动能定理题型分类及综合练习(可直接用、好题)

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动能定理经典题型总结(打印)

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、合外力做功和动能变化的关系,正确的是(、合外力做功和动能变化的关系,正确的是( 物体在合外力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过程中变化量一定不为零物体在合外力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过程中变化量一定不为零 h HA.重力对物体做功为mgH B.物体的重力势能减少了mg(h+H) C.外力对物体做的总功为零外力对物体做的总功为零D.地面对物体平均阻力大小为mg(h+H)/h 5. 5. 如图所示,一轻弹簧直立于水平地面上,质量为如图所示,一轻弹簧直立于水平地面上,质量为m 的小球从距离弹簧上端B 点h 高处的A 点自由下落,在C 点处小球速度达到最大.x 0表示B 、C 两点之间的距离;E k 表示小球在C 处的动能.若改变高度h ,则下列表示x 0随h 变化的图象和E k 随h 变化的图象中正确的是变化的图象中正确的是( ( )四、能力提升1.(2010·武汉高一检测)一个质量为25 kg 的小孩从高度为3.0 m 的弧形滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0 m/s.取g=10 m/s 2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是(结果正确的是( )A.支持力做功50 J B.克服阻力做功500 J C.重力做功750 J D.合外力做功50 J 2、起重机钢索吊着m=1.0×103 kg 的物体以a=2 m/s 2的加速度竖直向上提升了5 m,钢索对物体的拉力做的功为多少?物体的动能增加了多少?(g 取10 m/s 2)3.如图所示,质量为m 的小车在水平恒力F 推动下,从山坡(粗糙)底部A 处由静止起运动至高为h 的坡顶B ,获得速度为v ,AB 之间的水平距离为s ,重力加速度为g .下列说法正确的是( ) A .小车克服重力所做的功是mghB .合外力对小车做的功是12m v 2C .推力对小车做的功是12m v 2+mghD .阻力对小车做的功是12m v 2+mgh -Fs 4.一个木块静止于光滑水平面上,现有一个水平飞来的子弹射入此木块并深入2 2 cm cm 而相对于木块静止,同时间内木块被带动前移了1 cm ,则子弹损失的动能、木块获得动能以及子弹和木块共同损失的动能三者之比为( ) A .3∶1∶2 B .3∶2∶1 C .2∶1∶3 D .2∶3∶1 5. 一个质量为m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平力F 作用下,从平衡位置P 很缓慢地移动到Q 点,如图所示,则力F 所做的功为所做的功为 ( )A .q cos mglB .q sin FlC .)cos 1(q -mglD .)cos 1(q -Fl6. 汽车在平直的公路上从静止开始做匀加速运动,当汽车速度达到v m 时关闭发动机,汽车继续滑行了一段时间后停止运动,其运动的速度如图3所示。

动能定理典型分类例题经典题型

动能定理典型分类例题经典题型

动能定理典型分类例题经典题型动能定理典型分类例题模型一:水平面问题1.两个质量相同的物体在水平面上以相同的初动能滑动,最终都静止,它们滑行的距离相同。

2.两个质量相同的物体在水平面上以相同的初速度滑动,最终都静止,它们滑行的距离相同。

3.一个质量为1kg的物体在不光滑的水平面上静止,施加水平外力F=2N使其滑行5m,然后撤去外力F,求物体还能滑多远。

答案为1.95m。

4.一个质量为1kg的物体在不光滑的水平面上静止,施加斜向上与水平面成37度的外力F=2N使其滑行5m,然后撤去水平外力F,求物体还能滑多远。

答案为0.98m。

5.一辆汽车在滑动摩擦系数为0.7的路面上行驶,刹车后轮子只滑动不滚动,从刹车开始到汽车停下来,汽车前进12m。

求刹车前汽车的行驶速度。

答案为10.95m/s。

6.一个质量为M的列车沿水平直线轨道以速度V匀速前进,末节车厢质量为m,在中途脱节,司机发觉时,机车已行驶L的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力。

设运动的阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的。

当列车的两部分都停止时,它们的距离为L×m/(M+m)。

模型二:斜面问题基础1.一个质量为2kg的物体在沿斜面方向拉力F=40N的作用下从静止出发沿倾角为37度的斜面上滑,物体与斜面的摩擦系数为0.40,求物体在斜面上滑行5m时的速度。

答案为6.31m/s。

基础2.一个质量为2kg的物体在水平力F=40N的作用下从静止出发沿倾角为37度的斜面上滑,物体与斜面的摩擦系数为0.40,求物体在斜面上滑行5m时的速度。

答案为6.31m/s。

基础3.一个物体以某一速度从斜面底沿斜面上滑,当它滑行4m后速度变为零,然后再下滑到斜面底。

已知斜面长5m,高3m,物体和斜面间的摩擦系数μ=0.25.求物体开始上滑时的速度及物体返回到斜面底时的速度。

答案为3.46m/s和6.71m/s。

典型例题1.一个质量为m的木块以v=10m/s初速度沿倾角为30度的斜面上滑,物体与斜面的摩擦系数为0.2,求物体在斜面上滑行5m时的速度。

高中物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题(含答案)

高中物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题(含答案)

高中物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.一辆汽车发动机的额定功率P =200kW ,若其总质量为m =103kg ,在水平路面上行驶时,汽车以加速度a 1=5m/s 2从静止开始匀加速运动能够持续的最大时间为t 1=4s ,然后保持恒定的功率继续加速t 2=14s 达到最大速度。

设汽车行驶过程中受到的阻力恒定,取g =10m/s 2.求:(1)汽车所能达到的最大速度;(2)汽车从启动至到达最大速度的过程中运动的位移。

【答案】(1)40m/s ;(2)480m 【解析】 【分析】 【详解】(1)汽车匀加速结束时的速度11120m /s v a t ==由P=Fv 可知,匀加速结束时汽车的牵引力11F Pv ==1×104N 由牛顿第二定律得11F f ma -=解得f =5000N汽车速度最大时做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可知, 此时汽车的牵引力F=f =5000N由P Fv =可知,汽车的最大速度:v=P PF f==40m/s (2)汽车匀加速运动的位移x 1=1140m 2v t = 对汽车,由动能定理得2112102F x Pt fs mv =--+解得s =480m2.如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB 底端与半径R=0.4 m 的光滑半圆轨道BC 平滑相连,O 点为轨道圆心,BC 为圆轨道直径且处于竖直方向,A 、C 两点等高.质量m=1 kg 的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O 点等高的D 点,g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;(2)要使滑块能到达C 点,求滑块从A 点沿斜面滑下时初速度v 0的最小值;(3)若滑块离开C 点的速度为4 m/s ,求滑块从C 点飞出至落到斜面上所经历的时间. 【答案】(1)0.375(2)3/m s (3)0.2s 【解析】试题分析:⑴滑块在整个运动过程中,受重力mg 、接触面的弹力N 和斜面的摩擦力f 作用,弹力始终不做功,因此在滑块由A 运动至D 的过程中,根据动能定理有:mgR -μmgcos37°2sin 37R︒=0-0 解得:μ=0.375⑵滑块要能通过最高点C ,则在C 点所受圆轨道的弹力N 需满足:N≥0 ①在C 点时,根据牛顿第二定律有:mg +N =2Cv m R② 在滑块由A 运动至C 的过程中,根据动能定理有:-μmgcos37°2sin 37R ︒=212C mv -2012mv ③ 由①②③式联立解得滑块从A 点沿斜面滑下时的初速度v 0需满足:v 03gR =23 即v 0的最小值为:v 0min =3⑶滑块从C 点离开后将做平抛运动,根据平抛运动规律可知,在水平方向上的位移为:x =vt ④在竖直方向的位移为:y =212gt ⑤ 根据图中几何关系有:tan37°=2R yx-⑥ 由④⑤⑥式联立解得:t =0.2s考点:本题主要考查了牛顿第二定律、平抛运动规律、动能定理的应用问题,属于中档题.3.如图所示,轨道ABC 被竖直地固定在水平桌面上,A 距水平地面高H =0.75m ,C 距水平地面高h =0.45m 。

最新高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

最新高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

最新高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,半径为R =1 m ,内径很小的粗糙半圆管竖直放置,一直径略小于半圆管内径、质量为m =1 kg 的小球,在水平恒力F =25017N 的作用下由静止沿光滑水平面从A 点运动到B 点,A 、B 间的距离x =175m ,当小球运动到B 点时撤去外力F ,小球经半圆管道运动到最高点C ,此时球对外轨的压力F N =2.6mg ,然后垂直打在倾角为θ=45°的斜面上(g =10 m/s 2).求:(1)小球在B 点时的速度的大小; (2)小球在C 点时的速度的大小;(3)小球由B 到C 的过程中克服摩擦力做的功; (4)D 点距地面的高度.【答案】(1)10 m/s (2)6 m/s (3)12 J (4)0.2 m 【解析】 【分析】对AB 段,运用动能定理求小球在B 点的速度的大小;小球在C 点时,由重力和轨道对球的压力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求小球在C 点的速度的大小;小球由B 到C 的过程,运用动能定理求克服摩擦力做的功;小球离开C 点后做平抛运动,由平抛运动的规律和几何知识结合求D 点距地面的高度. 【详解】(1)小球从A 到B 过程,由动能定理得:212B Fx mv = 解得:v B =10 m/s(2)在C 点,由牛顿第二定律得mg +F N =2c v m R又据题有:F N =2.6mg 解得:v C =6 m/s.(3)由B 到C 的过程,由动能定理得:-mg ·2R -W f =221122c B mv mv - 解得克服摩擦力做的功:W f =12 J(4)设小球从C 点到打在斜面上经历的时间为t ,D 点距地面的高度为h , 则在竖直方向上有:2R -h =12gt 2由小球垂直打在斜面上可知:cgtv=tan 45°联立解得:h=0.2 m【点睛】本题关键是对小球在最高点处时受力分析,然后根据向心力公式和牛顿第二定律求出平抛的初速度,最后根据平抛运动的分位移公式列式求解.2.如图所示,AB是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道,下端B点与水平直轨道相切.一个小物块自A点由静止开始沿轨道下滑,已知轨道半径为R=0.2m,小物块的质量为m=0.1kg,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2.求:(1)小物块在B点时受到的圆弧轨道的支持力大小;(2)小物块在水平面上滑动的最大距离.【答案】(1)3N (2)0.4m【解析】(1)由机械能守恒定律,得在B点联立以上两式得F N=3mg=3×0.1×10N=3N.(2)设小物块在水平面上滑动的最大距离为l,对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR-μmgl=0,代入数据得【点睛】解决本题的关键知道只有重力做功,机械能守恒,掌握运用机械能守恒定律以及动能定理进行解题.3.如图所示,光滑圆弧的半径为80cm,一质量为1.0kg的物体由A处从静止开始下滑到B点,然后又沿水平面前进3m,到达C点停止。

高考物理动能与动能定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高考物理动能与动能定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高考物理动能与动能定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.某游乐场拟推出一个新型滑草娱乐项目,简化模型如图所示。

游客乘坐的滑草车(两者的总质量为60kg ),从倾角为53θ=︒的光滑直轨道AC 上的B 点由静止开始下滑,到达C 点后进入半径为5m R =,圆心角为53θ=︒的圆弧形光滑轨道CD ,过D 点后滑入倾角为α(α可以在075α︒剟范围内调节)、动摩擦因数为3μ=的足够长的草地轨道DE 。

已知D 点处有一小段光滑圆弧与其相连,不计滑草车在D 处的能量损失,B 点到C 点的距离为0=10m L ,10m/s g =。

求:(1)滑草车经过轨道D 点时对轨道D 点的压力大小;(2)滑草车第一次沿草地轨道DE 向上滑行的时间与α的关系式;(3)α取不同值时,写出滑草车在斜面上克服摩擦所做的功与tan α的关系式。

【答案】(1)3000N ;(2)3sin cos 32t αα=⎛⎫+ ⎪⎝⎭;(3)见解析 【解析】【分析】【详解】(1)根据几何关系可知CD 间的高度差()CD 1cos532m H R =-︒=从B 到D 点,由动能定理得()20CD D 1sin 5302mg L H mv ︒+=- 解得D 102m/s v =对D 点,设滑草车受到的支持力D F ,由牛顿第二定律2D D v F mg m R-= 解得D 3000N F =由牛顿第三定律得,滑草车对轨道的压力为3000N 。

(2)滑草车在草地轨道DE 向上运动时,受到的合外力为sin cos F mg mg αμα=+合由牛顿第二定律得,向上运动的加速度大小为sin cos F a g g mαμα==+合 因此滑草车第一次在草地轨道DE 向上运动的时间为 D sin cos v t g g αμα=+ 代入数据解得t =⎝⎭(3)选取小车运动方向为正方向。

①当0α=时,滑草车沿轨道DE 水平向右运动,对全程使用动能定理可得[]01sin (1cos )+=00f mg L R W θθ+--代入数据解得16000J f W =-故当0α=时,滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为6000J W =克1②当030α<≤︒时,则sin cos g g αμα≤滑草车在草地轨道DE 向上运动后最终会静止在DE 轨道上,向上运动的距离为2D 22(sin cos )v x g g αμα=+ 摩擦力做功为22cos f W mg x μα=-⋅联立解得2f W = 故当030α<≤︒时,滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为2W =克 ③当3075α︒<≤︒时sin cos g g αμα>滑草车在草地轨道DE 向上运动后仍会下滑,若干次来回运动后最终停在D 处。

高考物理动能定理的综合应用的技巧及练习题及练习题(含答案)

高考物理动能定理的综合应用的技巧及练习题及练习题(含答案)

高考物理动能定理的综合应用的技巧及练习题及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,人骑摩托车做腾跃特技表演,以1.0m/s 的初速度沿曲面冲上高0.8m 、顶部水平的高台,若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW 行驶,经过1.2s 到达平台顶部,然后离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A 点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A 、B 为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R =1.0m ,人和车的总质量为180kg ,特技表演的全过程中不计一切阻力(计算中取g =10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:(1)人和车到达顶部平台的速度v ;(2)从平台飞出到A 点,人和车运动的水平距离x ; (3)圆弧对应圆心角θ;(4)人和车运动到圆弧轨道最低点O 时对轨道的压力. 【答案】(1)3m/s (2)1.2m (3)106°(4)7.74×103N 【解析】 【分析】 【详解】(1)由动能定理可知:221011Pt mgH mv 22mv -=- v =3m/s (2)由2221H gt ,s vt 2==可得:2H s v 1.2m g== (3)摩托车落至A 点时,其竖直方向的分速度y 2v gt 4m /s ==设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α,则4tan 3yv v α==,即α=53° 所以θ=2α=106° (4)在摩托车由最高点飞出落至O 点的过程中,由机械能守恒定律可得:2211mg[H R(1cos )]mv mv 22α'+-=-在O点:2v N mg mR -=所以N=7740N由牛顿第三定律可知,人和车在最低点O时对轨道的压力为7740N2.一个平板小车置于光滑水平面上,其右端恰好和一个光滑圆弧轨道AB的底端等高对接,如图所示.已知小车质量M=3.0kg,长L=2.06m,圆弧轨道半径R=0.8m.现将一质量m=1.0kg的小滑块,由轨道顶端A点无初速释放,滑块滑到B端后冲上小车.滑块与小车上表面间的动摩擦因数.(取g=10m/s2)试求:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;(2)小车运动1.5s时,车右端距轨道B端的距离;(3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能.【答案】(1)30 N(2)1 m(3)6 J【解析】(1)滑块从A端下滑到B端,由动能定理得(1分)在B点由牛顿第二定律得(2分)解得轨道对滑块的支持力N (1分)(2)滑块滑上小车后,由牛顿第二定律对滑块:,得m/s2 (1分)对小车:,得m/s2 (1分)设经时间t后两者达到共同速度,则有(1分)解得s (1分)由于s<1.5s,故1s后小车和滑块一起匀速运动,速度v="1" m/s (1分)因此,1.5s时小车右端距轨道B端的距离为m (1分)(3)滑块相对小车滑动的距离为m (2分)所以产生的内能J (1分)3.在某电视台举办的冲关游戏中,AB是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道,半径R=1.6m,BC是长度为L1=3m的水平传送带,CD是长度为L2=3.6m水平粗糙轨道,AB、CD 轨道与传送带平滑连接,参赛者抱紧滑板从A处由静止下滑,参赛者和滑板可视为质点,参赛者质量m=60kg ,滑板质量可忽略.已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为μ1=0.4、μ2=0.5,g 取10m/s 2.求:(1)参赛者运动到圆弧轨道B 处对轨道的压力;(2)若参赛者恰好能运动至D 点,求传送带运转速率及方向; (3)在第(2)问中,传送带由于传送参赛者多消耗的电能.【答案】(1)1200N ,方向竖直向下(2)顺时针运转,v=6m/s (3)720J 【解析】(1) 对参赛者:A 到B 过程,由动能定理 mgR(1-cos 60°)=12m 2B v 解得v B =4m /s在B 处,由牛顿第二定律N B -mg =m 2Bv R解得N B =2mg =1 200N根据牛顿第三定律:参赛者对轨道的压力 N′B =N B =1 200N ,方向竖直向下. (2) C 到D 过程,由动能定理-μ2mgL 2=0-12m 2C v 解得v C =6m /sB 到C 过程,由牛顿第二定律μ1mg =ma 解得a =4m /s 2(2分) 参赛者加速至v C 历时t =C Bv v a-=0.5s 位移x 1=2B Cv v +t =2.5m <L 1 参赛者从B 到C 先匀加速后匀速,传送带顺时针运转,速率v =6m /s . (3) 0.5s 内传送带位移x 2=vt =3m 参赛者与传送带的相对位移Δx =x 2-x 1=0.5m 传送带由于传送参赛者多消耗的电能 E =μ1mg Δx +12m 2C v -12m 2B v =720J .4.如图所示,半径为R 的圆管BCD 竖直放置,一可视为质点的质量为m 的小球以某一初速度从A 点水平抛出,恰好从B 点沿切线方向进入圆管,到达圆管最高点D 后水平射出.已知小球在D 点对管下壁压力大小为12mg ,且A 、D 两点在同一水平线上,BC 弧对应的圆心角θ=60°,不计空气阻力.求:(1)小球在A 点初速度的大小; (2)小球在D 点角速度的大小;(3)小球在圆管内运动过程中克服阻力做的功. 【答案】gR 2gR(3)14mgR【解析】 【分析】(1)根据几何关系求出平抛运动下降的高度,从而求出竖直方向上的分速度,根据运动的合成和分解求出初速度的大小.(2)根据向心力公式求出小球在D 点的速度,从而求解小球在D 点角速度. (3)对A 到D 全程运用动能定理,求出小球在圆管中运动时克服阻力做的功. 【详解】(1)小球从A 到B ,竖直方向: v y 2=2gR(1+cos 60°) 解得v y 3gR 在B 点:v 0=60y v tan gR(2)在D 点,由向心力公式得mg-12mg =2Dmv R解得v D 2gRω=D v R 2gR(3)从A 到D 全过程由动能定理:-W 克=12mv D 2-12mv 02 解得W 克=14mgR. 【点睛】本题综合考查了平抛运动和圆周运动的基础知识,难度不大,关键搞清平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,以及圆周运动向心力的来源.5.如图所示,倾角 θ=30°的斜面足够长,上有间距 d =0.9 m 的 P 、Q 两点,Q 点以上斜面光滑,Q 点以下粗糙。

高考物理动能定理的综合应用解题技巧分析及练习题(含答案)

高考物理动能定理的综合应用解题技巧分析及练习题(含答案)

高考物理动能定理的综合应用解题技巧分析及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.由相同材料的细杆搭成的轨道如图所示,其中细杆AB 、BC 、CD 、DE 、EF ……长均为 1.5m L =,细杆OA 和其他细杆与水平面的夹角都为()37sin370.6,cos370.8β︒︒︒===,一个可看成质点的小环套在细杆OA 上从图中离轨道最低点的竖直高度 1.32m h =处由静止释放,小环与细杆的动摩擦因数都为0.2μ=,最大静摩擦力等于相同压力下的滑动摩擦力,在两细杆交接处都用短小曲杆相连,不计动能损失,使小环能顺利地经过,重力加速度g 取210m /s ,求: (1)小环在细杆OA 上运动的时间t ; (2)小环运动的总路程s ; (3)小环最终停止的位置。

【答案】(1)1s ;(2)8.25m ;(3)最终停在A 点 【解析】 【分析】 【详解】(1)因为sin cos mg mg βμβ>,故小环不能静止在细杆上,小环下滑的加速度为2sin cos 4.4m/s mg mg a mβμβ-==设物体与A 点之间的距离为0L ,由几何关系可得0 2.2m sin37hL ︒== 设物体从静止运动到A 所用的时间为t ,由2012L at =,得 1s t =(2)从物体开始运动到最终停下的过程中,设总路程为s ,由动能定理得cos3700mgh mgs μ︒=--代入数据解得s =8.25m(3)假设物体能依次到达B 点、D 点,由动能定理有201(sin37)cos37()2B mg h L mg L L mv μ︒︒+=-- 解得20B v <说明小环到不了B 点,最终停在A 点处2.小明同学根据上海迪士尼乐园游戏项目“创极速光轮”设计了如图所示的轨道。

一条带有竖直圆轨道的长轨道固定在水平面上,底端分别与两侧的直轨道相切,其中轨道AQ 段粗糙、长为L 0=6.0m ,QNP 部分视为光滑,圆轨道半径R =0.2m ,P 点右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.5m 。

高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)

高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)

高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为θ=60°、长为L 1=23m的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与长为L 2=32m 的水平轨道BC 相连,然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道上D 处,如图所示.现将一个小球从距A 点高为h =0.9m 的水平台面上以一定的初速度v 0水平弹出,到A 点时小球的速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小球与AB 和BC 间的动摩擦因数均为μ=3,g 取10m/s 2.(1)求小球初速度v 0的大小; (2)求小球滑过C 点时的速率v C ;(3)要使小球不离开轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件? 【答案】(16m/s (2)6m/s (3)0<R ≤1.08m 【解析】试题分析:(1)小球开始时做平抛运动:v y 2=2gh代入数据解得:22100.932/y v gh m s =⨯⨯==A 点:60y x v tan v ︒=得:032/6/603yx v v v s m s tan ==︒== (2)从水平抛出到C 点的过程中,由动能定理得:()2211201122C mg h L sin mgL cos mgL mv mv θμθμ+---=代入数据解得:36/C v m s =(3)小球刚刚过最高点时,重力提供向心力,则:21mv mg R =22111 222C mv mgR mv += 代入数据解得R 1=1.08 m当小球刚能到达与圆心等高时2212C mv mgR = 代入数据解得R 2=2.7 m当圆轨道与AB 相切时R 3=BC•tan 60°=1.5 m 即圆轨道的半径不能超过1.5 m综上所述,要使小球不离开轨道,R 应该满足的条件是 0<R≤1.08 m . 考点:平抛运动;动能定理2.如图,I 、II 为极限运动中的两部分赛道,其中I 的AB 部分为竖直平面内半径为R 的14光滑圆弧赛道,最低点B 的切线水平; II 上CD 为倾角为30°的斜面,最低点C 处于B 点的正下方,B 、C 两点距离也等于R.质量为m 的极限运动员(可视为质点)从AB 上P 点处由静止开始滑下,恰好垂直CD 落到斜面上.求:(1) 极限运动员落到CD 上的位置与C 的距离; (2)极限运动员通过B 点时对圆弧轨道的压力; (3)P 点与B 点的高度差.【答案】(1)45R (2)75mg ,竖直向下(3)15R【解析】 【详解】(1)设极限运动员在B 点的速度为v 0,落在CD 上的位置与C 的距离为x ,速度大小为v ,在空中运动的时间为t ,则xcos300=v 0t R-xsin300=12gt 2 0tan 30v gt =解得x=0.8R(2)由(1)可得:025v gR =通过B 点时轨道对极限运动员的支持力大小为F N20N v F mg m R-=极限运动员对轨道的压力大小为F N ′,则F N ′=F N , 解得'75N F mg =,方向竖直向下; (3) P 点与B 点的高度差为h,则mgh=12mv 02解得h=R/53.质量为m =0.5kg 、可视为质点的小滑块,从光滑斜面上高h 0=0.6m 的A 点由静止开始自由滑下。

物理动能定理的综合应用题20套(带答案)

物理动能定理的综合应用题20套(带答案)

物理动能定理的综合应用题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.为了备战2022年北京冬奥会,一名滑雪运动员在倾角θ=30°的山坡滑道上进行训练,运动员及装备的总质量m=70 kg.滑道与水平地面平滑连接,如图所示.他从滑道上由静止开始匀加速下滑,经过t=5s到达坡底,滑下的路程 x=50 m.滑雪运动员到达坡底后又在水平面上滑行了一段距离后静止.运动员视为质点,重力加速度g=10m/s2,求:(1)滑雪运动员沿山坡下滑时的加速度大小a;(2)滑雪运动员沿山坡下滑过程中受到的阻力大小f;(3)滑雪运动员在全过程中克服阻力做的功W f.【答案】(1)4m/s2(2)f = 70N (3)1.75×104J【解析】【分析】(1)运动员沿山坡下滑时做初速度为零的匀加速直线运动,已知时间和位移,根据匀变速直线运动的位移时间公式求出下滑的加速度.(2)对运动员进行受力分析,根据牛顿第二定律求出下滑过程中受到的阻力大小.(3)对全过程,根据动能定理求滑雪运动员克服阻力做的功.【详解】(1)根据匀变速直线运动规律得:x=1at22解得:a=4m/s2(2)运动员受力如图,根据牛顿第二定律得:mgsinθ-f=ma解得:f=70N(3)全程应用动能定理,得:mgxsinθ-W f =0解得:W f =1.75×104J【点睛】解决本题的关键要掌握两种求功的方法,对于恒力可运用功的计算公式求.对于变力可根据动能定理求功.2.为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为θ=60°、长为L 1=23m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与长为L 2=32m 的水平轨道BC 相连,然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道上D 处,如图所示.现将一个小球从距A 点高为h =0.9m 的水平台面上以一定的初速度v 0水平弹出,到A 点时小球的速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小球与AB 和BC 间的动摩擦因数均为μ=33,g 取10m/s 2.(1)求小球初速度v 0的大小; (2)求小球滑过C 点时的速率v C ;(3)要使小球不离开轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件? 【答案】(16m/s (2)6m/s (3)0<R ≤1.08m 【解析】试题分析:(1)小球开始时做平抛运动:v y 2=2gh代入数据解得:22100.932/y v gh m s =⨯⨯==A 点:60y x v tan v ︒=得:032/6/603yx v v v s m s tan ==︒== (2)从水平抛出到C 点的过程中,由动能定理得:()2211201122C mg h L sin mgL cos mgL mv mv θμθμ+---=代入数据解得:36/C v m s =(3)小球刚刚过最高点时,重力提供向心力,则:21mv mg R =22111 222C mv mgR mv += 代入数据解得R 1=1.08 m当小球刚能到达与圆心等高时2212C mv mgR = 代入数据解得R 2=2.7 m当圆轨道与AB 相切时R 3=BC•tan 60°=1.5 m 即圆轨道的半径不能超过1.5 m综上所述,要使小球不离开轨道,R 应该满足的条件是 0<R≤1.08 m . 考点:平抛运动;动能定理3.如图所示,AB是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道,下端B点与水平直轨道相切.一个小物块自A点由静止开始沿轨道下滑,已知轨道半径为R=0.2m,小物块的质量为m=0.1kg,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2.求:(1)小物块在B点时受到的圆弧轨道的支持力大小;(2)小物块在水平面上滑动的最大距离.【答案】(1)3N (2)0.4m【解析】(1)由机械能守恒定律,得在B点联立以上两式得F N=3mg=3×0.1×10N=3N.(2)设小物块在水平面上滑动的最大距离为l,对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR-μmgl=0,代入数据得【点睛】解决本题的关键知道只有重力做功,机械能守恒,掌握运用机械能守恒定律以及动能定理进行解题.4.某滑沙场的示意图如图所示,某旅游者乘滑沙橇从A点由静止开始滑下,最后停在水平沙面上的C点.设滑沙橇和沙面间的动摩擦因数处处相同,斜面和水平面连接处可认为是圆滑的,滑沙者保持一定姿势坐在滑沙橇上不动,若测得AC间水平距离为x,A点高为h,求滑沙橇与沙面间的动摩擦因数μ.【答案】h/x【解析】【分析】对A到C的全过程运用动能定理,抓住动能的变化量为零,结合动能定理求出滑沙橇与沙面间的动摩擦因数.【详解】设斜面的倾角为θ,对全过程运用动能定理得,因为,则有,解得.【点睛】本题考查了动能定理的基本运用,运用动能定理解题关键选择好研究的过程,分析过程中有哪些力做功,再结合动能定理进行求解,本题也可以结合动力学知识进行求解.5.如图所示,倾斜轨道AB 的倾角为37°,CD 、EF 轨道水平,AB 与CD 通过光滑圆弧管道BC 连接,CD 右端与竖直光滑圆周轨道相连.小球可以从D 进入该轨道,沿轨道内侧运动,从E 滑出该轨道进入EF 水平轨道.小球由静止从A 点释放,已知AB 长为5R ,CD 长为R ,重力加速度为g ,小球与斜轨AB 及水平轨道CD 、EF 的动摩擦因数均为0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,圆弧管道BC 入口B 与出口C 的高度差为l.8R .求:(在运算中,根号中的数值无需算出)(1)小球滑到斜面底端C 时速度的大小. (2)小球刚到C 时对轨道的作用力.(3)要使小球在运动过程中不脱离轨道,竖直圆周轨道的半径R /应该满足什么条件? 【答案】(1285gR(2)6.6mg ,竖直向下(3)0.92R R '≤ 【解析】试题分析:(1)设小球到达C 点时速度为v ,a 球从A 运动至C 过程,由动能定理有0021(5sin 37 1.8)cos3752c mg R R mg R mv μ+-⋅=(2分) 可得 5.6c v gR 1分)(2)小球沿BC 轨道做圆周运动,设在C 点时轨道对球的作用力为N ,由牛顿第二定律2c v N mg m r-=, (2分) 其中r 满足 r+r·sin530=1.8R (1分) 联立上式可得:N=6.6mg (1分)由牛顿第三定律可得,球对轨道的作用力为6.6mg ,方向竖直向下. (1分) (3)要使小球不脱离轨道,有两种情况:情况一:小球能滑过圆周轨道最高点,进入EF 轨道.则小球b 在最高点P 应满足2P v m mg R '≥(1分) 小球从C 直到P 点过程,由动能定理,有2211222P c mgR mg R mv mv μ--'⋅=-(1分) 可得230.9225R R R ='≤(1分) 情况二:小球上滑至四分之一圆轨道的Q 点时,速度减为零,然后滑回D .则由动能定理有2102c mgR mg R mv μ--⋅='-(1分)2.3R R '≥(1分)若 2.5R R '=,由上面分析可知,小球必定滑回D ,设其能向左滑过DC 轨道,并沿CB 运动到达B 点,在B 点的速度为v B ,,则由能量守恒定律有22111.8222c B mv mv mg R mgR μ=+⋅+(1分) 由⑤⑨式,可得0B v =(1分)故知,小球不能滑回倾斜轨道AB ,小球将在两圆轨道之间做往返运动,小球将停在CD 轨道上的某处.设小球在CD 轨道上运动的总路程为S ,则由能量守恒定律,有212c mv mgS μ=(1分) 由⑤⑩两式,可得 S=5.6R (1分)所以知,b 球将停在D 点左侧,距D 点0.6R 处. (1分)考点:本题考查圆周运动、动能定理的应用,意在考查学生的综合能力.6.如图所示,质量m =2.0×10-4 kg 、电荷量q =1.0×10-6 C 的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E1的匀强电场中.取g =10 m/s 2. (1)求匀强电场的电场强度 E1的大小和方向;(2)在t =0时刻,匀强电场强度大小突然变为E2=4.0×103N/C ,且方向不变.求在t =0.20 s 时间内电场力做的功;(3)在t =0.20 s 时刻突然撤掉第(2)问中的电场,求带电微粒回到出发点时的动能.【答案】(1)2.0×103N/C ,方向向上 (2)8.0×10-4J (3)8.0×10-4J 【解析】 【详解】(1)设电场强度为E ,则:Eq mg =,代入数据解得:4362.01010/ 2.010/1010mg E N C N C q --⨯⨯===⨯⨯,方向向上 (2)在0t =时刻,电场强度突然变化为:32 4.010/E N C =⨯,设微粒的加速度为a ,在0.20t s =时间内上升高度为h ,电场力做功为W ,则:21qE mg ma -=解得:2110/a m s =根据:2112h a t =,解得:0.20=h m 电场力做功:428.010J W qE h -==⨯(3)设在0.20t s =时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v ,回到出发点时的动能为k E ,则:v at =,212k E mgh mv =+解得:48.010J k E -=⨯7.如图所示,ABC 是一条长L =10m 的绝缘水平轨道,固定在离水平地面高h =1.25m 处,A 、C 为端点,B 为中点,轨道BC 处在方向竖直向上,大小E =5×105N/C 的匀强电场中,一质量m =0.5kg ,电荷量q =+1.0×10-5C 的可视为质点的滑块以初速度v 0=6m/s 在轨道上自A 点开始向右运动,经B 点进入电场,从C 点离开电场,已知滑块与轨道间动摩擦因数μ=0.2,g 取10m/s 2。

高中物理动能与动能定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

高中物理动能与动能定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

高中物理动能与动能定理常有题型及答题技巧及练习题( 含答案 ) 及分析 (1)一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.以下图,两物块A、 B 并排静置于高h=0.80m 的圆滑水平桌面上,物块的质量均为M=0.60kg .一颗质量m=0.10kg的子弹 C 以v0=100m/s的水平速度从左面射入A,子弹射穿A 后接着射入 B 并留在 B 中,此时A、 B 都没有走开桌面.已知物块 A 的长度为0.27m, A 走开桌面后,落地址到桌边的水平距离s=2.0m.设子弹在物块A、 B 中穿行时遇到的阻力大小相等,g 取10m/s 2. (平抛过程中物块当作质点)求:(1)物块 A 和物块 B 走开桌面时速度的大小分别是多少;(2)子弹在物块 B 中打入的深度;(3)若使子弹在物块 B 中穿行时物块 B 未走开桌面,则物块 B 到桌边的最小初始距离.【答案】( 1) 5m/s ;10m/s ;( 2)L B 3.5 10 2 m (3)2.5 102m【分析】【剖析】【详解】试题剖析: (1)子弹射穿物块 A 后, A 以速度 v A沿桌面水平向右匀速运动,走开桌面后做平抛运动:h 1gt 2解得:t=0.40s 2A 走开桌边的速度v A s,解得: v A=5.0m/s t设子弹射入物块 B 后,子弹与 B 的共同速度为v B,子弹与两物块作用过程系统动量守恒:mv0 Mv A ( M m)v BB 走开桌边的速度v =10m/sB(2)设子弹走开 A 时的速度为v1,子弹与物块 A 作用过程系统动量守恒:mv0mv12Mv Av1=40m/s子弹在物块 B 中穿行的过程中,由能量守恒fL 1Mv21 mv21(M m)v2①B2A212B 子弹在物块 A 中穿行的过程中,由能量守恒fL A 1mv021mv121( M M )v A2②222由①② 解得 L B 3.5 10 2 m(3)子弹在物块A 中穿行过程中,物块A 在水平桌面上的位移为s 1,由动能定理:fs1(MM )v 2 0 ③1 2A子弹在物块 B 中穿行过程中,物块 B 在水平桌面上的位移为s 2,由动能定理fs 21Mv B21Mv A 2 ④22由②③④解得物块 B 到桌边的最小距离为: s min s 1 s 2 ,解得: s min2.5 10 2 m考点:平抛运动;动量守恒定律;能量守恒定律.2. 以下图,在娱乐节目中,一质量为 m =60 kg 的选手以 v 0= 7 m/s 的水平速度抓住竖直绳下端的抓手开始摇动,当绳摆到与竖直方向夹角 θ= 37°时,选手松开抓手,放手后的上升过程中选手水平速度保持不变,运动到水平传递带左端A 时速度恰巧水平,并在传递带上滑行,传递带以 v =2 m/s 匀速向右运动.已知绳索的悬挂点到抓手的距离为 L = 6 m ,传 送带两头点 A 、B 间的距离 s = 7 m ,选手与传递带间的动摩擦因数为μ= 0.2 ,若把选手看成质点,且不考虑空气阻力和绳的质量.(g = 10 m/s 2, sin 37 = 0°.6, cos 37 =°0.8)求:(1)选手松开抓手时的速度大小; (2)选手在传递带上从A 运动到B 的时间;(3)选手在传递带上战胜摩擦力做的功. 【答案】 (1)5 m/s (2)3 s (3)360 J【分析】试题剖析:( 1)设选手松开抓手时的速度为 v 1,则- mg (L - Lcos θ)= mv 12 - mv 0 2,v 1= 5m/s(2)设选手松开抓手时的水平速度为 v 2, v 2= v 1cos θ①选手在传递带上减速过程中a =- μg ② v = v 2+ at 1③④匀速运动的时间 t 2, s - x 1= vt 2⑤选手在传递带上的运动时间 t = t 1+ t 2⑥联立 ①②③④⑤⑥ 得: t = 3s(3)由动能定理得W f = mv 2- mv 22,解得: W f =- 360J故战胜摩擦力做功为360J .考点:动能定理的应用3.以下图,竖直平面内有一固定的圆滑轨道ABCD AB是足够长的水平轨道,B端,此中与半径为 R 的圆滑半圆轨道 BCD 光滑相切连结,半圆的直径BD 竖直, C 点与圆心 O 等高.现有一质量为 m 的小球 Q 静止在 B 点,另一质量为 2m 的小球 P 沿轨道 AB 向右匀速运动并与Q 发生对心碰撞,碰撞后瞬时小球 Q 对半圆轨道 B 点的压力大小为自己重力的 7 倍,碰撞后小球P 恰巧抵达 C 点.重力加快度为 g.(1)求碰撞前小球P 的速度大小;(2)求小球Q 走开半圆轨道后落回水平面上的地点与 B 点之间的距离;(3)若只调理圆滑半圆轨道 BCD半径大小,求小球 Q 走开半圆轨道 D 点后落回水平面上的地点与 B 点之间的距离最大时,所对应的轨道半径是多少?【答案】(1)(2)(3)【分析】【剖析】【详解】设小球 Q 在 B 处的支持力为;碰后小球 Q 的速度为,小球 P 的速度为;碰前小球 P 的速度为;小球 Q 抵达 D 点的速度为 .(1)由牛顿第三定律得小球Q 在 B 点碰后小球Q 在 B 点由牛顿第二定律得:碰后小球P 恰巧到 C 点,由动能定理得:P、Q 对心碰撞,由动量守恒得:联立解得 :(2)小球 Q 从 B 到 D 的过程中,由动能定理得:解得,所以小球Q 能够抵达 D 点由平抛运动规律有:联立解得(3)联立解得 :当时 x 有最大值所以【点睛】解决此题时要抓住弹簧的形变量相等时弹性势能相等这一隐含的条件,正确剖析能量是怎样转变,分段运用能量守恒定律列式是重点.4.以下图,斜面高为h,水平面上D、C 两点距离为L。

高考物理动能定理的综合应用题20套(带答案)含解析

高考物理动能定理的综合应用题20套(带答案)含解析

高考物理动能定理的综合应用题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,半径2R m =的四分之一粗糙圆弧轨道AB 置于竖直平面内,轨道的B 端切线水平,且距水平地面高度为h =1.25m ,现将一质量m =0.2kg 的小滑块从A 点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B 点以5/v m s =的速度水平飞出(g 取210/m s ).求:(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功; (2)小滑块经过B 点时对圆轨道的压力大小; (3)小滑块着地时的速度大小.【答案】(1) 1.5f W J = (2) 4.5N F N = (3)152/v m s = 【解析】 【分析】 【详解】(1)滑块在圆弧轨道受重力、支持力和摩擦力作用,由动能定理mgR -W f =12mv 2W f =1.5J(2)由牛顿第二定律可知:2N v F mg m R-=解得:4.5N F N =(3)小球离开圆弧后做平抛运动根据动能定理可知:22111m m 22mgh v v =-解得:152m/s v =2.如图所示,竖直平面内的轨道由直轨道AB 和圆弧轨道BC 组成,直轨道AB 和圆弧轨道BC 平滑连接,小球从斜面上A 点由静止开始滑下,滑到斜面底端后又滑上一个半径为=0.4m R 的圆轨道;(1)若接触面均光滑,小球刚好能滑到圆轨道的最高点C ,求斜面高h ;(2)若已知小球质量m =0.1kg ,斜面高h =2m ,小球运动到C 点时对轨道压力为mg ,求全过程中摩擦阻力做的功.【答案】(1)1m ;(2) -0.8J ; 【解析】 【详解】(1)小球刚好到达C 点,重力提供向心力,由牛顿第二定律得:2v mg m R=从A 到C 过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:()2122mg h R mv -=, 解得:2.5 2.50.4m 1m h R ==⨯=;(2)在C 点,由牛顿第二定律得:2Cv mg mg m R+=,从A 到C 过程,由动能定理得:()21202f C mgh R W mv -+=-, 解得:0.8J f W =-;3.某电视娱乐节目装置可简化为如图所示模型.倾角θ=37°的斜面底端与水平传送带平滑接触,传送带BC 长L =6m ,始终以v 0=6m/s 的速度顺时针运动.将一个质量m =1kg 的物块由距斜面底端高度h 1=5.4m 的A 点静止滑下,物块通过B 点时速度的大小不变.物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为μ1=0.5、μ2=0.2,传送带上表面距地面的高度H =5m ,g 取10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.⑴求物块由A点运动到C点的时间;⑵若把物块从距斜面底端高度h2=2.4m处静止释放,求物块落地点到C点的水平距离;⑶求物块距斜面底端高度满足什么条件时,将物块静止释放均落到地面上的同一点D.【答案】⑴4s;⑵6m;⑶1.8m≤h≤9.0m【解析】试题分析:(1)A到B过程:根据牛顿第二定律mgsinθ﹣μ1mgcosθ=ma1,代入数据解得,t 1=3s.所以滑到B点的速度:v B=a1t1=2×3m/s=6m/s,物块在传送带上匀速运动到C,所以物块由A到C的时间:t=t1+t2=3s+1s=4s(2)斜面上由根据动能定理.解得v=4m/s<6m/s,设物块在传送带先做匀加速运动达v0,运动位移为x,则:,,x=5m<6m所以物体先做匀加速直线运动后和皮带一起匀速运动,离开C点做平抛运动s=v 0t0,H=解得 s=6m.(3)因物块每次均抛到同一点D,由平抛知识知:物块到达C点时速度必须有v C=v0①当离传送带高度为h3时物块进入传送带后一直匀加速运动,则:,解得h3=1.8m②当离传送带高度为h4时物块进入传送带后一直匀减速运动,h4=9.0m所以当离传送带高度在1.8m~9.0m的范围内均能满足要求即1.8m≤h≤9.0m4.如图所示,半径为R的圆管BCD竖直放置,一可视为质点的质量为m的小球以某一初速度从A点水平抛出,恰好从B点沿切线方向进入圆管,到达圆管最高点D后水平射出.已知小球在D点对管下壁压力大小为12mg,且A、D两点在同一水平线上,BC弧对应的圆心角θ=60°,不计空气阻力.求:(1)小球在A 点初速度的大小; (2)小球在D 点角速度的大小;(3)小球在圆管内运动过程中克服阻力做的功.【答案】(3)14mgR【解析】 【分析】(1)根据几何关系求出平抛运动下降的高度,从而求出竖直方向上的分速度,根据运动的合成和分解求出初速度的大小.(2)根据向心力公式求出小球在D 点的速度,从而求解小球在D 点角速度. (3)对A 到D 全程运用动能定理,求出小球在圆管中运动时克服阻力做的功. 【详解】(1)小球从A 到B ,竖直方向: v y 2=2gR(1+cos 60°)解得v y在B 点:v 0=60y v tan(2)在D 点,由向心力公式得mg-12mg =2Dmv R解得v Dω=D v R (3)从A 到D 全过程由动能定理:-W 克=12mv D 2-12mv 02 解得W 克=14mgR. 【点睛】本题综合考查了平抛运动和圆周运动的基础知识,难度不大,关键搞清平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,以及圆周运动向心力的来源.5.如图,图象所反映的物理情景是:物体以大小不变的初速度v 0沿木板滑动,若木板倾角θ不同,物体沿木板上滑的距离S 也不同,便可得出图示的S -θ图象.问: (1)物体初速度v 0的大小.(2)木板是否粗糙?若粗糙,则动摩擦因数μ为多少? (3)物体运动中有否最大加速度以及它发生在什么地方?【答案】(1)017.3m /s v = (2)0.75μ= (3)最大加速度点坐标()53,12m sθ︒'==【解析】 【分析】 【详解】(1)当θ=90º时,物体做竖直上抛运动,根据速度位移公式可知:01210317.3m /s v gs ===(2)当θ=0º时,根据动能定理得,201mg 2s mv μ=,解得:203000.75221020v gs μ===⨯⨯(3)加速度cos sin 3cos sin cos sin 4mg mg a g g g mμθθμθθθθ+⎛⎫==+=+ ⎪⎝⎭得到,当θ=53º时,α有极大值2m 12.5m /s a = ,由动能定理得,20102mv mas '-= ,所以12m s '= 所以最大加速度点坐标()53,12m s θ︒'==6.质量为2kg 的物体,在竖直平面内高h = 1m 的光滑弧形轨道A 点,以v =4m/s 的初速度沿轨道滑下,并进入BC 轨道,如图所示。

高考物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析

高考物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析

高考物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,半径2R m =的四分之一粗糙圆弧轨道AB 置于竖直平面内,轨道的B 端切线水平,且距水平地面高度为h =1.25m ,现将一质量m =0.2kg 的小滑块从A 点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B 点以5/v m s =的速度水平飞出(g 取210/m s ).求:(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功; (2)小滑块经过B 点时对圆轨道的压力大小; (3)小滑块着地时的速度大小.【答案】(1) 1.5f W J = (2) 4.5N F N = (3)152/v m s = 【解析】 【分析】 【详解】(1)滑块在圆弧轨道受重力、支持力和摩擦力作用,由动能定理mgR -W f =12mv 2W f =1.5J(2)由牛顿第二定律可知:2N v F mg m R-=解得:4.5N F N =(3)小球离开圆弧后做平抛运动根据动能定理可知:22111m m 22mgh v v =-解得:152m/s v =2.某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53°,长为L 1=7.5m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC 相连,然后在C 处连接一个竖直的光滑圆轨道.如图所示.高为h =0.8m 光滑的平台上有一根轻质弹簧,一端被固定在左面的墙上,另一端通过一个可视为质点的质量m =1kg 的小球压紧弹簧,现由静止释放小球,小球离开台面时已离开弹簧,到达A 点时速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与AB 间的动摩擦因数为μ=0.5,g 取10m/s 2,sin53°=0.8.求:(1)弹簧被压缩时的弹性势能; (2)小球到达C 点时速度v C 的大小;(3)小球进入圆轨道后,要使其不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件. 【答案】(1)4.5J ;(2)10m/s ;(3)R ≥5m 或0<R ≤2m 。

高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.北京老山自行车赛场采用的是250m 椭圆赛道,赛道宽度为7.6m 。

赛道形如马鞍形,由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成,圆弧段倾角为45°(可以认为赛道直线段是水平的,圆弧段中线与直线段处于同一高度)。

比赛用车采用最新材料制成,质量为9kg 。

已知直线段赛道每条长80m ,圆弧段内侧半径为14.4m ,运动员质量为61kg 。

求: (1)运动员在圆弧段内侧以12m/s 的速度骑行时,运动员和自行车整体的向心力为多大;(2)运动员在圆弧段内侧骑行时,若自行车所受的侧向摩擦力恰为零,则自行车对赛道的压力多大;(3)若运动员从直线段的中点出发,以恒定的动力92N 向前骑行,并恰好以12m/s 的速度进入圆弧段内侧赛道,求此过程中运动员和自行车克服阻力做的功。

(只在赛道直线段给自行车施加动力)。

【答案】(1)700N;(2)2;(3)521J 【解析】 【分析】 【详解】(1)运动员和自行车整体的向心力F n =2(m)M v R+解得F n =700N(2)自行车所受支持力为()cos45NM m g F +=︒解得F N 2N根据牛顿第三定律可知F 压=F N 2N(3)从出发点到进入内侧赛道运用动能定理可得W F -W f 克+mgh =212mv W F =2FL h =1cos 452d o =1.9m W f 克=521J2.如图所示,AB 是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道,下端B 点与水平直轨道相切.一个小物块自A 点由静止开始沿轨道下滑,已知轨道半径为R =0.2m ,小物块的质量为m =0.1kg ,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g 取10m/s 2.求:(1)小物块在B 点时受到的圆弧轨道的支持力大小; (2)小物块在水平面上滑动的最大距离. 【答案】(1)3N (2)0.4m 【解析】(1)由机械能守恒定律,得在B 点联立以上两式得F N =3mg =3×0.1×10N =3N. (2)设小物块在水平面上滑动的最大距离为l ,对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR -μmgl =0, 代入数据得【点睛】解决本题的关键知道只有重力做功,机械能守恒,掌握运用机械能守恒定律以及动能定理进行解题.3.我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.如图1-所示,质量m =60 kg 的运动员从长直助滑道AB 的A 处由静止开始以加速度a =3.6 m/s 2匀加速滑下,到达助滑道末端B 时速度v B =24 m/s ,A 与B 的竖直高度差H =48 m .为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C 处附近是一段以O 为圆心的圆弧.助滑道末端B 与滑道最低点C 的高度差h =5 m ,运动员在B 、C 间运动时阻力做功W =-1530 J ,g 取10 m/s 2.(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力F f的大小;(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大?【答案】(1)144 N (2)12.5 m【解析】试题分析:(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动,设AB的长度为x,斜面的倾角为α,则有v B2=2ax根据牛顿第二定律得mgsinα﹣F f=ma 又sinα=H x由以上三式联立解得 F f=144N(2)设运动员到达C点时的速度为v C,在由B到达C的过程中,由动能定理有mgh+W=12mv C2-12mv B2设运动员在C点所受的支持力为F N,由牛顿第二定律得 F N﹣mg=m2 C v R由运动员能承受的最大压力为其所受重力的6倍,即有 F N=6mg 联立解得 R=12.5m考点:牛顿第二定律;动能定理【名师点睛】本题中运动员先做匀加速运动,后做圆周运动,是牛顿第二定律、运动学公式、动能定理和向心力的综合应用,要知道圆周运动向心力的来源,涉及力在空间的效果,可考虑动能定理.4.如图光滑水平导轨AB的左端有一压缩的弹簧,弹簧左端固定,右端前放一个质量为m=1kg的物块(可视为质点),物块与弹簧不粘连,B点与水平传送带的左端刚好平齐接触,传送带的长度BC的长为L=6m,沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s匀速转动.CD为光滑的水平轨道,C点与传送带的右端刚好平齐接触,DE是竖直放置的半径为R=0.4m的光滑半圆轨道,DE与CD相切于D点.已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2.(1)若释放弹簧,物块离开弹簧,滑上传送带刚好能到达C 点,求弹簧储存的弹性势能p E ;(2)若释放弹簧,物块离开弹簧,滑上传送带能够通过C 点,并经过圆弧轨道DE ,从其最高点E 飞出,最终落在CD 上距D 点的距离为x =1.2m 处(CD 长大于1.2m ),求物块通过E 点时受到的压力大小;(3)满足(2)条件时,求物块通过传送带的过程中产生的热能. 【答案】(1)p 12J E =(2)N =12.5N (3)Q =16J 【解析】 【详解】(1)由动量定理知:2102mgL mv μ-=-由能量守恒定律知:2p 12E mv =解得:p 12J E =(2)由平抛运动知:竖直方向:2122y R gt == 水平方向:E x v t =在E 点,由牛顿第二定律知:2E v N mg m R+=解得:N =12.5N(3)从D 到E ,由动能定理知:2211222D E mg R mv mv -⋅=- 解得:5m /s D v =从B 到D ,由动能定理知221122D B mv mg v L m μ--= 解得:7m /s B v =对物块2B Dv v L t +=解得:t =1s ;621m 8m s L vt ∆=+=+⨯=相对由能量守恒定律知:mgL Q s μ=⋅∆相对 解得:Q =16J5.如图所示,质量m =2.0×10-4 kg 、电荷量q =1.0×10-6 C 的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E1的匀强电场中.取g =10 m/s 2. (1)求匀强电场的电场强度 E1的大小和方向;(2)在t =0时刻,匀强电场强度大小突然变为E2=4.0×103N/C ,且方向不变.求在t =0.20 s 时间内电场力做的功;(3)在t =0.20 s 时刻突然撤掉第(2)问中的电场,求带电微粒回到出发点时的动能.【答案】(1)2.0×103N/C ,方向向上 (2)8.0×10-4J (3)8.0×10-4J【解析】 【详解】(1)设电场强度为E ,则:Eq mg =,代入数据解得:4362.01010/ 2.010/1010mg E N C N C q --⨯⨯===⨯⨯,方向向上 (2)在0t =时刻,电场强度突然变化为:32 4.010/E N C =⨯,设微粒的加速度为a ,在0.20t s =时间内上升高度为h ,电场力做功为W ,则:21qE mg ma -=解得:2110/a m s =根据:2112h a t =,解得:0.20=h m 电场力做功:428.010J W qE h -==⨯(3)设在0.20t s =时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v ,回到出发点时的动能为k E ,则:v at =,212k E mgh mv =+解得:48.010J k E -=⨯6.如图的竖直平面内,一小物块(视为质点)从H =10m 高处,由静止开始沿光滑弯曲轨道AB 进入半径R =4m 的光滑竖直圆环内侧,弯曲轨道AB 在B 点与圆环轨道平滑相接。

物理动能与动能定理题20套(带答案)

物理动能与动能定理题20套(带答案)

(2)若滑块在 A 点以 v0=lm/s 的初速度沿斜面下滑,最终停止于 B 点,求 μ 的取值范围。
【答案】(1) t
3 3
s;(2)
1 32
3 4

3
13 16

【解析】
【分析】
【详解】
(1)设滑块从点 A 运动到点 B 的过程中,加速度大小为 a ,运动时间为 t ,则由牛顿第二
定律和运动学公式得
(1)当细线与水平杆的夹角为 β( 90 )时,A 的速度为多大?
(2)从开始运动到 A 获得最大速度的过程中,绳拉力对 A 做了多少功?
【答案】(1) vA
2gh 1 cos2
1
sin
1 sin
;(2)WT
mg
h sin
h
【解析】
【详解】
(2)A、B 的系统机械能守恒
EP减 EK加
(1)圆弧轨道的半径 (2)小球滑到 B 点时对轨道的压力. 【答案】(1)圆弧轨道的半径是 5m. (2)小球滑到 B 点时对轨道的压力为 6N,方向竖直向下. 【解析】
(1)小球由 B 到 D 做平抛运动,有:h= 1 gt2 2
x=vBt
解得: vB x
g 4 2h
10 10m / s 2 0.8
mg sin ma
s 1 at2 2
解得 t 3 s 3
(2)滑块最终停在 B 点,有两种可能:
①滑块恰好能从 A 下滑到 B ,设动摩擦因数为 1 ,由动能定律得:
mg sin
s 1mg cos
s
0
1 2
mv02
解得
1
13 16
②滑块在斜面 AB 和水平地面间多次反复运动,最终停止于 B 点,当滑块恰好能返回 A

动能定理专题复习(考点+题型+专题练习)

动能定理专题复习(考点+题型+专题练习)

21222121mv mv W -=21222121E mv mv W k -=∆=动能和动能定理第1步:讲基础一、动能:1、定义:物体由于运动而具有的能量叫动能.2、表达式:221mv E k =3、物理意义:动能是描述物体运动状态的物理量,是标量。

4、 单位:焦耳( J ) 二、动能定理: >1、内容:合力对物体所做的总功等于物体动能的变化。

2、表达式:第2步:学技巧一、对动能定理的进一步理解 力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,即 。

1、式中的W ,是力对物体所做的总功,可理解为各个外力所做功的代数和,也可以理解为合力所做的功。

2、式中的k E ∆,是物体动能的变化,是指做功过程的末动能减去初动能。

3、动能定理的研究对象一般是单一物体,或者是可以看成单一物体的物体系。

4、动能定理表达式是一个标量式,不能在某个方向上应用动能定理。

&二、常用应用动能定理的几种情况1、动能定理适用于恒力、变力、直线、曲线运动。

2、动能定理是标量式,不涉及方向问题。

在不涉及加速度和时间的问题时,可优先考虑动能定理。

3、对于求解多个过程的问题可全程考虑,从而避开考虑每个运动过程的具体细节。

具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。

(注意动能损失:例3和例4比较)4、变力做功问题。

在某些问题中,由于力F 大小的变化或方向的改变,不能直接由αcos Fl W =来求变力F 所做的功,此时可由其做功的效果——动能的变化来求变力F 所做的功。

三、经典例题 例1、(课本例题)一架喷气式飞机,质量m=5×103 kg ,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =×102m时,达到起飞速度v=60m/s ,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的倍(k=,求飞机受到的牵引力. 分析: 研究对象:飞机研究过程:从静止→起飞(V=60m/s )适用公式:动能定理:2022121mv mv W -=合表达式:=-S f F )(221mv得到牵引力:Nkmg S mv F 42108.12⨯=+=例2、将质量m=2kg 的一块石头从离地面H=2m 高处由静止开始释放,落入泥潭并陷入泥中h=5cm 深处,不计空气阻力,求泥对石头的平均阻力。

高考物理动能定理的综合应用题20套(带答案)及解析

高考物理动能定理的综合应用题20套(带答案)及解析

高考物理动能定理的综合应用题20套(带答案)及解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.一辆汽车发动机的额定功率P =200kW ,若其总质量为m =103kg ,在水平路面上行驶时,汽车以加速度a 1=5m/s 2从静止开始匀加速运动能够持续的最大时间为t 1=4s ,然后保持恒定的功率继续加速t 2=14s 达到最大速度。

设汽车行驶过程中受到的阻力恒定,取g =10m/s 2.求:(1)汽车所能达到的最大速度;(2)汽车从启动至到达最大速度的过程中运动的位移。

【答案】(1)40m/s ;(2)480m 【解析】 【分析】 【详解】(1)汽车匀加速结束时的速度11120m /s v a t ==由P=Fv 可知,匀加速结束时汽车的牵引力11F Pv ==1×104N 由牛顿第二定律得11F f ma -=解得f =5000N汽车速度最大时做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可知, 此时汽车的牵引力F=f =5000N由P Fv =可知,汽车的最大速度:v=P PF f==40m/s (2)汽车匀加速运动的位移x 1=1140m 2v t = 对汽车,由动能定理得2112102F x Pt fs mv =--+解得s =480m2.某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53°,长为L 1=7.5m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC 相连,然后在C 处连接一个竖直的光滑圆轨道.如图所示.高为h =0.8m 光滑的平台上有一根轻质弹簧,一端被固定在左面的墙上,另一端通过一个可视为质点的质量m =1kg 的小球压紧弹簧,现由静止释放小球,小球离开台面时已离开弹簧,到达A 点时速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与AB 间的动摩擦因数为μ=0.5,g 取10m/s 2,sin53°=0.8.求:(1)弹簧被压缩时的弹性势能; (2)小球到达C 点时速度v C 的大小;(3)小球进入圆轨道后,要使其不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件. 【答案】(1)4.5J ;(2)10m/s ;(3)R ≥5m 或0<R ≤2m 。

高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,人骑摩托车做腾跃特技表演,以1.0m/s 的初速度沿曲面冲上高0.8m 、顶部水平的高台,若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW 行驶,经过1.2s 到达平台顶部,然后离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A 点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A 、B 为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R =1.0m ,人和车的总质量为180kg ,特技表演的全过程中不计一切阻力(计算中取g =10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:(1)人和车到达顶部平台的速度v ;(2)从平台飞出到A 点,人和车运动的水平距离x ; (3)圆弧对应圆心角θ;(4)人和车运动到圆弧轨道最低点O 时对轨道的压力. 【答案】(1)3m/s (2)1.2m (3)106°(4)7.74×103N 【解析】 【分析】 【详解】(1)由动能定理可知:221011Pt mgH mv 22mv -=- v =3m/s (2)由2221H gt ,s vt 2==可得:2H s v 1.2m g== (3)摩托车落至A 点时,其竖直方向的分速度y 2v gt 4m /s ==设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α,则4tan 3yv v α==,即α=53° 所以θ=2α=106° (4)在摩托车由最高点飞出落至O 点的过程中,由机械能守恒定律可得:2211mg[H R(1cos )]mv mv 22α'+-=-在O 点:2v N mg m R-= 所以N =7740N由牛顿第三定律可知,人和车在最低点O 时对轨道的压力为7740N2.如图所示,AC 为光滑的水平桌面,轻弹簧的一端固定在A 端的竖直墙壁上.质量1m kg =的小物块将弹簧的另一端压缩到B 点,之后由静止释放,离开弹簧后从C 点水平飞出,恰好从D 点以10/D v m s =的速度沿切线方向进入竖直面内的光滑圆弧轨道(DEF 小物体与轨道间无碰撞).O 为圆弧轨道的圆心,E 为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道的半径1R m =,60DOE ∠=o ,37.EOF ∠=o小物块运动到F 点后,冲上足够长的斜面FG ,斜面FG 与圆轨道相切于F 点,小物体与斜面间的动摩擦因数0.5.sin370.6μ==o ,cos370.8=o ,取210/.g m s =不计空气阻力.求:(1)弹簧最初具有的弹性势能;(2)小物块第一次到达圆弧轨道的E 点时对圆弧轨道的压力大小;(3)判断小物块沿斜面FG 第一次返回圆弧轨道后能否回到圆弧轨道的D 点?若能,求解小物块回到D 点的速度;若不能,求解经过足够长的时间后小物块通过圆弧轨道最低点E 的速度大小.【答案】()11?.25J ;()2 30N ;()3 2/m s . 【解析】 【分析】 【详解】(1)设小物块在C 点的速度为C v ,则在D 点有:C D v v cos60o=设弹簧最初具有的弹性势能为p E ,则:2P C 1E mv 2= 代入数据联立解得:p E 1.25J =;()2设小物块在E 点的速度为E v ,则从D 到E 的过程中有:()22E D 11mgR 1cos60mv mv 22-=-o 设在E 点,圆轨道对小物块的支持力为N ,则有:2E v N mg R-=代入数据解得:E v 25m /s =,N 30N =由牛顿第三定律可知,小物块到达圆轨道的E 点时对圆轨道的压力为30 N ;()3设小物体沿斜面FG 上滑的最大距离为x ,从E 到最大距离的过程中有:()()2E 1mgR 1cos37mgsin37μmgcos37x 0mv 2o o o ---+=-小物体第一次沿斜面上滑并返回F 的过程克服摩擦力做的功为f W ,则f W 2x μmgcos37=o小物体在D 点的动能为KD E ,则:2KD D 1E mv 2=代入数据解得:x 0.8m =,f W 6.4J =,KD E 5J = 因为KD f E W <,故小物体不能返回D 点.小物体最终将在F 点与关于过圆轨道圆心的竖直线对称的点之间做往复运动,小物体的机械能守恒,设最终在最低点的速度为Em v ,则有:()2Em 1mgR 1cos37mv 2-=o 代入数据解得:Em v 2m /s =答:()1弹簧最初具有的弹性势能为1.25J ;()2小物块第一次到达圆弧轨道的E 点时对圆弧轨道的压力大小是30 N ;()3小物块沿斜面FG 第一次返回圆弧轨道后不能回到圆弧轨道的D 点.经过足够长的时间后小物块通过圆弧轨道最低点E 的速度大小为2 m /s . 【点睛】(1)物块离开C 点后做平抛运动,由D 点沿圆轨道切线方向进入圆轨道,知道了到达D 点的速度方向,将D 点的速度分解为水平方向和竖直方向,根据角度关系求出水平分速度,即离开C 点时的速度,再研究弹簧释放的过程,由机械能守恒定律求弹簧最初具有的弹性势能;()2物块从D 到E ,运用机械能守恒定律求出通过E 点的速度,在E 点,由牛顿定律和向心力知识结合求物块对轨道的压力;()3假设物块能回到D 点,对物块从A 到返回D 点的整个过程,运用动能定理求出D 点的速度,再作出判断,最后由机械能守恒定律求出最低点的速度.3.某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53°,长为L 1=7.5m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC 相连,然后在C 处连接一个竖直的光滑圆轨道.如图所示.高为h =0.8m 光滑的平台上有一根轻质弹簧,一端被固定在左面的墙上,另一端通过一个可视为质点的质量m =1kg 的小球压紧弹簧,现由静止释放小球,小球离开台面时已离开弹簧,到达A 点时速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与AB 间的动摩擦因数为μ=0.5,g 取10m/s 2,sin53°=0.8.求:(1)弹簧被压缩时的弹性势能; (2)小球到达C 点时速度v C 的大小;(3)小球进入圆轨道后,要使其不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件. 【答案】(1)4.5J ;(2)10m/s ;(3)R ≥5m 或0<R ≤2m 。

高中物理动能定理的综合应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高中物理动能定理的综合应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高中物理动能定理的综合应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.小明同学根据上海迪士尼乐园游戏项目“创极速光轮”设计了如图所示的轨道。

一条带有竖直圆轨道的长轨道固定在水平面上,底端分别与两侧的直轨道相切,其中轨道AQ 段粗糙、长为L 0=6.0m ,QNP 部分视为光滑,圆轨道半径R =0.2m ,P 点右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.5m 。

一玩具电动小车,通电以后以P =4W 的恒定功率工作,小车通电加速运动一段时间后滑入圆轨道,滑过最高点N ,再沿圆轨道滑出。

小车的质量m =0.4kg ,小车在各粗糙段轨道上所受的阻力恒为f =0.5N 。

(重力加速度g =10m/s 2;小车视为质点,不计空气阻力)。

(1)若小车恰能通过N 点完成实验,求进入Q 点时速度大小; (2)若小车通电时间t =1.4s ,求滑过N 点时小车对轨道的压力; (3)若小车通电时间t≤2.0s ,求小车可能停在P 点右侧哪几段轨道上。

【答案】(1)22m/s ;(2)6N ,方向竖直向上;(3)第7段和第20段之间 【解析】 【分析】 【详解】(1)小车恰能过N 点,则0N v =,Q →N 过程根据动能定理2211222N mg R mv mv -⋅=- 代入解得22m/s v =(2)A →N 过程2011202Pt fL mg R mv --⋅=- 代入解得15m/s v =在N 点时21N mv mg F R+= 代入解得N 6N F =根据牛顿第三定律可得小汽车对轨道压力大小6N ,方向竖直向上。

(3)设小汽车恰能过最高点,则0020Pt fL mg R --⋅=代入解得0 1.15s 2s t =<此时小汽车将停在12mg R n fL ⋅=代入解得1 6.4n =因此小车将停在第7段; 当通电时间 2.0s t =时020Pt fL n fL --=代入解得220n =因此小车将停在第20段;综上所述,当t ≤2.0s 时,小汽车将停在第7段和第20段之间。

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1 应用一:利用动能定理求功
1.如图所示,质量为m 的物体被线牵引着在光滑的水平面
上做匀速圆周运动,拉力为F 时,转动半径为r 。

当拉
力增至8F 时,物体仍做匀速圆周运动,其转动半径为r
2,
求拉力对物体做的功?
2.如图所示,质量为m 的物体静止于光滑圆弧轨道的最低
点A ,现以始终沿切线方向、大小不变的外力F 作用于
物体上使其沿圆周转过π
2到达B 点,随即撤去外力F ,要
使物体能在竖直圆轨道内维持圆周运动,外力F 至少为多大?
3. 如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一物体向右滑
行,并冲上固定在地面上的斜面.设物体在斜面最低点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 ,则从A 到C 的过程中弹簧弹力做功是( )
A .mgh -12mv 2
B .1
2
mv 2-mgh
C .-mgh
D .-(mgh +1
2mv 2)
物理重点考查之
应用动能定理求解动力学中的多过程问题 4. 如图所示,在一次国际城市运动会中,要求运动员从高
为H 的平台上A 点由静止出发,沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B 点后水平滑出,最后落在水池中.设滑道的水平距离为L ,B 点的高度h 可由运动员自由调节(取g =10m/s 2).求:
(1)运动员到达B 点的速度与高度h 的关系.
(2)运动员要达到最大水平运动距离,B 点的高度h 应调
为多大?对应的最大水平距离s max 为多少? (3)若图中H =4 m ,L =5 m ,动摩擦因数μ=0.2,则水
平运动距离要达到7 m ,h 值应为多少?
4.将小球以初速度v 0竖直上抛,在不计空气阻力的理想状
况下,小球将上升到某一最大高度.由于有空气阻力,小球实际上升的最大高度只有该理想高度的80%.设空气阻力大小恒定,求小球落回抛出点时的速度大小v .
5.如图所示,一半径为R 的半圆形轨道BC 与一水平面相
连,C 为轨道的最高点,一质量为m 的小球以初速度v 0从圆形轨道B 点进入,沿着圆形轨道运动并恰好通过最高点C ,然后做平抛运动.求:
(1)小球平抛后落回水平面D 点的位置距B 点的距离. (2)小球由B 点沿着半圆轨道到达C 点的过程中,克服
轨道摩擦阻力做的功.
应用二:动能定理的综合题
6. 一个小物块冲上一个固定的粗糙斜面,经过斜面上A、B
两点,到达斜面上最高点后返回时,又通过了B、A两点,如图所示,关于物块上滑时由A到B的过程和下滑时由B到A的过程,动能的变化量的绝对值ΔE上和ΔE 下,以及所用时间t上和t下相比较,有()
A.ΔE上<ΔE下,t上<t下B.ΔE上>ΔE下,t上>t下
C.ΔE上<ΔE下,t上>t下D.ΔE上>ΔE下,t上<t下7. 如图所示,质量为m1、长为L的木板置于光滑的水平面
上,一质量为m的滑块放置在木板左端,滑块与木板间滑动摩擦力的大小为F f,用水平的恒定拉力F作用于滑块.当滑块从静止开始运动到木板右端时,木板在地面上移动的距离为s,滑块速度为v1,木板速度为v2,下列结论中正确的是()
A.滑块克服摩擦力所做的功为F f(L+s)
B.上述过程满足(F-F f)(L+s)=1
2mv
2
1+
1
2m1v
2
2
C.其他条件不变的情况下,F越大,滑块到达右端所用时间越长
D.其他条件不变的情况下,F f越大,滑块与木板间产生的热量越多
8. 一物体在水平面上,受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿
直线运动,已知在第1秒内合力对物体做的功为45 J,在第1秒末撤去拉力,其v-t图象如图所示,g取10m/s2,则()
A.物体的质量为10 kg
B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
C.第1秒内摩擦力对物体做的功为60 J
D.第1秒内拉力对物体做的功为60 J
9. 如图所示,光滑
1
4圆弧形槽的底端B与长L=5 m的水平传送带相接,滑块与传送带间动摩擦因数为0.2,与足够
长的斜面DE间的动摩擦因数为0.5,斜面与水平面间的
夹角θ=37°.CD段为光滑的水平平台,其长为1 m,滑
块经过B、D两点时无机械能损失.质量m=1 kg的滑
块从高为R=0.8 m的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度
地滑下.求(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2,不
计空气阻力):
(1)当传送带不转时,滑块在传送带上滑过的距离;
(2)当传送带以2 m/s的速度顺时针转动时,滑块从滑上
传送带到第二次到达D点所经历的时间t;
(3)当传送带以2 m/s的速度顺时针转动时,滑块在斜面
上的最大位移.
2
课后巩固提高
一、选择题
1.[多选]如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力拉B,由于A、B 间摩擦力的作用,A将在B上滑动,以地面为参照物,A、B都向前移动一段距离,在此过程中()
A.外力F做的功等于A和B动能的增量
B.B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量
C.A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
2.如图所示,劲度系数为k的弹簧下端悬挂一个质量为m 的重物,处于静止状态.手托重物使之缓慢上移,直到弹簧恢复原长,手对重物做的功为W1.然后放手使重物从静止开始下落,重物下落过程中的最大速度为v,不计空气阻力.重物从静止开始下落到速度最大的过程中,弹簧对重物做的功为W2,则()
A.W1>m2g 2
k B.W1<
m2g2
k
C.W2=1
2mv
2D.W2=
m2g2
k-
1
2mv
2
3.如图所示,电梯与水平地面成θ角,一人站在电梯上,电梯从静止开始匀加速上升,到达一定速度后再匀速上升.若以F N表示水平梯板对人的支持力,G为人受到的重力,F为电梯对人的静摩擦力,则下列结论正确的是()
A.加速过程中F≠0,F、F N、G都做功
B.加速过程中F≠0,F N不做功
C.加速过程中F=0,F N、G都做功
D.匀速过程中F=0,F N、G都不做功
4.A、B两物体的质量之比m A∶m B=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其
速度图象如图所示.那么,A、B两物体所受摩擦阻力之
比F A∶F B与A、B两物体克服摩擦阻力做的功之比
W A∶W B分别为()
A.2∶1,4∶1 B.4∶1,2∶1
C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶4 5.(2009海南)[多选]一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所
示.设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是
x1和x2,速度分别是v1和v2,合外力从开始至t0时刻做
的功是W1,从t0至2t0时刻做的功是W2,则()
A.x2=5x1v2=3v1 B.x2=9x1v2=5v1
C.x2=5x1W2=8W1 D.v2=3v1W2=9W1 6.[多选]如图所示,木板OA水平放置,长为L,在A处放置一个质量为m的物体,现绕O点缓慢抬高A端,直到
当木板转到与水平面成α角时停止转动(位置A′).这时
物体受到一个微小的干扰便开始缓慢匀速下滑,物体回
到O点,在整个过程中()
A.支持力对物体做的总功为mgL sin α
B.摩擦力对物体做的总功为零
C.木板对物体做的总功为零
D.木板对物体做的总功为正功
3
7.如图所示,汽车通过轻质光滑的定滑轮,将一个质量为m的物体从井中拉出,绳与汽车连接点距滑轮顶点高A,开始时物体静止,滑轮两侧的绳都竖直绷紧,汽车以v 向右匀速运动,运动到跟汽车连接的细绳与水平方向的夹角为30°,则()
A.从开始到绳与水平方向的夹角为30°时,拉力做功mgh
B.从开始到绳与水平方向的夹角为30°时,拉力做功mgh+
3
8mv
2
C.在绳与水平方向的夹角为30°时,拉力功率为mgv
D.在绳与水平方向的夹角为30°时,拉力功率小于
3
2 mgv
4。

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