J，选项 C正确。 7.物体A和B 质量相等，A 置于光滑的水平面上，B 置于粗糙水平面上，开始时 都处于静止状态．在相同的水平力作用下移动相同的距离，则（ ） ☆☆☆ A．力F对A 做功较多，A 的动能较大 B．力F对B 做功较多，B的动能较大 C．力F对A 和B做功相同，A和B 的动能相同 D．力F对A 和B 做功相同，但A的动能较大 答案解析：因为力F及物体位移都相同，所以力F 对A、B 做功相同，但由于 B 受摩擦力的作用，合外力对 B 做的总功小于合外力对 A 做的总功，根据动能定 理知移动相同的距离后，A 的动能较大，故选D。8.某运动员臂长为 l，他将质量为 m 的铅球推出，铅球出手时速度大小为 v，方 向与水平方向成30°角，则该运动员对铅球做的功为（ ） ☆☆☆ 1 1 A. m(gl＋v2) B．mgl＋ mv2 2 2 1 C. mv2 D．mgl＋mv2 2 答案解析：选A.对铅球由动能定理： 1 W－mglsin 30°＝ mv2 2 1 则W＝ m(gl＋v2) 2 故A对。 9.物体沿直线运动的 v-t 关系图象如图所示，已知在第 1 秒内合外力对物体所做 的功为W，则（ ） ☆☆☆ A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为 4W B．从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2W C．从第5秒末到第7秒末合外力做功为 W D．从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W 答案解析：选CD.设物体在第1秒末速度为v，由动能定理可得在第1秒内合外 1 力的功W＝ mv2－0 2 从第1秒末到第3秒末物体的速度不变，所以合外力的功为W ＝0 1 从第3秒末到第5秒末合外力的功为 1 W ＝0－ mv2＝－W 2 2从第5秒末到第7秒末合外力的功为 1 W ＝ m(－v)2－0＝W 3 2 v 第4秒末的速度v ＝ 4 2 所以从第3秒末到第4秒末合外力的功 v 1 1 3 W ＝ m 2 2－ mv2＝－ W 4 2 2 4 故选项C、D正确． 10．如图所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中（容器固定）， 由静止开始自边缘上的一点A滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力为N . 重力加速度为g ，则质点自A滑到B的过程中，摩擦力其所做的功为（ ） ☆☆☆ 1 1 1 1 A． R(N 3mg) B． R(3mgN) C． R(N mg) D． R(N 2mg) 2 2 2 2 v2 1 1 答案解析：在B 点有：N mg m ，得E  mv2   N mg  R，A滑到B R KB 2 2 1 1 的过程中运用动能定理得mgRW  mv2 0，得W  R  N 3mg ，故 A 正 f 2 f 2 确。 11.如图所示，某力 F＝10 N 作用于半径 R＝1 m 的转盘的边缘上，力 F 的大小 保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周这个力 F 做 的总功应为（ ） ☆☆☆☆ A．0J B．20π J C．10J D．20J答案解析：选 B.把圆周分成无限个小元段，每个小元段可认为与力在同一直线 上，故ΔW＝FΔl，则转一周中各个小元段做功的代数和为 W＝F×2πR＝10×2π J ＝20πJ，故 B 正确。 12.在水平面上，有一弯曲的槽道 AB，槽道由半径分别为R/2 和R的两个半圆构 成，现用大小恒为 F 的拉力将一光滑小球从 A 点沿槽道拉至 B 点，若拉力 F 的 方向时刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为（ ） ☆☆☆☆ A．零 B．FR 3 C. πFR D．2πFR 2 答案解析：选 C.虽然拉力方向时刻改变，为变力，但力与运动方向始终一致， R 用微元法，在很小的一段位移内可以将 F 看成恒力，小球的路程为πR＋π ，则 2 3 拉力做的功为 πFR. 2 13.静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F的作用下，沿x轴 方向运动，拉力F随物块所在位置坐标 x 的变化关系如图乙所示，图线为半圆．则 小物块运动到x 处时拉力F 做的功为( ) ☆☆☆☆ 0 1 A．0 B. F x m 0 2 π π C. F x D. x2 m 0 0 4 4 答案解析：选C.由于水平面光滑，所以拉力F即为合外力，F 随位移x的变化图 π π π 象包围的面积即为F 做的功，即W＝ F2＝ x2＝ F x . m 0 m 0 2 8 414.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为 h，空气阻 力的大小恒为F，则从抛出点至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的 f 功为（ ） ☆☆☆☆ A．0 B．－Fh f C．－2Fh D．－4Fh f f 答案解析：选C.上升阶段，空气阻力做功W ＝－Fh 1 f 下落阶段，空气阻力做功W ＝－Fh 2 f 故整个过程中，空气阻力做功W＝W ＋W ＝－2Fh. 1 2 f 15．一个质量为0.3kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s 的速度垂直撞到墙 上，碰撞后小球沿相反方向运动，碰撞后的速度大小与碰撞前相同。则碰撞前后 小球速度变化量的大小v和碰撞过程中墙对小球所做的功W为（ ）☆☆☆☆ A．v=0，W=0 B．v =0，W=10.8J C．v=12m/s，W=0 D．v=12m/s ，W=10.8J 答案解析：规定反弹速度方向为正方向，则△v=v -v =6-（-6）m/s=12m/s．根据 2 1 动能定理得，W  1 mv2  1 mv2  1 0.3  62 62  0．故C 正确，ABD错误．故 2 2 2 1 2 选C。 16.如图所示是蹦床运动员在空中表演的情景。在运动员从最低点开始反弹至即 将与蹦床分离的过程中，蹦床的弹性势能、运动员的重力势能和动能变化情况分 别是（ ） ☆☆☆☆ A．弹性势能减小，动能增大B．重力势能增大、动能先增大后减小 C．弹性势能增大，重力势能增大 D．弹性势能增大，动能先增大后减小 答案解析：据题意，当运动员从最低点开始反弹至即将与蹦床分离的过程中，有 一-个平衡位置,即弹力等于重力，F 弹=mg，这是平衡位置，运动员运动至这个 位置时速度达到最大，即从最低点开始运动员的速度先增加再减小，所以动能也 是先增加后减小，而重力势能一直都在增加,弹性势能一直在减小，故选项B 正 确。 17.空中某点，将三个相同小球以相同的初速度 V 水平抛出、竖直上抛、竖直下 抛，则从抛出到落地，下列说法正确的是（ ） ☆☆☆☆☆ A．落地时的速度相同 B．重力的平均功率相同 C．重力做功相同 D．落地时重力的即时功率相同 答案解析：据题意，三个相同小球以相同速度 v水平抛出、竖直上抛和竖直下抛， 1 1 据动能定理有：mgh mv2  mv 2，不管沿哪个方向最终小球落地时的动能大 2 1 2 小都相同；根据动能公式可知，由于动能相等所以速度的大小也相等，但水平抛 出的小球落地时速度方向与竖直抛出的落地速度方向不相同，选项 A 错误；据  mgh 功率公式可知，平均功率P  ，由于时间不一样，所以平均功率也不相等， t 故选项B 错误；重力做功为：wmgh，由于下落高度相同所以重力做功相同， 故选项 C 正确；水平抛出的小球落地速度方向，与其他两种不同，所以落地即 使功率也不相同，故选项D错误。 18.改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变．下列情况能使汽车 的动能变为原来的2倍的是（ ） ☆☆☆☆☆ A．质量不变，速度变为原来的 2倍 B．速度不变，质量变为原来的 2倍C．质量减半，速度增加为原来的 2倍 D．速度减半，质量变为原来的 4倍 答案解析：根据动能的公式 E =mv2/2 可知，如果质量不变，速度增大到原来 2 倍,根据动能表达式可知动能变为原来的 4倍；故 A错误；如果速度不变，质量 增大到原来 2 倍,根据动能表达式可知动能变为原来的 2 倍；故 B 正确；如果质 量减半，速度增大到原来2倍，根据动能表达式可知动能变为原来的2倍：故C 正确；如果速度减半，质量增大到原来4倍，根据动能表达式可知动能变为原来 的1倍；故D错误;故选BC。 19.物体在合外力作用下做直线运动的vt 图象如图所示，下列表述正确的是 （ ） ☆☆☆☆☆ A．在0~1s 内，物体做加速运动，合外力做负功 B．在1~3s 内，物体做匀速运动，合外力做正功 C．在3~7s 内，合外力做功为零 D．在0~5s 内，速度变化量为零，合力的平均功率为零 答案解析：本题考查动能定理，合外力做的功等于物体动能的变化量，比较初末 动能的大小，就可以确定合外力做正功、负功或不做功。在0~1s 内，速度均匀 增加，动能增加，根据动能定理，合外力做正功，A 错误；在1~3s 内，物体做 匀速运动，动能不变，根据动能定理，合外力做不正功，B 错误；在3~7s 内， 初末速度相等，动能不变，合外力做功为零，C正确；在 0~5s 内，初末速度相 等，动能不变，合外力做功为零，合力的平均功率为零，D正确。故选CD。