《高中物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1 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L0=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
2、。（重力加速度g=10m/s2；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 vN0 ， QN 过程根据动能定理mg 2R1 mvN21 mv222代入解得v2 2m/s(2)AN 过程Pt fL0mg 2R1 mv1202代入解得v15m/s在 N 点时2mv1mg
3、FNR代入解得FN6N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Pt0fL0mg 2R0代入解得t01.15s2s此时小汽车将停在mg 2Rn1 fL代入解得n16.4因此小车将停在第7 段；当通电时间t2.0s 时PtfL0n2 fL0代入解得n220因此小车将停在第20 段；综上所述，当t2.0s时，小汽车将停在第7 段和第 20 段之间。2 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a12 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=5m/s的功率继续加速t2
4、=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v1a1t1 20m / s由 P=Fv 可知，匀加速结束时汽车的牵引力F1P4=1 10Nv1由牛顿第二定律得F1fma1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 PFv 可知，汽车的最大速度：PPv= Ff =40m/s(2)汽车匀加速运动的位移v1x1=t140
5、m对汽车，由动能定理得F1x1 Pt 2fs1 mv202解得s=480m3 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R1.0m，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g10m/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
6、到 A 点，人和车运动的水平距离x；(3) 圆弧对应圆心角；(4) 人和车运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力3【答案】（ 1） 3m/s（ 2） 1.2m（ 3）106（ 4）7.74 10 N 【解析】【分析】【详解】（1）由动能定理可知：Pt1 mgH1 mv 21 mv0222v 3m/s（2）由 H1 gt22 ,s vt 2 可得： s v 2H1.2m2g（3）摩托车落至A 点时，其竖直方向的分速度vygt 24m / s设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为，则vy4，即 53tan3v所以 2 106（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：mgH
7、 R(1cos)1 mv 21 mv 222在 O 点： Nmgm v 2R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7740N4 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h0.45m 。一个质量m 0.1kg的小物块自A 点从静止开始下滑，从C 点以水平速度飞出后落在地面上的D 点。现测得C、D 两点的水平距离为x0.6m 。不计空气阻力，取 g 10m/s 2。求(1)小物块从 C 点运动到D 点经历的时间t ；(2)小物块从 C 点飞出时速度的大小vC；(3)小物块从 A 点运动到C 点的过程中克服摩
8、擦力做的功。【答案】 (1) t=0.3s (2) vC=2.0m/s(3)0.1J【解析】【详解】（1）小物块从 C 水平飞出后做平抛运动，由h1 gt 22得小物块从 C 点运动到 D 点经历的时间 t2h0.3sg（2）小物块从 C 点运动到 D，由 xvCt得小物块从 C 点飞出时速度的大小x2.0m/svCt（3）小物块从 A 点运动到 C 点的过程中，根据动能定理得 mg H h Wf1 mvC202W f1mvC2mg H h-0.1J2此过程中克服摩擦力做的功WfWf 0.1J5 质量为 m=0.5kg、可视为质点的小滑块，从光滑斜面上高h0=0.6m的 A 点由静止开始自由滑
9、下。已知斜面 AB 与水平面 BC 在 B 处通过一小圆弧光滑连接。长为x0=0.5m 的水平面BC 与滑块之间的动摩擦因数=0.3， C点右侧有 3 级台阶（台阶编号如图所示），D 点右侧是足够长的水平面。每级台阶的高度均为h=0.2m，宽均为 L=0.4m。（设滑块从C 点滑出后与地面或台阶碰撞后不再弹起）。(1)求滑块经过 B 点时的速度 vB；(2)求滑块从 B 点运动到 C 点所经历的时间 t ；(3)（辨析题）某同学是这样求滑块离开C 点后，落点 P 与 C 点在水平方向距离x，滑块离开 C 点后做平抛运动，下落高度H=4h=0.8m ，在求出滑块经过 C点速度的基础上，根据平抛运
10、动知识即可求出水平位移x。你认为该同学解法是否正确？如果正确，请解出结果。如果不正确，请说明理由，并用正确的方法求出结果。【答案】 (1) 2 3m/s ； (2) 0.155s；（ 3）不正确，因为滑块可能落到某一个台阶上；正确结果 1.04m【解析】【详解】(1)物体在斜面 AB 上下滑，机械能守恒mgh01 mvB202解得vB2gh0 2100.62 3m/s(2)根据动能定理得mgh0mgx01 mvC202解得vC2g (h0x0 )210(0.60.3 0.5) 3m/s根据牛顿第二定律得mgma则ag0.310m/s23m/s2vC vB3 2 3t1s 0.155sa3(3)不正确，因为滑块可能落到某一个台阶上。正确解法：假定无台阶，滑块直接落在地上2H20.8ts 0.4sg10水平位移xvct1.2m恰好等于 3L（也就是恰好落在图中的D 点），因此滑块会撞在台阶上。当滑块下落高度为2h 时t2 2h2 20.2s0.283sg10水平位移xvct3 0.283m 0.85m大于 2L，所以也不会撞到 、 台阶上，而只能落在第 级台阶上。则有3h1 gt22 ， xpc vct22解得xpc3 3 m1.04m5【点睛】根据机械能守恒定律或动能动能定理求出滑块经过B 点时的速度 vB 。根据动能定理求出滑块到达 C 点的速度，再通过牛顿
