最新高考物理动能与动能定理练习题及答案
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最新高考物理动能与动能定理练习题及答案
一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理
1.如图所示,质量m =3kg 的小物块以初速度秽v 0=4m/s 水平向右抛出,恰好从A 点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径为R = 3.75m ,B 点是圆弧轨道的最低点,圆弧轨道与水平轨道BD 平滑连接,A 与圆心D 的连线与竖直方向成37︒角,MN 是一段粗糙的水平轨道,小物块与MN 间的动摩擦因数μ=0.1,轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r =0.4m 的半圆弧轨道,C 点是圆弧轨道的最高点,半圆弧轨道与水平轨道BD 在D 点平滑连接。已知重力加速度g =10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。 (1)求小物块经过B 点时对轨道的压力大小;
(2)若MN 的长度为L 0=6m ,求小物块通过C 点时对轨道的压力大小; (3)若小物块恰好能通过C 点,求MN 的长度L 。
【答案】(1)62N (2)60N (3)10m 【解析】 【详解】
(1)物块做平抛运动到A 点时,根据平抛运动的规律有:0cos37A v v ==︒ 解得:04
m /5m /cos370.8
A v v s s =
==︒
小物块经过A 点运动到B 点,根据机械能守恒定律有:
()2211cos3722
A B mv mg R R mv +-︒= 小物块经过B 点时,有:2
B
NB v F mg m R
-= 解得:()232cos3762N B
NB
v F mg m R
=-︒+=
根据牛顿第三定律,小物块对轨道的压力大小是62N (2)小物块由B 点运动到C 点,根据动能定理有:
22011222
C B mgL mg r mv mv μ--⋅=
- 在C 点,由牛顿第二定律得:2
C
NC v F mg m r
+=
代入数据解得:60N NC F =
根据牛顿第三定律,小物块通过C 点时对轨道的压力大小是60N
(3)小物块刚好能通过C 点时,根据22C
v mg m r
=
解得:2100.4m /2m /C v gr s s =
=⨯=
小物块从B 点运动到C 点的过程,根据动能定理有:
22211222
C B mgL mg r mv mv μ--⋅=
- 代入数据解得:L =10m
2.如图所示,粗糙水平桌面上有一轻质弹簧左端固定在A 点,自然状态时其右端位于B 点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP ,其形状为半径R =1.0m 的圆环剪去了左上角120°的圆弧,MN 为其竖直直径,P 点到桌面的竖直距离是h =2.4m 。用质量为m =0.2kg 的物块将弹簧由B 点缓慢压缩至C 点后由静止释放,弹簧在C 点时储存的弹性势能E p =3.2J ,物块飞离桌面后恰好P 点沿切线落入圆轨道。已知物块与桌面间的动摩擦因数
μ=0.4,重力加速度g 值取10m/s 2,不计空气阻力,求∶
(1)物块通过P 点的速度大小;
(2)物块经过轨道最高点M 时对轨道的压力大小; (3)C 、D 两点间的距离;
【答案】(1)8m/s ;(2)4.8N ;(3)2m 【解析】 【分析】 【详解】
(1)通过P 点时,由几何关系可知,速度方向与水平方向夹角为60o ,则
2
2y v gh =
o sin 60y v v
=
整理可得,物块通过P 点的速度
8m/s v =
(2)从P 到M 点的过程中,机械能守恒
22
11=(1cos60)+22
o M mv mgR mv + 在最高点时根据牛顿第二定律
2M
N mv F mg R
+= 整理得
4.8N N F =
根据牛顿第三定律可知,物块对轨道的压力大小为4.8N (3)从D 到P 物块做平抛运动,因此
o cos 604m/s D v v ==
从C 到D 的过程中,根据能量守恒定律
2
12
p D E mgx mv μ=+
C 、
D 两点间的距离
2m x =
3.儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。某弹珠游戏可简化成如图所示的竖直平面内OABCD 透明玻璃管道,管道的半径较小。为研究方便建立平面直角坐标系,O 点为抛物口,下方接一满足方程y 59
=
x 2
的光滑抛物线形状管道OA ;AB 、BC 是半径相同的光滑圆弧管道,CD 是动摩擦因数μ=0.8的粗糙直管道;各部分管道在连接处均相切。A 、B 、C 、D 的横坐标分别为x A =1.20m 、x B =2.00m 、x C =2.65m 、x D =3.40m 。已知,弹珠质量m =100g ,直径略小于管道内径。E 为BC 管道的最高点,在D 处有一反弹膜能无能量损失的反弹弹珠,sin37°=0.6,sin53°=0.8,g =10m/s 2,求:
(1)若要使弹珠不与管道OA 触碰,在O 点抛射速度ν0应该多大;
(2)若要使弹珠第一次到达E 点时对轨道压力等于弹珠重力的3倍,在O 点抛射速度v 0应该多大;
(3)游戏设置3次通过E 点获得最高分,若要获得最高分在O 点抛射速度ν0的范围。 【答案】(1)3m/s (2)2m/s (3)3m/s <ν0<6m/s 【解析】 【详解】 (1)由y 59
=
x 2
得:A 点坐标(1.20m ,0.80m ) 由平抛运动规律得:x A =v 0t ,y A 212
gt =