最新物理高考動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用練習(xí)題

1、最新物理高考動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用練習(xí)題一、高中物理精講專題測試動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用1.如圖所示，半徑為 R= 1 m,內(nèi)徑很小的粗糙半圓管豎直放置，一直徑略小于半圓管內(nèi)徑、質(zhì)量為m = 1 kg的小球，在水平恒力F= -250N的作用下由靜止沿光滑水平面從A點(diǎn)17運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，A、B間的距離x= "m,5當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到 B點(diǎn)時(shí)撤去外力F,小球經(jīng)半圓管道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C,此時(shí)球?qū)ν廛壍膲毫N=2.6mg,然后垂直打在傾角為0= 45°的斜面上(g= 10 m/s2).求：(1)小球在B點(diǎn)時(shí)的速度的大小;(2)小球在C點(diǎn)時(shí)的速度的大?。?3)小球由B到C的過程中克服摩擦力做的功；(4)

2、D點(diǎn)距地面的高度.【答案】(1)10 m/s (2)6 m/s (3)12 J (4)0.2 m【解析】【分析】對AB段，運(yùn)用動(dòng)能定理求小球在B點(diǎn)的速度的大??；小球在 C點(diǎn)時(shí)，由重力和軌道對球的壓力的合力提供向心力，由牛頓第二定律求小球在C點(diǎn)的速度的大?。恍∏蛴?B到C的過程，運(yùn)用動(dòng)能定理求克服摩擦力做的功；小球離開 C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī) 律和幾何知識(shí)結(jié)合求 D點(diǎn)距地面的高度.【詳解】12小球從A到B過程，由動(dòng)能定理得：Fx -mvB2解得：vb = 10 m/s2(2)在C點(diǎn)，由牛頓第二定律得 mg+ Fn= m R又據(jù)題有：Fn= 2.6mg解得：vc= 6 m/s.1 一 2

3、1 一 2(3)由B到C的過程，由動(dòng)能定理得：一mg 2R- Wf= 2 mx2 m 解得克服摩擦力做的功：Wf=12 J(4)設(shè)小球從C點(diǎn)到打在斜面上經(jīng)歷的時(shí)間為t, D點(diǎn)距地面的高度為h,則在豎直方向上有：2R h= - gt2由小球垂直打在斜面上可知gt=tan 45聯(lián)立解得：h=0.2 m【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是對小球在最高點(diǎn)處時(shí)受力分析，然后根據(jù)向心力公式和牛頓第二定律求出平拋 的初速度，最后根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式列式求解2.如圖所示，光滑圓弧的半徑為80cm, 一質(zhì)量為1.0kg的物體由A處從靜止開始下滑到B點(diǎn)，然后又沿水平面前進(jìn) 3m,到達(dá)C點(diǎn)停止。物體經(jīng)過 B點(diǎn)時(shí)無機(jī)械能損失，g取

4、 10m/s2,求：(1)物體到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度以及在 B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力；(2)物體在BC段上的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)整個(gè)過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量。4【答案】 (1) 4m/s, 30N; (2) ； (3) 8J。15【解析】【分析】【詳解】(1)根據(jù)機(jī)械能守恒有,12mgh -mv2代入數(shù)據(jù)解得v 4m/s在B點(diǎn)處，對小球受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可得2mvFn mgr-代入數(shù)據(jù)解得Fn 30N由牛頓第三定律可得，小球?qū)壍赖膲毫镕n Fn 30N方向豎直向下(2)物體在BC段上，根據(jù)動(dòng)能定理有12mgx 0 - mv代入數(shù)據(jù)解得15(3)小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中只有摩擦力做負(fù)功，重力做正功，由

5、能量守恒可得Q mgh 8J3.如圖，固定在豎直平面內(nèi)的傾斜軌道AB,與水平光滑軌道 BC相連，豎直墻壁 CD高H 0.2m,緊靠墻壁在地面固定一個(gè)和CD等高，底邊長L 0.3m的斜面，一個(gè)質(zhì)量0.5,達(dá)到B點(diǎn)時(shí)無能量損失；ABm 0.1kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))在軌道AB上從距離B點(diǎn)l 4m處由靜止釋放，從 C點(diǎn)水平拋出，已知小物塊在 AB段與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(1)求小物塊運(yùn)動(dòng)到 B點(diǎn)時(shí)的速度大小;10m/s2, sin37o 0.6, cos37o 0.8)(2)求小物塊從C點(diǎn)拋出到擊中斜面的時(shí)間；(3)改變小物塊從軌道上釋放的初位置，求小物塊擊中斜面時(shí)動(dòng)能的最小值1【答案】(1)4m/

6、s (2) s (3)0.15J 15【解析】(1)對滑塊從A到B過程，根據(jù)動(dòng)能定理列式求解末速度；(2)從C點(diǎn)畫出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)分位移公式并結(jié)合幾何關(guān)系列式分析即可;(3)動(dòng)能最小時(shí)末速度最小，求解末速度表達(dá)式分析即可【詳解】o_ o 121對滑塊從A到B過程，根據(jù)動(dòng)能te理，有： mglsin37pmgcos37 mvB2解得：v B 4m / s ；2設(shè)物體落在斜面上時(shí)水平位移為x,豎直位移為y,畫出軌跡，如圖所示:對平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)分位移公式，有:x v°t ,1.2y 2gt ,結(jié)合幾何關(guān)系，有:- i斛得：t 一 s;15o_ o 123對滑塊從A到B過程，根據(jù)動(dòng)能te

7、理，有： mglsin37即gcos37 mvB ,2對平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)分位移公式，有：X Vot ,1.2y 2gt，結(jié)合幾何關(guān)系，有:oo12從A到碰撞到斜面過程，根據(jù)動(dòng)能th理有：mglsin37(jmgcos37 l mgy mv 02聯(lián)立解得:1 2mv2mg25y16故當(dāng)25y9H21616y3H - H59H2 18H16y160.12m時(shí)，動(dòng)能Ek最小為:Ekm 0.15J；本題是力學(xué)綜合問題，關(guān)鍵是正確的受力分析，明確各個(gè)階段的受力情況和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，根 據(jù)動(dòng)能定理和平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列式分析，第三問較難，要結(jié)合數(shù)學(xué)不等式知識(shí)分析4 .我國將于2022年舉辦冬奧會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀

8、賞性的項(xiàng)目之一.如圖1-所示，質(zhì)量m = 60 kg的運(yùn)動(dòng)員從長直助滑道 AB的A處由靜止開始以加速度a= 3.6 m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端 B時(shí)速度vb= 24 m/s , A與B的豎直高度差 H= 48 m ,為了改變運(yùn)動(dòng) 員的運(yùn)動(dòng)方向，在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點(diǎn)C處附近是一段以。為圓心的圓弧.助滑道末端B與滑道最低點(diǎn) C的高度差h=5 m,運(yùn)動(dòng)員在B、C間運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功 W=- 1530 J, g取10 m/s2.(1)求運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑時(shí)受到阻力Ff的大小；(2)若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點(diǎn)所在圓弧的半徑 R至少應(yīng)為多大？【答

9、案】(1)144 N (2)12.5 m【解析】試題分析：(1)運(yùn)動(dòng)員在AB上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè) AB的長度為x,斜面的傾 角為a,則有2 vb =2axH根據(jù)牛頓第一te律得 mgsin a- Ff=ma又sin a一x由以上三式聯(lián)立解得 Ff=144N(2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá) C點(diǎn)時(shí)的速度為vc,在由B到達(dá)C的過程中，由動(dòng)能定理有mgh+W= g mvc2- g mvB22設(shè)運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)所受的支持力為 Fn,由牛頓第二定律得 Fn- mg=mCR由運(yùn)動(dòng)員能承受的最大壓力為其所受重力的6倍，即有FN=6mg聯(lián)立解得R=12. 5m考點(diǎn)：牛頓第二定律；動(dòng)能定理【名師點(diǎn)睛】本題中運(yùn)動(dòng)員先做勻

10、加速運(yùn)動(dòng)，后做圓周運(yùn)動(dòng)，是牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公 式、動(dòng)能定理和向心力的綜合應(yīng)用，要知道圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源，涉及力在空間的效 果，可考慮動(dòng)能定理.5 .在某電視臺(tái)舉辦的沖關(guān)游戲中，AB是處于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道，半徑R=1.6m, BC是長度為Li=3m的水平傳送帶，CD是長度為L2=3.6m水平粗糙軌道，AB、CD軌道與傳送帶平滑連接，參賽者抱緊滑板從A處由靜止下滑，參賽者和滑板可視為質(zhì)點(diǎn)，參賽者質(zhì)量m=60kg,滑板質(zhì)量可忽略.已知滑板與傳送帶、水平軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為(2)若參賽者恰好能運(yùn)動(dòng)至 D點(diǎn)，求傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)速率及方向；(3)在第(2)問中，傳送帶由于傳送參賽者多消耗的電能.

11、【答案】(1) 1200N,方向豎直向下 (2)順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，v=6m/s (3) 720J 【解析】(1)對參賽者：A到B過程，由動(dòng)能定理1 2mgR(1- cos60 ) = - mvB解得Vb=4Ms在B處，由牛頓第二定律2vBNB mg= m _R解得 nb= 2mg= 1 200 N根據(jù)牛頓第三定律：參賽者對軌道的壓力N' b= NB= 1 200 NI,方向豎直向下.(2) C到D過程，由動(dòng)能定理1 2一2mgL2= 0 mvC2解得vc= 6MsB到C過程，由牛頓第二定律img= ma解得 a=4m/s2(2 分)參賽者加速至 vc歷時(shí)t = vc vB =0.5 sa位移

12、 xi =選一vC t = 2.5 rKLi2參賽者從B到C先勻加速后勻速，傳送帶順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，速率v=6ms.0.5 s內(nèi)傳送帶位移 X2=vt =3m參賽者與傳送帶的相對位移 x=X2X1= 0.5 m傳送帶由于傳送參賽者多消耗的電能1 .21.2E=1mgA x+ mvC mvB =720J.6.如圖所示，在粗糙水平面上有一質(zhì)量為M、高為h的斜面體，斜面體的左側(cè)有一固定障礙物Q,斜面體的左端與障礙物的距離為d.將一質(zhì)量為m的小物塊置于斜面體的頂端，小物塊恰好能在斜面體上與斜面體一起保持靜止；現(xiàn)給斜面體施加一個(gè)水平向左的推力，使斜面體和小物塊一起向左勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)斜面體到達(dá)障礙物與其碰撞后，

13、斜面體立即停止運(yùn)動(dòng)，小物 塊水平拋出，最后落在障礙物的左側(cè)P處(圖中未畫出，已知斜面體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為中，斜面傾角為。，重力加速度為g,滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，求：(1)小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)科2;(2)要使物塊在地面上的落點(diǎn)P距障礙物Q最遠(yuǎn)，水平推力F為多大;(3)小物塊在地面上的落點(diǎn)P距障礙物Q的最遠(yuǎn)距離.【答案】(1)tan (2) FM m gsin(3)costan sin2 2hdsinh cos tan sin tan【解析】【分析】對m受力分析，由共點(diǎn)力平衡條件可以求出動(dòng)摩擦因數(shù)；以m為研究對象，求出最大加速度，以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律求出最大推力；對系統(tǒng)

14、由動(dòng)能定理求出最大速度，然后由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出最大水平位移.【詳解】 對m由平衡條件得： mgsin - mg cos =0解得：M2=tan 0 (2)對m設(shè)其最大加速度為 am,由牛頓第二定律得水平方向：Nsin什即Ncos =mam豎直方向：Ncos0- M2Nsin -mg=0解得：a 2gsncos tan sin對M、m整體由牛頓第二定律得：F-崗(M+m)g=(M+m)am解得：F2 M m g sin 1M m gcos tan sin1 .對M、m整體由動(dòng)能定理得：Fd i M m gd - M2解得:v I dg sin-cos tan sin對m由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得水平方向：

15、xp上vt tan豎直方向：1 .22gt解得：x p p21. cos2hd sintan sin tan本題主要考查了應(yīng)用平衡條件、牛頓第二定律、動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律即可正確解題.7.如圖所示，四分之一的光滑圓弧軌道AB與水平軌道平滑相連，圓弧軌道的半徑為R=0.8m,有一質(zhì)量為 m=1kg的滑塊從A端由靜止開始下滑，滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因 數(shù)為尸0.5,滑塊在水平軌道上滑行 L=0.7m后，滑上一水平粗糙的傳送帶，傳送帶足夠長 且沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，取 g=10m/s2,求：(1)滑塊第一次滑上傳送帶時(shí)的速度vi多大？(2)若要滑塊再次經(jīng)過 B點(diǎn)，傳送帶的速度至少多大?(3)試討論傳

16、送帶的速度 v與滑塊最終停下位置 x (到B點(diǎn)的距離)的關(guān)系。22v L2 gmgRmgL一 m%2,2gR 2 gL代入數(shù)據(jù)得，vi=3m/s.(2)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，先向左減速零, 最終以傳送帶的速度運(yùn)動(dòng)，設(shè)傳送帶速度為再向右加速，若傳送帶的速度小于v時(shí)，物塊剛能滑到 B點(diǎn)，則vi,則物塊mgL0mv222【答案】(1) 3m/s (2) "m/s (3) x L -v或 x2 g【解析】【詳解】(1)從A點(diǎn)到剛滑上傳送帶，應(yīng)用動(dòng)能定理解得 v 2 gL .,7 m/s即傳送帶的速度必須大于等于后m/s。(3)傳送帶的速度大于或等于vi,則滑塊回到水平軌道時(shí)的速度大小仍為vim

17、gs 0 1 mv；得s=0.9m,即滑塊在水平軌道上滑行的路程為0.9m,則最后停在離 B點(diǎn)0.2m處。若傳送帶的速度 77 m/s <v<3m/s,則滑塊將回到 B點(diǎn)，滑上圓弧軌道后又滑到水平軌道, 最后停下，即12mg(L x) 0 - mv2解得xv L2 g若傳送帶的速度 v<J7m/s,則滑塊將不能回到 B點(diǎn)，即mg(L x)1 2mv2解得x L 一2 g8.如圖所示，水平軌道與豎直平面內(nèi)的圓弧軌道平滑連接后固定在水平地面上，圓弧軌道B端的切線沿水平方向.質(zhì)量m=1.0kg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平恒力F=10.0N的作用下，從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)的位

18、移x=0.50m時(shí)撤去力F.已知A、B之間的距離xo=i.0m,滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)科=0.10取g=10m/s2.求：（1）在撤去力F時(shí)，滑塊的速度大??；（2）滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；（3）滑塊通過B點(diǎn)后，能沿圓弧軌道上升的最大高度h=0.35m,求滑塊沿圓弧軌道上升過程中克服摩擦力做的功.【答案】（1） 3. 0m/s； （2） 4. 0J; （3） 0. 50J.【解析】試題分析：（1）滑動(dòng)摩擦力f mg （1分）設(shè)滑塊的加速度為 a1，根據(jù)牛頓第二定律F mg ma（1 分）2解得 a1 9.0m/s（1 分）設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)位移為 0.50m時(shí)的速度大小為 v,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2v23

19、 （2 分）解得 v 3.0m /s （1 分）（2）設(shè)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkB從A到B運(yùn)動(dòng)過程中，依據(jù)動(dòng)能定理有 W合EkF x fx0 EkB,（4 分）解得 EkB 4.0J（2 分）（3）設(shè)滑塊沿圓弧軌道上升過程中克服摩擦力做功為Wf ,根據(jù)動(dòng)能定理mgh Wf 0 EkB （3 分）解得 Wf 0.50J （1 分）考點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律功能關(guān)系9.如圖所示，半徑 R= 0.4 m的光滑半圓軌道與粗糙的水平面相切于 A點(diǎn)，質(zhì)量為m=1 kg的小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平拉力F的作用下，從靜止開始由 C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，物體從 A點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道的同時(shí)撤去外力 F,物體沿半圓軌道通過最高點(diǎn) B

20、后做平拋運(yùn)動(dòng)，正好g取10 m/s2,試求:(1)物體在B點(diǎn)時(shí)的速度大小以及此時(shí)物體對軌道的彈力大小;(2)物體從C至ij A的過程中，克服摩擦力做的功.【答案】(1) 5m/s；【解析】【分析】【詳解】52.5N, (2) 9.5J試題分析：(1)根據(jù)2R Igt22得，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:4Rg0.4s, 10則B點(diǎn)的速度為:VBXACt2m/s 5m / s.0.4根據(jù)牛頓第二定律得,mgNb2Vb 一m,解得:RNb250.410N52.5N .(2)對C到B的過程運(yùn)用動(dòng)能定理得:Wf Fxac mg 2R.2 一-mvB，代入數(shù)據(jù)解得 2Wf9.5J .10.如圖所示，一根直桿與水平面

21、成性擋板，板面與桿垂直.現(xiàn)將物塊拉到0= 37。角，桿上套有一個(gè)小滑塊，桿底端N處有一彈點(diǎn)由靜止釋放，物塊與擋板碰撞后以原速率彈滑塊與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)尸0.25, g=10m/s2.回.已知 M、N兩點(diǎn)間的距離 d=0.5m,x；(3)滑塊在直桿上滑過的總路程s.【答案】(1) 0.5s (2) 0.25m .(3) 1.5m【解析】【分析】(1)滑塊從A點(diǎn)出發(fā)第一次運(yùn)動(dòng)到擋板處的過程，根據(jù)牛頓第二定律可求加速度，根據(jù)位 移時(shí)間關(guān)系可求下滑時(shí)間；(2)根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系可求出滑塊第 1次與擋板碰撞前的速度大小vi,對滑塊從A點(diǎn)開始到返回AB中點(diǎn)的過程，運(yùn)用動(dòng)能定理列式，可求出上滑的最大距離；(

22、3)滑塊最終靜止在擋板上，對整個(gè)過程，運(yùn)用動(dòng)能定理列式，可求得總路程.【詳解】(1)下滑時(shí)加速度mgsin 0 mgcos。= ma 解得 a= 4.0m/s 21 2由d= at2得下滑時(shí)間t = 0.5s. 2(2)第一次與擋板相碰時(shí)的速率 v= at = 2m/s上滑時(shí)一(mgsin 0 + f)x = 0 1m寸2解得 x= 0.25m.(3)滑塊最終停在擋板處，由動(dòng)能定理得 mgdsin 0 fs = 0解得總路程s=1.5m.11.如圖所示，AB為水平軌道，A、B間距離s=2m, BC是半徑為R=0.40m的豎直半圓形 光滑軌道，B為兩軌道的連接點(diǎn)，C為軌道的最高點(diǎn).一小物塊以vo=6m/s的初速度從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過B點(diǎn)滑上半圓形光滑軌道，恰能經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)，之后落回到水平軌道AB上的D點(diǎn)處.g取10m/s2,求：(1)落點(diǎn)D到B點(diǎn)間的距離；(2)小物塊經(jīng)過 B點(diǎn)時(shí)的速