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.docx

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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

2、为f=0.5N。（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，Q→N过程根据动能定理mg2R1mvN21mv222代入解得v22m/s(2)A→N过程PtfL0mg2R1mv1202代入解得v15m/s在N点时2mv1mgFNR代入

3、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Pt0fL0mg2R0代入解得t01.15s2s此时小汽车将停在mg2Rn1fL代入解得n16.4因此小车将停在第7段；当通电时间t2.0s时PtfL0n2fL0代入解得n220因此小车将停在第20段；综上所述，当t≤2.0s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，右侧轨道与物块间的

4、动摩擦因数都为μ=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)v45m/s；(2)150N，作用力方向竖直向上；(3)x12.5m【解析】【分析】【详解】(1)物块A从出发至N点过程，机械能守恒，有1mv02mg2R1mv222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FNmv2mg150NR由牛顿第三定律可得，物块对轨道的作用力为FNFN150N作用力方向竖直向

5、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mgx01mv022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t1=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/s2.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】【分析】【详解】(1)汽车匀加速结束

6、时的速度v1a1t120m/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F1fma1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F1x1Pt2fs1mv202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θ=30°的山坡滑道上进行训练，运动员及装备的总质量m=70kg．滑道与水平地面平滑连接，如图所示．他从滑道上由

7、静止开始匀加速下滑，经过t=5s到达坡底，滑下的路程x=50m．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/s2（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，根据牛顿第二定律求出下滑过程中受到的

8、阻力大小．