《高中物理动能与动能定理试题(有答案和解析)含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理动能与动能定理试题(有答案和解析)含解析（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理动能与动能定理试题( 有答案和解析 ) 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53 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R5m ，圆心角为53 的圆弧形光滑轨道CD ，过 D 点后滑入倾角为（可以在 0剟75 范围内调节）、动摩擦因数为3 的足够长的草地轨道3DE 。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L0 =10m ， g10m/s 。求：(1)滑草车经过轨道D 点时对轨道D 点
2、的压力大小；(2)滑草车第一次沿草地轨道DE 向上滑行的时间与的关系式；(3)取不同值时，写出滑草车在斜面上克服摩擦所做的功与tan的关系式。t2【答案】 (1) 3000N3； (2)cos； (3)见解析sin3【解析】【分析】【详解】(1)根据几何关系可知CD 间的高度差H CD R 1 cos532m从 B 到 D 点，由动能定理得mg L0 sin53H CD1mvD202解得vD102m/s对 D 点，设滑草车受到的支持力FD ，由牛顿第二定律Fmgm vD2DR解得FD3000N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
3、力为F合mg sinmg cos由牛顿第二定律得，向上运动的加速度大小为aF合g sing cosm因此滑草车第一次在草地轨道DE 向上运动的时间为tvDg cosg sin代入数据解得t23 cossin3(3)选取小车运动方向为正方向。当0 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mg L0 sinR(1cos ) +Wf 1 =0 0代入数据解得Wf 16000J故当0 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为W克16000J当 030时，则g sing cos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x2vD22( g sing cos )
4、摩擦力做功为Wf 2mg cosx2联立解得Wf 26000(J)3 tan1故当 030时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为W克 26000(J)3 tan1当 3075 时g sing cos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。对全程使用动能定理可得mg L0 sin R(1cos ) +Wf 3 =00代入数据解得Wf 36000J故当 3075时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为W克 36000J所以，当0 或3075 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为6000J；当0306000(J) 。时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为3 tan12 如图所
5、示，固定的粗糙弧形轨道下端B 点水平，上端A 与 B 点的高度差为 h10.3 m ，倾斜传送带与水平方向的夹角为 37，传送带的上端C 点到 B 点的高度差为h 0.1125m( 传送带传动轮的大小可忽略不计) 一质量为 m1 kg 的滑块 (可看作质点 )从2轨道的 A 点由静止滑下，然后从B 点抛出，恰好以平行于传送带的速度从C 点落到传送带上，传送带逆时针传动，速度大小为v 0.5 m/s ，滑块与传送带间的动摩擦因数为 0.8，且传送带足够长，滑块运动过程中空气阻力忽略不计，g10 m/s 2，试求：(1).滑块运动至 C 点时的速度 vC 大小；(2).滑块由 A 到 B 运动过程
6、中克服摩擦力做的功Wf；(3).滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量Q.【答案】 （1） 2.5 m/s （ 2） 1 J （ 3） 32 J【解析】本题考查运动的合成与分解、动能定理及传送带上物体的运动规律等知识。(1)在 C 点，竖直分速度： vy2gh21.5m / svyvcsin370 ，解得： vc2.5m / s(2)C 点的水平分速度与 B 点的速度相等，则 vB vx vC cos37 2m / s从 A 到 B 点的过程中，据动能定理得：mgh1 W f1 mvB2 ，解得： Wf 1J2(3)滑块在传送带上运动时，根据牛顿第二定律得：mgcos37 mgsin37
7、ma解得： a0.4m / s2vvc5s达到共同速度所需时间 ta二者间的相对位移xv vct vt 5m2由于 mgsin37mgcos37，此后滑块将做匀速运动。滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量Q mgcos370x32J3 如图所示，竖直平面内有一固定的光滑轨道ABCD，其中AB 是足够长的水平轨道，B 端与半径为 R 的光滑半圆轨道BCD 平滑相切连接，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 ，碰撞后瞬间小球 Q 对半圆轨道 B 点的压力大小为自
8、身重力的 7 倍，碰撞后小球 P 恰好到达 C 点 重力加速度为 g（1）求碰撞前小球P 的速度大小；（2）求小球Q 离开半圆轨道后落回水平面上的位置与B 点之间的距离；（3）若只调节光滑半圆轨道BCD半径大小，求小球Q 离开半圆轨道D 点后落回水平面上的位置与 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）【解析】【分析】【详解】设小球 Q 在 B 处的支持力为；碰后小球的速度为；小球 Q 到达 D 点的速度为(1)由牛顿第三定律得小球Q 在 B 点Q 的速度为.，小球P 的速度为；碰前小球P碰后小球Q 在B 点由牛顿第二定律得:碰后小球P 恰好到 C 点，
9、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 能够到达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】解决本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，正确分析能量是如何转化，分段运用能量守恒定律列式是关键4 如图所示，斜面ABC 下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于 C，整个装置竖直固定，D 是最低点，圆心角DOC=37， E、 B 与圆心 O 等高，圆弧轨道半径R=0.30m ，斜面长L=1.90m ，AB 部分光滑， BC部分粗糙现有一个质量m=0.10kg 的小物块P 从斜面上端A点无初速下滑，物块 P 与斜面 BC部分之间的动摩擦因数 =0.75取sin37o=0.6， cos37o=0.8，重力加速度 g=10m/s 2，忽略空气阻力求：（1）物块从 A 到 C 过程重力势能的增量EP；（2）物块第一次通过B 点时的速度大小vB；（3）物块第一次通过D 点时受到轨道的支持力大小N【答案】 （1） -1.14J（ 2） 4.2m/s（ 3） 7.4N【解析】【分析】【详
