《高中物理动能定理的综合应用(一)解题方法和技巧及练习题含解析》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(一)解题方法和技巧及练习题含解析（14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( 一) 解题方法和技巧及练习题含解析一、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.
2、5N。（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2mv1
3、mgFNR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 如图所示，一条带有竖直圆轨道的长轨道水平固定，底端分别与两侧的直轨道相切，半径 R=0.5m。物块 A 以 v0=10m/s 的速度滑入圆轨道，滑过最高点N，再沿圆轨道滑出， P 点左侧轨道光滑，右
4、侧轨道与物块间的动摩擦因数都为=0.4， A 的质量为 m=1kg（ A 可视为质点） ，求：(1)物块经过 N 点时的速度大小；(2)物块经过 N 点时对竖直轨道的作用力；(3)物块最终停止的位置。【答案】 (1) v4 5m/s ；(2)150N ，作用力方向竖直向上； (3) x 12.5m【解析】【分析】【详解】(1)物块 A 从出发至 N 点过程，机械能守恒，有1mv02mg 2R1mv222得vv024gR45m/ s(2)假设物块在 N 点受到的弹力方向竖直向下为F ，由牛顿第二定律有Nv2mgFNmR得物块 A 受到的弹力为FN m v2mg 150NR由牛顿第三定律可得，物块
5、对轨道的作用力为FNFN150N作用力方向竖直向上(3)物块 A 经竖直圆轨道后滑上水平轨道，在粗糙路段有摩擦力做负功，动能损失，由动能定理，有mgx 01 mv022得x12.5m3 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=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
6、】【分析】【详解】(1)汽车匀加速结束时的速度v1 a1t120m / s由 P=Fv 可知，匀加速结束时汽车的牵引力F1P4v=1 10N1由牛顿第二定律得F1 fma1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=t140m对汽车，由动能定理得F1x1 Pt 2fs1 mv202解得s=480m4 为了备战2022 年北京冬奥会，一名滑雪运动员在倾角=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
7、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Wf【答案】 （1） 4m/s 2（ 2）f = 70N （3） 1.75 4J10【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
8、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】12（1）根据匀变速直线运动规律得：x= at2解得： a=4m/s2（2）运动员受力如图，根据牛顿第二定律得：mgsin -f=ma解得： f=70N（3）全程应用动能定理，得：mgxsin -Wf =0解得： W 4f =1.7510J【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5 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123=60 、长为 L =2 3 m 的倾斜轨道 AB，通过微小圆弧与长为L =m 的水平轨道
9、 BC相2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v0 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=3 ， g 取 10m/s 2 .3（ 1）求小球初速度 v0 的大小；（ 2）求小球滑过 C 点时的速率 vC；（ 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】 （1）6 m/s （ 2） 36 m/s （ 3）0R 1.08m【解析】试题分析：（ 1）小球开始时做平抛运动：vy
10、2=2gh代入数据解得：vy22 100.93 2/sghmA 点： tan60vyvx得：vy32v0m / s6m / svxtan603（2）从水平抛出到C 点的过程中，由动能定理得：mg hL1sinmgL1cosmgL2 1 mvC21 mv02 代入数据解得：vC3 6m / s22（3）小球刚刚过最高点时，重力提供向心力，则：mg mv2R11mvC22mgR11mv222代入数据解得 R1=1 08 m当小球刚能到达与圆心等高时1 mvC2 mgR22代入数据解得 R2=2 7 m当圆轨道与 AB 相切时 R3=BC?tan 60 =15 m即圆轨道的半径不能超过 15 m综上
11、所述，要使小球不离开轨道，R 应该满足的条件是0 R1 08 m考点：平抛运动；动能定理6 如图所示，光滑曲面与光滑水平导轨MN 相切，导轨右端N 处于水平传送带理想连接，传送带长度L=4m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v=4.0m/s 运动滑块B、 C 之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，B、 C 与细绳、弹簧一起静止在导轨 MN 上 .一可视为质点的滑块A 从 h=0.2m 高处由静止滑下，已知滑块A、 B、 C 质量均为 m=2.0kg，滑块 A 与 B 碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短因碰撞使连接B、 C 的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C 与 A、 B 分离 .滑块 C 脱离弹簧后以速度vC=2.0m/s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P 点已知滑块C 与传送带之间的动摩擦因数=0.2，重力加速度g 取 10m/s 2.(1)求滑
