动能与动能定理、机械能守恒定律 专项训练 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修 第二册

动能与动能定理、机械能守恒定律 学科网（北京）股份有限公司 一、选择题：本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.一辆行驶的汽车质量不变，若速度大小变为原来的4倍，则汽车的动能变为原来的( ) A.2倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍 2.下列情况中，能使物体的动能变为原来两倍的是( ) A.质量加倍，速度减小为原来的一半 B.速度加倍，质量减小为原来的一半 C.质量减半，速度增大为原来的四倍 D.速度减半，质量增大为原来的四倍 3.某同学用200N的力将质量为0.44kg的足球踢出，足球以的初速度沿水平草坪滚出60m后静止，则足球在水平草坪上滚动的过程中克服阻力做的功是( )    A.4.4J B.22J C.132J D.12000J 4.如图所示，固定在水平面上的曲面体部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，部分是粗糙的水平面。今把质量为m的小物块从A点由静止释放，m与部分间的动摩擦因数为，最终小物块静止于之间的D点，则间的距离x随各物理量的变化情况是( ) A.其它量不变，越大x越大 B.其它量不变，R越大x越大 C.其它量不变，m越大x越大 D.其它量不变，m越小x越大 5.物体在外力作用下沿光滑水平地面运动，在物体的速度由v增为2v的过程中，外力做功， 在物体的速度由2v增为3v的过程中，外力做功， 则为( ) A.3∶5 B.2∶3 C.1∶2 D.1∶1 6.下列物体机械能守恒的是( ) A.子弹在穿过木块的过程中 B.火车在进站的过程中 C.匀速上升的气球 D.在光滑水平面上匀速运动的小球 7.如图所示，4个相同的钢球甲、乙、丙、丁自同一高度6h处从各自的四分之一光滑圆弧轨道上滑下，其出口速度均水平向右，出口端所在高度分别为5h、4h、3h、2h。则落地点距O点最远的钢球是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 8.如图，一光滑大圆环固定在竖直平面内，质量为m的小环套在大圆环上，小环从静止开始由大圆环顶端经Q点自由下滑至其底部，Q为竖直线与大圆环的切点。则小环下滑过程中对大圆环的作用力大小( ) A.在Q点最大 B.在Q点最小 C.先减小后增大 D.先增大后减小 9.如图所示，一轻质弹簧的一端固定在光滑斜面的挡板上。物块从图示位置由静止释放，弹簧始终处于弹性限度内。物块与弹簧有相互作用的整个下滑过程中( ) A.挡板对弹簧做负功 B.物块的速度逐渐减小 C.物块在最低点时的加速度最大 D.物块的机械能先增大后减小 10.一质量为m的企鹅以如图所示方向斜向上跳水，它距海面高为h，速度大小为，不计空气阻力，企鹅落水时的速度大小为v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是( ) A.企鹅经过最高点时动能为零 B.若企鹅以同样大小的速度竖直向上起跳，则落水时速度大小不同 C.重力做功为 D.企鹅的速度大小不变，方向不断改变 二、非选择题：本题共4小题，共40分。 11.（8分）磁带、随身听是八九十年代中国人挥之不去的记忆。究其原理其实就是磁带上的磁性颗粒在录音时按音乐特点进行排列，当磁头上的线圈掠过磁带上排列不同的磁性颗粒时会产生变化的感应电流，输出美妙的音乐。某小组同学利用此项原理设计探究外力做功与物体动能变化量的关系。 (1)按图甲所示组装电路，将完全相同的两个磁头分别固定在A、B两点，将已录好音的磁带拼接在一段空白磁带上，顶端与磁头A对齐，跨过滑轮连在小车末端，下端用轻质夹子（质量可忽略）悬挂一质量为m的重物。打开传感器开关，调节斜面倾角，轻轻扰动小车直至两传感器显示电流特性均为图线，播放时长为，则此时小车的运动为___________。 (2)关闭B连接的传感器，取下重物，将小车由之前同一位置静止释放，得到如图b图像，播放时长为，测得小车质量为M，录音部分磁带长度L，当地重力加速度为g，若小车所受合外力做功与其动能变化相等，应满足___________。（用题目所给的物理量写出表达式） (3)此实验中小车所受摩擦力___________（填“会”、“不会”）对实验结果存在影响。请简述你的理由___________。 12.（8分）滑板运动由冲浪运动演变而来，已被列为奥运会正式比赛项目。如图所示，某滑板爱好者从斜坡上距平台高处由静止开始下滑，水平离开A点后越过壕沟落在水平地面的B点，A、B两点高度差，水平距离。已知人与滑板的总质量，取重力加速度，不计空气阻力，求： (1)人与滑板从A点离开时的速度大小； (2)人与滑板从A点运动到B点重力做功的平均功率； (3)人与滑板从斜坡下滑到A点过程克服阻力做的功。 13.（10分）如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角的斜轨道BC平滑连接而成。将质量的小滑块从弧形轨道离地高的M处静止释放。已知滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力，取，，。求： (1)小滑块运动到A点时的速度大小； (2)若滑块运动到D点时对轨道的压力大小为6N，求竖直圆轨道的半径； (3)若，试确定滑块最终停止的位置。 14.（14分）如图所示，倾角为粗糙斜面上一个质量为0.6kg的物块（可视为质点），从高处由静止开始下滑，物块经P点从Q点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点沿切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径，，P、Q之间的距离，物块与斜面及水平面间的动摩擦因数均为，物块到达A点时的速度，取。求： (1)物块做平抛运动的初速度和物块过P点时损失的机械能； (2)物块到达圆弧最高点C时对轨道的压力大小。 参考答案 1.答案：D 解析：动能公式为。质量不变，速度大小变为原来的4倍，即。新动能 因此动能变为原来的16倍。 故选D。 2.答案：B 解析：根据动能的公式可得 A.质量加倍，速度减小为原来的一半，则动能变为原来的一半，选项A错误； B.速度加倍，质量减小为原来的一半，则动能变为原来的2倍，选项B正确； C.质量减半，速度增大为原来的四倍，则动能变为原来的8倍，选项C错误； D.速度减半，质量增大为原来的四倍，则动能不变，选项D错误。 故选B。 3.答案：B 解析： 根据动能定理可得，人对球做的功的大小等于球动能的变化，即 ，所以 B正确， 故选B。 4.答案：B 解析：AB.对物块，由静止释放到最终静止，根据动能定理解得，故A错误，B正确； CD.距离x与物块质量无关，故CD错误。 故选B。 5.答案：A 解析：根据动能定理得 故解得 故A正确，BCD错误。 故选A。 6.答案：D 解析：A.子弹在穿过木块的过程中，系统要克服摩擦阻力做功，机械能减小转化为内能，所以机械能不守恒；故A错误。 B.火车在进站的过程中要制动，阻力做功，机械能不守恒；故B错误。 C.匀速上升的气球动能不变，重力势能增加，则两者之和即机械能增加；故C错误。 D.在光滑水平面上匀速运动的小球，重力和支持力都不做功，动能和重力势能均不变，所以机械能不变；故D正确。 故选D. 7.答案：C 解析：设光滑圆弧轨道的半径为R，钢球从最高点滑到圆弧轨道最低点的过程中，由机械能守恒定律有，钢球从轨道最低点飞出后在空中做平抛运动，有，综合解得，可知当光滑圆弧轨道的半径时，钢球落地点距O点最远，此时出口端离地高度为3h，为丙球，故选C。 8.答案：C 解析：设小环运动轨迹所对应的圆心角为θ（），大圆环的半径为R，大圆环对小环的作用力为F，则由动能定理有，又小环做圆周运动，则有，联立得小环下滑过程中受到大圆环的作用力，则F的大小先减小后增大，且当时F最小，当，即小环在大圆环最低点时F最大，结合牛顿第三定律可知，C正确。 9.答案：C 解析：挡板对弹簧的作用点没有发生位移，故挡板对弹簧做功为0，A错误；下滑过程，物块的速度先增大后减小，当弹簧弹力与物块重力沿斜面的分力相等时速度最大，B错误；物块自接触弹簧至运动到最低点的过程为简谐运动的一部分，由对称性可知在最低点的加速度最大，C正确；物块与弹簧作用过程，弹簧弹性势能一直增大，系统机械能守恒，故物块的机械能一直减小，D错误。 10.答案：C 解析：不计空气阻力，企鹅做斜上抛运动，在最高点时有水平方向的速度，动能不为零，A错误；若企鹅以同样大小的速度竖直向上起跳，由机械能守恒定律知，两种情况落水时速度大小相同，B错误；由动能定理可得重力做的功为，C正确；企鹅做斜上抛运动，速度方向和大小均不断变化，D错误。 11.答案：(1)匀速直线运动 (2) (3)不会；根据之前匀速直线运动时系统受力平衡，去掉m后小车所受合外力应为物块重力mg，与摩擦力无关 解析：（1）若两磁头显示出的电流曲线一致，即速度未发生变化，即匀速直线运动。 （2）撤掉m后，小车合外力做功为mgL，末速度可用求出，则有 （3）根据之前匀速直线运动时系统受力平衡，去掉m后小车所受合外力应为物块重力mg，与摩擦力无关，故此实验中小车所受摩擦力不会对实验结果存在影响。 12.答案：(1) (2) (3)420J 解析：（1）设人与滑板从A点到B点所用的时间为t，根据平抛运动规律，在竖直方向上位移 解得 在水平方向上位移 解得 （2）人与滑板从A点运动到B点重力做功为 平均功率 解得 （3）人与滑板从斜坡下滑过程中，由动能定理 解得 故克服阻力做功为420J 13.答案：(1) (2)0.5m (3)1m 解析：（1）小滑块从M滑动A点过程中，根据动能定理可得 解得 （2）滑块运动到D点，根据牛顿第三定律可知，滑块所受轨道的支持力的大小等于压力的大小，即支持力为6N，根据牛顿第二定律有 滑块从初始位置滑至D点过程中，根据动能定理有 联立解得 （3）滑块在斜面上，由于 则滑块无法停留在斜面上，最终会停止在水平面AB上，设滑块第一次滑上斜面滑行距离为s，则滑块从最初到滑上斜面最高点的过程中，根据动能定理有 解得 则滑块第一次从斜面滑下来到地面的动能为 之后滑块在水平面上滑行返回A点时具有的动能为 则滑块经光滑圆弧后还能回到水平面，设再次返回到水平面上还能继续运动的距离为sʹ，根据动能定理有 解得 即最后滑块停在水平面上A点右侧距A点1m距离处。 14.答案：(1)， (2) 解析：（1）小球到A点的速度沿圆弧切线方向，设小球在Q点的速度为，则有 解得 设小球运动到斜面底端P点的速度为，根据动能定理有 根据能量守恒定律有物块过P点时损失的机械能 代入数据得 （2）A到C的过程中，根据机械能守恒定律有 代入数据得 在C点，根据牛顿第二定律有 代入数据得 由牛顿第三定律得 $