高考物理动能定理的综合应用技巧(很有用)及练习题(1)

1、高考物理动能定理的综合应用技巧(很有用)及练习题(1)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，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尸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】3N (2)0.4m1【解析】(1)由机械能守恒定律，得确% - mg = m联立以上两式得 FN=3mg= 3X0.1 X WNN.(2)设小物块在水平面上滑动的

2、最大距离为l,对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR-mgl=0,R 02口 ！ 二 7 =。E = 04rli代入数据得1【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.12.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的一4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 «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：极限运动员落到 CD上的位置与C的距离;(2)极

3、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) 4 R (2) mg ,竖直向下(3) R 555【解析】(1)设极限运动员在B点的速度为vo,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=v0tR-xsin300= ； gt2voo gttan30解得x=0.8R(2)由(1)可得：vo J|gR通过B点时轨道对极限运动员的支持力大小为FnVoFn mg m R极限运动员对轨道的压力大小为Fn；则Fn' kF7斛信Fnmg 方向竖直向下；5(3) P点与B点的高度差为h,则mgh=lmv。22解得h=R/53.

4、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 尸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

5、,在求出滑块经过 C点速度的基础上，根据平抛运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】(l)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,12 cmgh0mvB 02解得Vb2gh0-= . 2 10 0.6 2 3m/s(2)根据动能定理得12 cmgh0mgX0 - mvc02解得Vc,2g(h0根据牛顿第二定律得则at1X0). 2 10 (0.6 0.3 0.5)mg ma22g 0.3

6、 10m/s 3m/sVc Vb3 2 3s 0.155sa 33m/s(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，滑块直接落在地上水平位移x vct 1.2mc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,2 2h 2 2 0.2t s 0.283sg .10水平位移x vct3 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123h 万 gt2 , Xpc v工 解得3:3xDC m 1.04mpc 5【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

7、理求出滑块到达C点的速度，再通过牛顿第二定律和运动学公式求出从B点运动到C点所经历的时间t。因为物体做平抛运动不一定落到地面上，可能落在某一个台阶上，先根据假设法判断物体所落的位置，再根据平抛运动的知识求出水平位移。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

8、块与传送带间的动摩擦因数四 =0.2,取(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Ep；(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) Ep 12J (2) N=12.5N (3) Q=16J【解析】【详解】19由能量守恒定律知:(1)由动重te理知：mgL 0 mv2Ep - mv 解得：Ep12J12(2)由平抛运动知：竖直万向：y

9、 2R -gt2水平方向：x vEt2在E点，由牛顿第二定律知：n mg m生R解得：N=12.5N1 212(3)从D到E,由动能te理知：mg 2R mvE mvD2 2解得：vD 5m/s1 o 1 o从B到D,由动能te理知 mgL mvD mvB2 2解得：vB 7m/s对物块L v-vD t2解得：t=1s;s 相对 L vt 6 2 1m 8m由能量守恒定律知：Q mgL 球目对解得：Q=16J5.如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h,质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使 A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑 道延长线M处的墙上，另一端恰

10、位于滑道的末端。点.已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数均为 臼其余各处的摩擦不计，重力加速度为g,求：M0(1)物块速度滑到 。点时的速度大小；(2)弹簧为最大压缩量 d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？【答案】(1) J丽；(2) mgh mgd ； (3) h 2 d【解析】【分析】根据题意，明确各段的运动状态，清楚各力的做功情况，再根据功能关系和能量守恒定律 分析具体问题.【详解】(1)从顶端到O点的过程中，由机械能守恒定律得:mgh 1mv2v 2ghA克服摩擦力所做的功为：W mgd12-mv EP m

11、gd解得：(2)在水平滑道上物块由能量守恒定律得：联立上式解得：EP mgh mgd(3)物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为；W mgd由能量守恒定律得：mgh EPmgd解得物块A能够上升的最大高度为：h h 2 d【点睛】考察功能关系和能量守恒定律的运用.6.如图所示，光滑斜面 AB的倾角0=53°, BC为水平面，BC的长度1bc=1.10 m, CD为光滑,1 -的一圆弧，半径R=0.60 m . 一个质重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 月0.20.轨道在B, C两点光滑连接.当物体到达 D点时， 继续竖直向上

12、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10 m/s2 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】12(1)物体由C点到最高点，根据机械能守恒得：mg R h mvc2代入数据解得：Vc 4m/s1 2 c(2)物体由A点到C点，根据动能定理得：mgHmg%c mvc 02代入数据解得：H 1.02m(3)从物体开始下滑到停下，根据能量守恒得：mgx mgH代入数据，解得：x 5.1m

13、由于x 410.7 m所以，物体最终停止的位置到C点的距离为：S 0.4m.【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.7.如图所示，质量为 m 1.0kg的小物体从A点以Va 5.0m/s的初速度沿粗糙的水平面匀减速运动距离 S =1.0 m到达B点，然后进入半径 R=0.4m竖直放置的光滑半圆形轨道, 小物体恰好通过轨道最高点C后水平飞出轨道，重力加速度g取l0m/s2。求：(1)小物体到达B处的速度Vb；(2)小物体在B处对圆形轨道压力的大小 FN ；(3)粗糙水平面的动摩擦因数即【答案】(1)275m/s ; (2)60N

14、 ; (3)0.25。【解析】【详解】(1)小物体恰好通过最高点 C,由重力提供向心力，则：2mg mC得到：VcgR 2m/s小物体从B点运动到C点过程中机械能守恒，则：1212mvBmvC mg 2R22Vb 展 4gR 2V5m/s ；' -(2)设小物体在B处受到的支持力为Fn ,根据牛顿第二定律有:2Fn mg m募Fn 6mg 60N根据牛顿第三定律可知，小物块对轨道的压力Fn大小为60N ,方向竖直向下。(3)小物体由A到B过程，由动能定理得到:mgs1212mvBmvA220.25。本题关键是恰好通过最高点，由重力提供向心力，然后再根据牛顿第二定律、机械能守恒和动能定理

15、结合进行求解。8 .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 : A、C为端点，B为中点，轨道BC处在方向竖直向上，大小 E=5X 15N/C的匀强电场中, 质量m=0.5kg,电荷量q=+1.0X10C的可视为质点的滑块以初速度 v0=6m/s在轨道上自 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=0.2, g 取 10m/s2。求：滑块(1)到达B点时的速度大小；(2)从B点运动到C点所用的时间;(3)落地点距C点的水平距离。【答案】(1) 4m/s (2) 1.25s (3) 2m【解析】【详解】(1)滑块从A

16、到B的运动过程只受重力、支持力、摩擦力作用，只有摩擦力做功，故由 动能定理可得：mg 铁块抛出时速度大小；L=1mvB2 1mv02222所以滑块到达B点时的速度大小Vb= Vo* 纸带从铁块下抽出所用时间 t1； 纸带抽出过程全系统产生的内能E【答案】(1) 2m/s (2) 2s (3) 0.3J【解析】试题分析：(1)对铁块做平抛运动研究gL=4m/s(2)滑块从B运动到C的过程受合外力F=科(mg-qE) =0;故滑块从B到C做匀速运动；设从 B点运动到C点所用的时间为t,则有:1l t入Vb5s 1.25s(3)滑块在 C点的速度vc =4m/s；滑块从C点做平抛运动，则平抛运动时间

17、4t =2h , =0.5sg故落地点距C点的水平距离x=vct' =2m;m = 0.1 kg的铁块，它与纸带9 .如图所示，静止放在水平桌面上的纸带，其上有一质量为科=0.1.现用力F水右端的距离为L=0.5 m,铁块与纸带间、纸带与桌面间动摩擦因数均为平向左将纸带从铁块下抽出，当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘，铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离为s= 0.8 m.已知g= 10 m/s2,桌面高度为 H=0.8 m,不计纸带质量，不计铁块大小，铁块不滚动.求：(1)(2)(3)由 h=；gt2,得 t=, 2h,t=0.4ss则 v0 = - =2m/s(2)铁块在纸带上运动

18、时的加速度为a,a=g=1m/s由 vo=at 得，t1=2s x1=2m(3)摩擦力产生的热量包括上下两个面所产生,Q ±=mg(i L=0.05JQ 下=mg (L+xi) =0.25J所以Q= Q上+Q下=0.3J考点：考查了功能关系，平抛运动，牛顿第二定律的应用点评：本题关键是先分析清楚物体的运动情况，然后运用平抛运动的分位移公式、牛顿运动定律和运动学公式联立列式求解；同时由功能关系及相对位移求产生的内能.10 .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

19、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) w=2j2kgL; (2) I mJl0kgL【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 0 1 2mv22(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：mv1 2mv2得：必 2 2kgL在甲

20、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根据动能定理：kmgL - mv12 mv0222人将甲车从静止推至获得速度v0的过程根据动量定理：I mv0 0得：I m 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.11 .如图所示，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B端的切线沿水平方向.质量 m=1.0kg的滑块(可视为质点)在水平恒力 F=10.0N的作用下，从A点由静止开始运动，当滑块运动的位移x=0.50m时撤去力F.已知A、B之间的距离x0=1.0m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数科=0.10取g=10m/s2.求：（1）在撤去力F时，滑块的速度大小；（2）滑块通过B点时的动能；（3）滑块通过B点后，能沿圆弧轨道上升的最大高度h=0.35m,求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功.【答案】（1）3.0m/s；（2）4.0J;（3）0. 50J.【解析】试题分析：（1）滑动摩擦力f mg （1分）设滑块的加速度为 a1，根据牛顿第二定律F mg ma （1 分）2解得 a1 9.0m/s（1 分）设滑