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1、高中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 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。物体经过B 点时无机械能损失，g 取10m/s 2，求：（ 1）物体到达 B 点时的速度以及在 B 点时对轨道的压力；（ 2）物体在 BC段上的动摩擦因数；（ 3）整个过程中因摩擦而产生的热量。【答案】 （1） 4m/s ，30N；（ 2） 4 ；（ 3） 8J。15【解析】【分析】【详解】（1）根据机械能守恒有mgh1mv22代入数据解得v 4m/s在
2、 B 点处，对小球受力分析，根据牛顿第二定律可得mv2FNmg代入数据解得RFN30N由牛顿第三定律可得，小球对轨道的压力为FNFN30N方向竖直向下（2）物体在 BC 段上，根据动能定理有12mgx0mv代入数据解得415（3）小球在整个运动过程中只有摩擦力做负功，重力做正功，由能量守恒可得Qmgh8J2 如图所示，光滑斜面 AB 的倾角 =53，BC为水平面， BC 的长度 l BC=1.10 m， CD 为光滑的 1 圆弧，半径 R=0.60 m一个质量 m=2.0 kg 的物体，从斜面上 A 点由静止开始下滑，物4体与水平面BC 间的动摩擦因数=0.20.轨道在B， C 两点光滑连接当
3、物体到达D 点时，继续竖直向上运动，最高点距离D 点的高度h=0.20 m， sin 53 =0.8， cos 53 =0.6.g 取10m/s 2.求：(1)物体运动到C点时速度大小vC(2)A 点距离水平面的高度H(3)物体最终停止的位置到 C 点的距离 s.【答案】 (1)4 m/s(2)1.02 m (3)0.4 m【解析】【详解】(1)物体由 C 点到最高点，根据机械能守恒得：mg R h1 mvc22代入数据解得： vC4m/ s(2)物体由 A 点到 C 点，根据动能定理得： mgHmglBC1mvc202代入数据解得： H1.02m(3)从物体开始下滑到停下，根据能量守恒得：m
4、gxmgH代入数据，解得：x5.1m由于 x4l BC0.7 m所以，物体最终停止的位置到C 点的距离为：s0.4m 【点睛】本题综合考查功能关系、动能定理等；在处理该类问题时，要注意认真分析能量关系，正确选择物理规律求解 3 滑板运动是深受青少年喜爱的一项极限运动。如图所示为某一滑道的示意图，轨道AB可视为竖直平面内半径为R 的 1 光滑圆弧，圆心为O， OA 水平。轨道最低点B 距水平面4CD 高度为1m，由 A 点R ， C 点位于 B 点正下方。滑板和运动员（可看作质点）总质量为4静止下滑，从轨道中B 点飞出，落在水平面上的E 点。重力加速度为g。求：（ 1）运动员运动到 B 点时速度
5、的大小；（ 2）运动员运动到 B 点时对轨道压力的大小；（3） C、 E 两点间的距离。【答案】 (1) vB2gR (2) 3mg (3)R【解析】【详解】(1) 运动员从A 到 B，根据动能定理mgR 1 mvB202解得：vB2gR(2) 运动员到达B 点时N Bmgm运动员对轨道的压力为2vBRN N B3mg(3)运动员空中飞行时间h 1 gt 22解得：Rt2gC、 E 间距离为xv B tR4 有可视为质点的木块由A 点以一定的初速度为 4m/s水平向右运动， AB 的长度为2m ，物体和 AB 间动摩擦因素为BC间动摩擦因素为3，1=0.1， BC 无限长，物体和26求：（ 1
6、）物体第一次到达 B 点的速度；（ 2）通过计算说明最后停在水平面上的位置距B 点的距离【答案】（ 1） v 23m / s （ 2） 2m【解析】【分析】由题中 “有可视为质点的木块由A 点以一定的初速度为4m/s 水平向右运动 ”可知，本题考查动能定理和能量守恒定律，根据对物体运动状态的分析结合能量变化可分析本题【详解】（1）据题意，当物体从A 运动到 B 点过程中，有：1mgsAB1 mvB21 mvA222带入数据求得：vB =2 3m / s（2）物体冲上斜面后，有：- 2mg cos30o xBC mg sin 30o xBC1 mvB22解得：xBC0.8m则有：-2 2 mg
7、cos30o xBC1mgx1 mvB22解得：x2m即物体又回到了A 点5 如图所示，在E 103 V/m 的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN 与一水平绝缘轨道 MN 在N 点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R 40 cm，N 为半圆形轨道最低点，P 为 QN 圆弧的中点，一带负电q 10 4 C 的小滑块质量 m10 g，与水平轨道间的动摩擦因数 0.15，位于 N 点右侧1.5 m 的 M 处， g 取 10 m/s 2，求：(1)小滑块从 M 点到 Q 点电场力做的功(2)要使小滑块恰能运动到半圆形轨道的最高点动？Q，则小滑块应以多大的初速度v0 向左运(3)这
8、样运动的小滑块通过P 点时对轨道的压力是多大？【答案】 (1) - 0.08J(2) 7 m/s（ 3） 0.6 N【解析】【分析】【详解】（ 1） W= qE2RW= - 0.08J(2)设小滑块到达Q 点时速度为v，2由牛顿第二定律得mg qE m vR小滑块从开始运动至到达Q 点过程中，由动能定理得mg2R qE2R (mg qE)x 1 mv 2 1 mv22联立方程组，解得：v0 7m/s.(3)设小滑块到达P 点时速度为v，则从开始运动至到达P 点过程中，由动能定理得(mg qE)R (qE mg)x 12 12mvmv2又在 P 点时，由牛顿第二定律得v 2FN mR代入数据，解
9、得： FN0.6N由牛顿第三定律得，小滑块通过P 点时对轨道的压力FN FN 0.6N.【点睛】（ 1）根据电场力做功的公式求出电场力所做的功；（ 2）根据小滑块在 Q点受的力求出在 Q点的速度，根据动能定理求出滑块的初速度；（ 3）根据动能定理求出滑块到达P 点的速度，由牛顿第二定律求出滑块对轨道的压力，由牛顿第三定律得，小滑块通过P 点时对轨道的压力 6 如图所示，某工厂车间有甲、乙两辆相同的运料小车处于闲置状态，甲车与乙车、乙车与竖直墙面间的距离均为 L，由于腾用场地，需把两辆小车向墙角处移动。一工人用手猛推了一下甲车，在甲车与乙车碰撞瞬间，立即通过挂钩挂到了一起，碰后两车沿甲车原来的运
10、动方向继续向前运动，在乙车运动到墙角时刚好停下。已知两车的质量均为m，与水平地面间的摩擦力均为车重的k 倍，重力加速度大小为g，求：(1) 两车将要相碰时甲车的速度大小；(2)工人推甲车时对甲车的冲量大小。【答案】（ 1） v1 =22kgL ；（ 2） Im 10kgL【解析】设甲乙车钩挂在一起后的速度为v2 ，从甲乙车钩挂一起到停下过程根据动能定理：2kmgL 012mv222（注：用牛顿第二定律和运动方程解的也给分）甲乙两车碰撞前后动量守恒，设碰撞前甲车速度为v1 ，根据动量守恒定律：mv12mv 2得： v12 2kgL在甲车在与乙车碰撞前运动L 的过程，设离开人手瞬间速度为v0根据动
11、能定理：kmgL1 mv121 mv0222人将甲车从静止推至获得速度v0 的过程根据动量定理： Imv00得： Im 10kgL【点睛】动量守恒和能量的转化与守恒的结合应用动量守恒定律解题要注意“四性”，、系统性、矢量性、同时性7 如图所示，光滑曲面与粗糙平直轨道平滑相接，B 为连接点，滑块(视为质点 )自距水平轨道高为h 的 A 点，由静止自由滑下，滑至C点速度减为零BC 间距离为L重力加速度为 g，忽略空气阻力，求：(1)滑块滑至 B 点的速度大小；(2)滑块与水平面BC间的动摩擦因数；(3)若在平直轨道BC间的 D 点平滑接上一半圆弧形光滑竖直轨道(轨道未画出 )，DC3 L ，再从 A 点释放滑块，滑块恰好能沿弧形轨道内侧滑至最高点不考虑滑块滑4入半圆弧形光滑轨道时碰撞损失的能量，半圆弧的半径应多大？【答案】 (1) v2
