高考必刷题物理动能定理的综合应用题及解析.docx

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1、【物理】高考必刷题物理动能定理的综合应用题及解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．如图所示，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μ＝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】(1)3N(2)0.4m【解析】(1)由机械能守恒定律，得在B点联立以上两式得FN＝3mg×10N＝3N.＝3×0.1(2)设

2、小物块在水平面上滑动的最大距离为l，对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR－μmgl＝0，代入数据得【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．2．为了研究过山车的原理，某同学设计了如下模型：取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.5m的粗糙倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与半径为R=0.2m的竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个质量m=2kg小物块，当从A点以初速度v0=6m/s沿倾斜轨道滑下，到达C点时速度v

3、C=4m/s。取g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。（1）小物块到达C点时，求圆轨道对小物块支持力的大小；（2）求小物块从A到B运动过程中，摩擦力对小物块所做的功；（3）小物块要能够到达竖直圆弧轨道的最高点，求沿倾斜轨道滑下时在A点的最小初速度vA。【答案】(1)N=180N(2)Wf=-50J(3)vA30m/s【解析】【详解】（1）在C点时，设圆轨道对小物块支持力的大小为N，则：Nmvc2mgR解得N=180N（2）设A→B过程中摩擦力对小物块所做的功为Wf，小物块A→B→C的过程，有mgLsin37Wf1mvc21mv

4、0222解得Wf=-50J。（3）小物块要能够到达竖直圆弧轨道的最高点，设在最高点的速度最小为vm，则：mgmvm2R小物块从A到竖直圆弧轨道最高点的过程中，有mgLsin37Wf2mgR1mvm21mvA222解得vA30m/s3．如图所示，一质量为m的小球从半径为R的竖直四分之一圆弧轨道的顶端无初速释放，圆弧轨道的底端水平，离地面高度为R。小球离开圆弧轨道的底端又通过水平距离R落到地面上，不计空气阻力，重力加速度为g。求：（1）小球刚到圆弧轨道底端时对轨道的压力；（2）小球在圆弧轨道上受到的阻力所做的功。【答案】（1）FN3mg，方向竖直向下（2）

5、Wf3mgR24【解析】【详解】（1）设小球在圆弧轨道的最低点时的速度为v，小球离开圆弧轨道后做平抛运动，有：RvtR1gt22联立解得：gRv2而在圆弧轨道的最低点，由牛顿第二定律可知：FNmgmv2R由牛顿第三定律，FNFN联立求得球队轨道的压力为：3mgFN2方向竖直向下。（2）对圆弧上运动的过程由动能定理：mgRWf1mv202联立可得：Wf3mgR44．一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示，物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速

6、度反向运动直至静止．g取10m/s2．(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F．【答案】（1）0.32（2）F=130N【解析】试题分析：（1）对A到墙壁过程，运用动能定理得：，代入数据解得：μ=0.32．（2）规定向左为正方向，对碰墙的过程运用动量定理得：F△t=mv′﹣mv，代入数据解得：F=130N．5．如图所示，BC为半径等于22m竖直放置的光滑细圆管，O为细圆管的圆心，在圆5管的末端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上

7、方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F＝5N的作用，当小球运动到圆管的末端C时作用力F立即消失，小球能平滑地冲上粗糙斜面．(g＝10m/s2)求：（1）小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少？（2）小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少？（3）小球在CD斜面上运动的最大位移是多少？【答案】（1）2m/s；（2）7.1N；（3）0.35m.【解析】【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动，水平方向：rsin45°=v0t，在B点：vygttan45°=，v0v0解得：v0=2m/s；（

8、2）小球到达在B点的速度：vv022m/s，cos45由题意可知：mg=0.5×