8.3 动能和动能定律 同步练 2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

**基本信息** 高中物理人教版必修第二册8.3《动能和动能定律》同步练，通过基础单选、中档多选、综合解答题的三层设计，实现从动能概念理解到定律综合应用的递进，强化能量观念与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层（单选，28分）|动能概念、动能定理基本应用|如第1题辨析合外力与动能变化关系，第2题比较抛体运动落地动能，夯实能量观念| |中档层（多选，18分）|动能定理综合判断、图像分析|如第9题结合动能-位移图像求动摩擦因数，第10题分析牵引力做功，培养科学推理能力| |综合层（解答题，57分）|多过程问题、实际情境应用|如第14题小球轨道运动结合机械能守恒与摩擦力做功，第11题飞机滑行问题，体现模型建构与复杂问题解决|

高中物理人教版必修第二册 第八章《机械能守恒定律》 8.3 动能和动能定律 同步练 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是(　　) A.合外力为零，则合外力做功一定为零 B.合外力做功为零，则合外力一定为零 C.合外力做功越多，则动能一定越大 D.动能不变，则物体合外力一定为零 2．一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的动能(　　) A．上抛球最大 B．下抛球最大 C．平抛球最大 D．一样大 3.一人用力踢质量为1 kg的静止足球，使足球以10 m/s的水平初速度向前滚动，设人踢足球的平均作用力为200 N，足球在水平方向滚动的距离为20 m，则人对足球做的功为(g取10 m/s2)(　　) A．50 J B．200 J C．4 000 J D．6 000 J 4.如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上固定在水平地面上的斜面．设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，重力加速度为g，则从A到C的过程中弹簧弹力做的功是(　　) A．mgh－mv2 B.mv2－mgh C．－mgh D．－(mgh＋mv2) 5.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度．木箱获得的动能一定(　　) A．小于拉力所做的功 B．等于拉力所做的功 C．等于克服摩擦力所做的功 D．大于克服摩擦力所做的功 6.一个质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点缓慢地移动到Q点，OQ与OP的夹角为θ，如图所示，重力加速度为g，则拉力F所做的功为(　　) A．mglcos θ B．mgl(1－cos θ) C．Flcos θ D．Flsin θ 7．如图甲所示为河沙装车过程，可以简化为如图乙所示．已知传送带的速度为2 m/s，h1＝3 m，h2＝4.5 m，g＝10 m/s2，小货车能够装6 t沙子，传送带足够长．则装满一车，传送带大约需要对沙子做的功为(　　) A．1.02×105 J B．9×104 J C．2.82×105 J D．2.7×105 J 2、 多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 8.如图所示，一质量为0.2 kg的小球，在光滑水平面上以4.0 m/s的速度做匀速直线运动，与竖直墙壁碰撞后以原来的速率反向弹回，以碰撞前的速度方向为正方向，则小球与墙壁发生作用的过程中(　　) A.Δv＝8 m/s B.Δv＝－8 m/s C.ΔEk＝1.6 J D.ΔEk＝0 9.质量为1.0 kg的物体以某一水平初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其动能随位移变化的情况如图所示，g取10 m/s2，则下列判断正确的是(　　) A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2 B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 C．物体滑行的总时间为2 s D．物体滑行的总时间为4 s 10.如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机作用带动小车前进。若质量为m的小车在平直的水泥路上行驶，某时刻的速度为v0，从该时刻起小车开始加速，经过时间t前进的距离为s，且速度达到最大值vmax。设这一过程中电动机的输出功率恒为P，小车所受阻力恒为Fμ，那么这段时间内牵引力所做的功为(　　) A．Pt　　　 B．Fμvmaxt C．Fμs D．mv＋Fμs－mv 三、解答题（共计4题，共计57分） 11.（10分）质量m＝6×103 kg的客机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离s＝7.2×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s.求： (1)起飞时飞机的动能是多少？ (2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？ (3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？ 12.（14分）为了安全行车，某司机在平直公路上测试汽车的制动性能。当车速v0＝36 km/h时紧急刹车(可认为车轮不转动)，车轮在公路上划出一道长L＝10 m的刹车痕迹，取g＝10 m/s2。求： (1)车轮与路面间的动摩擦因数μ； (2)若该车以72 km/h的速度在同样路面上行驶，突然发现正前方停着一辆故障车。为避免两车相撞，司机至少应在距故障车多远处采取同样的刹车措施(已知刹车反应时间为Δt＝0.6 s)。 13.（14分）L4级别完全自动化无人驾驶乘用车将批量生产。有关资料检测表明，当无人驾驶车正以20 m/s的速度在平直公路上行驶时，遇到紧急情况需立即刹车(忽略无人驾驶汽车反应时间)。设该车刹车时产生的加速度大小为8 m/s2。 将上述运动简化为匀减速直线运动，直到汽车停下。求在此过程中该无人驾驶汽车：(已知无人驾驶汽车质量为1.8 t) (1)动能如何变化？ (2)前进的距离x是多少？ 14.（19分）如图所示，质量为m的小球由静止自由下落d后，沿竖直面内的固定轨道ABC运动，AB是半径为d的光滑圆弧轨道，BC是直径为d的粗糙半圆弧轨道(B是轨道的最低点)．小球恰能通过圆弧轨道的最高点C.重力加速度为g，不计空气阻力，求： (1)小球运动到B处时对轨道的压力大小(可认为此时小球处在轨道AB上)； (2)小球在BC轨道运动过程中，摩擦力对小球做的功． 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版必修第二册 第八章《机械能守恒定律》 8.3 动能和动能定律 同步练解析版 1、 单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是(　　) A.合外力为零，则合外力做功一定为零 B.合外力做功为零，则合外力一定为零 C.合外力做功越多，则动能一定越大 D.动能不变，则物体合外力一定为零 答案　A 解析　由W＝Fscos α可知，物体所受合外力为零，合外力做功一定为零，但合外力做功为零，可能是α＝90°，故选项A正确，B错误；由动能定理W＝ΔEk可知，合外力做功越多，动能变化量越大，但动能不一定越大。动能不变，合外力做功为零，但物体合外力不一定为零，例如匀速圆周运动，选项C、D错误。 2．一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的动能(　　) A．上抛球最大 B．下抛球最大 C．平抛球最大 D．一样大 答案　D 解析　设阳台离地面的高度为h，根据动能定理得mgh＝Ek－mv02，三个小球质量相同，初速度相同，高度相同，所以三球落地时动能相同，D正确． 3.一人用力踢质量为1 kg的静止足球，使足球以10 m/s的水平初速度向前滚动，设人踢足球的平均作用力为200 N，足球在水平方向滚动的距离为20 m，则人对足球做的功为(g取10 m/s2)(　　) A．50 J B．200 J C．4 000 J D．6 000 J 答案　A 解析　人对足球做功的过程只是在踢球的瞬间，球在地面上滚动的过程中，人不做功，所以人对足球做功的过程就是足球获得动能的过程．根据动能定义Ek＝mv2得，人对足球做的功为50 J，选项A正确． 4.如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上固定在水平地面上的斜面．设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，重力加速度为g，则从A到C的过程中弹簧弹力做的功是(　　) A．mgh－mv2 B.mv2－mgh C．－mgh D．－(mgh＋mv2) 答案　A 解析　由A到C的过程运用动能定理可得－mgh＋W＝0－mv2，所以W＝mgh－mv2，故A正确． 5.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度．木箱获得的动能一定(　　) A．小于拉力所做的功 B．等于拉力所做的功 C．等于克服摩擦力所做的功 D．大于克服摩擦力所做的功 答案　A 解析　由题意知，W拉－W克阻＝ΔEk，则W拉>ΔEk，A项正确，B项错误；W克阻与ΔEk的大小关系不确定，C、D项错误． 6.一个质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点缓慢地移动到Q点，OQ与OP的夹角为θ，如图所示，重力加速度为g，则拉力F所做的功为(　　) A．mglcos θ B．mgl(1－cos θ) C．Flcos θ D．Flsin θ 答案　B 解析　小球缓慢移动，始终处于平衡状态，由平衡条件可知，F＝mgtan θ，θ为轻绳与OP的夹角，随着θ的增大，F也在增大，是一个变化的力，不能直接用功的公式求它所做的功．由于小球缓慢移动，动能保持不变，由动能定理得：－mgl(1－cos θ)＋WF＝0，所以WF＝mgl(1－cos θ)，B正确，A、C、D错误． 7．如图甲所示为河沙装车过程，可以简化为如图乙所示．已知传送带的速度为2 m/s，h1＝3 m，h2＝4.5 m，g＝10 m/s2，小货车能够装6 t沙子，传送带足够长．则装满一车，传送带大约需要对沙子做的功为(　　) A．1.02×105 J B．9×104 J C．2.82×105 J D．2.7×105 J 答案　C 解析　对沙子，由动能定理可知W＋WG＝ΔEk，WG＝－mgh2＝－2.7×105 J，ΔEk＝mv2＝1.2×104 J，解得W＝2.82×105 J，故选C. 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.如图所示，一质量为0.2 kg的小球，在光滑水平面上以4.0 m/s的速度做匀速直线运动，与竖直墙壁碰撞后以原来的速率反向弹回，以碰撞前的速度方向为正方向，则小球与墙壁发生作用的过程中(　　) A.Δv＝8 m/s B.Δv＝－8 m/s C.ΔEk＝1.6 J D.ΔEk＝0 答案　BD 解析　速度的变化量为矢量，Δv＝v′－v＝(－4－4)m/s＝－8 m/s，A错误，B正确；动能的变化量为标量，ΔEk＝mv′2－mv2＝0，C错误，D正确。 9.质量为1.0 kg的物体以某一水平初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其动能随位移变化的情况如图所示，g取10 m/s2，则下列判断正确的是(　　) A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2 B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 C．物体滑行的总时间为2 s D．物体滑行的总时间为4 s 答案　AC 解析　根据动能定理得－μmgs＝ΔEk 解得μ＝0.2，A正确，B错误； 物体的初速度v0＝＝4 m/s 所以物体滑行的总时间为t＝＝2 s C正确，D错误． 10.如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机作用带动小车前进。若质量为m的小车在平直的水泥路上行驶，某时刻的速度为v0，从该时刻起小车开始加速，经过时间t前进的距离为s，且速度达到最大值vmax。设这一过程中电动机的输出功率恒为P，小车所受阻力恒为Fμ，那么这段时间内牵引力所做的功为(　　) A．Pt　　　 B．Fμvmaxt C．Fμs D．mv＋Fμs－mv 答案 ABD　[牵引力的功率恒为P，则牵引力做的功W＝Pt，A正确；当牵引力等于阻力时，小车速度达到最大值，则有P＝Fμvmax，B正确；小车加速阶段牵引力大于阻力，C错误；对小车加速阶段，由动能定理得W－Fμs＝mv－mv，D正确。] 三、解答题（共计4题，共计57分） 11.（10分）质量m＝6×103 kg的客机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离s＝7.2×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s.求： (1)起飞时飞机的动能是多少？ (2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？ (3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？ 答案　(1)1.08×107 J　(2)1.5×104 N (3)9×102 m 解析　(1)飞机起飞时的动能Ek＝mv2 代入数值得Ek＝1.08×107 J. (2)设飞机受到的牵引力为F，由题意知合力为F， 由动能定理得Fs＝Ek－0，代入数值得F＝1.5×104 N. (3)设飞机的滑行距离为s′，滑行过程中受到的平均阻力大小为f，飞机受到的合力为F－f. 由动能定理得(F－f)s′＝Ek－0 解得s′＝9×102 m. 12.（14分）为了安全行车，某司机在平直公路上测试汽车的制动性能。当车速v0＝36 km/h时紧急刹车(可认为车轮不转动)，车轮在公路上划出一道长L＝10 m的刹车痕迹，取g＝10 m/s2。求： (1)车轮与路面间的动摩擦因数μ； (2)若该车以72 km/h的速度在同样路面上行驶，突然发现正前方停着一辆故障车。为避免两车相撞，司机至少应在距故障车多远处采取同样的刹车措施(已知刹车反应时间为Δt＝0.6 s)。 答案　(1)0.5　(2)52 m 解析　(1)v0＝10 m/s，汽车减速， 有－μmgL＝0－mv 代入解得μ＝＝＝0.5。 (2)v＝20 m/s，汽车匀速运动的位移 s1＝vΔt＝20×0.6 m＝12 m 汽车减速过程有－μmgs2＝0－mv 代入数据解得s2＝40 m s＝s1＋s2＝52 m。 13.（14分）L4级别完全自动化无人驾驶乘用车将批量生产。有关资料检测表明，当无人驾驶车正以20 m/s的速度在平直公路上行驶时，遇到紧急情况需立即刹车(忽略无人驾驶汽车反应时间)。设该车刹车时产生的加速度大小为8 m/s2。 将上述运动简化为匀减速直线运动，直到汽车停下。求在此过程中该无人驾驶汽车：(已知无人驾驶汽车质量为1.8 t) (1)动能如何变化？ (2)前进的距离x是多少？ [答案]　(1)减小　(2)25 m [解析]　(1)无人驾驶汽车做匀减速直线运动，其速度不断减小，质量不变，由Ek＝mv2得汽车的动能不断减小。 (2)由牛顿第二定律知受到阻力的大小 f＝ma 解得f＝1.44×104 N 初动能Ek＝mv2 解得Ek＝3.6×105 J 减速过程由动能定理得－fx＝0－Ek 解得x＝25 m。 14.（19分）如图所示，质量为m的小球由静止自由下落d后，沿竖直面内的固定轨道ABC运动，AB是半径为d的光滑圆弧轨道，BC是直径为d的粗糙半圆弧轨道(B是轨道的最低点)．小球恰能通过圆弧轨道的最高点C.重力加速度为g，不计空气阻力，求： (1)小球运动到B处时对轨道的压力大小(可认为此时小球处在轨道AB上)； (2)小球在BC轨道运动过程中，摩擦力对小球做的功． 答案　(1)5mg　(2)－mgd 解析　(1)小球由静止运动到B点的过程， 由动能定理得2mgd＝mv2， 在B点，由牛顿第二定律得FN－mg＝m， 得：FN＝5mg 根据牛顿第三定律：小球在B处对轨道的压力大小FN′＝ FN＝5mg； (2)小球恰能通过C点，则mg＝m. 小球从B运动到C的过程：－mgd＋Wf＝mvC2－mv2，得Wf＝－mgd. 学科网（北京）股份有限公司 $