高中物理试卷物理动能与动能定理题分类汇编含解析.docx

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1、高中物理试卷物理动能与动能定理题分类汇编含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1．如图所示，斜面高为h，水平面上D、C两点距离为L。可以看成质点的物块从斜面顶点A处由静止释放，沿斜面AB和水平面BC运动，斜面和水平面衔接处用一长度可以忽略不计的光滑弯曲轨道连接，图中没有画出，不计经过衔接处B点的速度大小变化，最终物块停在水平面上C点。已知物块与斜面和水平面间的滑动摩擦系数均为μ。请证明：斜面倾角θ稍微增加后，（不改变斜面粗糙程度）从同一位置A点由静止释放物块，如图中虚线所示，物块仍然停在同一位置C点

2、。【答案】见解析所示【解析】【详解】设斜面长为L，倾角为，物块在水平面上滑动的距离为S．对物块，由动能定理得：mghmgcosLmgS0即：mghmgcoshmgS0sinmghmghmgS0tan由几何关系可知：hLStan则有：mghmgLSmgS0mghmgL0h解得：L故斜面倾角θ稍微增加后，（不改变斜面粗糙程度）从同一位置A点由静止释放物块，如图中虚线所示，物块仍然停在同一位置C点。2．如图所示，半径为R的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内，O为圆轨道的圆心，D为圆轨道的最高点，圆轨道内壁光滑，圆

3、轨道右侧的水平面BC与圆心等高．质量为m的小球从离B点高度为h处（3Rh3R）的A点由静止开始下落，从B点进入圆轨道，2重力加速度为g）．（1）小球能否到达D点？试通过计算说明；（2）求小球在最高点对轨道的压力范围；（3）通过计算说明小球从D点飞出后能否落在水平面BC上，若能，求落点与B点水平距离d的范围．【答案】（1）小球能到达D点；（2）0F3mg；（3）21Rd221R【解析】【分析】【详解】（1）当小球刚好通过最高点时应有：mgmvD2R由机械能守恒可得：mghRmvD22联立解得h3R，因为3R

4、h3R，小球能到达D点；2h的取值范围为2（2）设小球在D点受到的压力为F，则FmgmvD2RmghRmvD22联立并结合h的取值范围3Rh3R解得：0F3mg2据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为：0F3mg（3）由（1）知在最高点D速度至少为vDmingR此时小球飞离D后平抛，有：R1gt22xminvDmint联立解得xmin2RR，故能落在水平面BC上，当小球在最高点对轨道的压力为3mg时，有：mg3mgmvD2maxR解得vDmax2gR小球飞离D后平抛R1gt2，2xmaxvDmax

5、t联立解得xmax22R故落点与B点水平距离d的范围为：21Rd221R3．如图所示，在竖直平面内的光滑固定轨道由四分之一圆弧AB和二分之一圆弧BC组成，两者在最低点B平滑连接．过BC圆弧的圆心O有厚度不计的水平挡板和竖直挡板各一块，挡板与圆弧轨道之间有宽度很小的缝隙．AB弧的半径为2R，BC弧的半径为R.一直径略小于缝宽的小球在A点正上方与A相距2R处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨3道运动．不考虑小球撞到挡板以后的反弹．(1)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．(2)若小球能到达C点，求小球在B、

6、C两点的动能之比；若小球不能到达C点，请求出小球至少从距A点多高处由静止开始自由下落才能够到达C点．(3)使小球从A点正上方不同高度处自由落下进入轨道，小球在水平挡板上的落点到O点的距离x会随小球开始下落时离A点的高度h而变化，请在图中画出x2-h图象．(写出计算过程)【答案】(1)1mg(2)4∶1(3)过程见解析3【解析】【详解】（1）若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力N应满足N≥0设小球的质量为m，在C点的速度大小为vC，由牛顿运动定律和向心加速度公式有N＋mg＝mvC2R小球由开

7、始下落至运动到C点过程中，机械能守恒，有2mgR1mvC232由两式可知1N＝mg3小球可以沿轨道运动到C点.（2）小球在C点的动能为EkC，由机械能守恒得2mgREkC＝3设小球在B点的动能为EkB，同理有8mgREkB＝3得EkB∶EkC＝4∶1．（3）小球自由落下，经ABC圆弧轨道到达C点后做平抛运动。由动能定理得：mgh1mvC22由平抛运动的规律得：R1gt22x=vCt解得：x2Rh因为x＜3R，且vCgR所以Rh＜3R24x2-h图象如图所示：4．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在

8、A点，自然状态时其右端位于B点．D点位于水平桌面最右端，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.45m的圆环剪去左上角127°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离为R，P点到桌面右侧边缘的水平距离为1.5R．若用质量m1＝0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点，用同种材料、质量为m2＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位