高考物理动能定理的综合应用解析版汇编.docx

《高考物理动能定理的综合应用解析版汇编.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高考物理动能定理的综合应用解析版汇编一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．北京老山自行车赛场采用的是250m椭圆赛道，赛道宽度为7.6m。赛道形如马鞍形，由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成，圆弧段倾角为45°（可以认为赛道直线段是水平的，圆弧段中线与直线段处于同一高度）。比赛用车采用最新材料制成，质量为9kg。已知直线段赛道每条长80m，圆弧段内侧半径为14.4m，运动员质量为61kg。求：（1）运动员在圆弧段内侧以12m/s的速度骑行时，运动员和自行车整体的向心力为多大；（2）运动员在圆弧段内侧骑

2、行时，若自行车所受的侧向摩擦力恰为零，则自行车对赛道的压力多大；（3）若运动员从直线段的中点出发，以恒定的动力92N向前骑行，并恰好以12m/s的速度进入圆弧段内侧赛道，求此过程中运动员和自行车克服阻力做的功。（只在赛道直线段给自行车施加动力）。【答案】（1）700N;（2）7002N；（3）521J【解析】【分析】【详解】（1）运动员和自行车整体的向心力(Mm)v2Fn=R解得Fn=700N（2）自行车所受支持力为MmgFNcos45解得FN=7002N根据牛顿第三定律可知F压=FN=7002N（3）从出

3、发点到进入内侧赛道运用动能定理可得WF-Wf克+mgh=1mv22FLWF=2h=1dcos45o=1.9m2Wf克=521J2．如图所示，半径为R＝1m，内径很小的粗糙半圆管竖直放置，一直径略小于半圆管内径、质量为m＝1kg的小球，在水平恒力F＝250N的作用下由静止沿光滑水平面从A点17运动到B点，A、B间的距离x＝17m，当小球运动到B点时撤去外力F，小球经半圆管道5运动到最高点C，此时球对外轨的压力FN＝2.6mg，然后垂直打在倾角为θ＝45°的斜面上(g＝10m/s2)．求：(1)小球在B点时的速

4、度的大小；(2)小球在C点时的速度的大小；(3)小球由B到C的过程中克服摩擦力做的功；(4)D点距地面的高度．【答案】(1)10m/s(2)6m/s(3)12J(4)0.2m【解析】【分析】对AB段，运用动能定理求小球在B点的速度的大小；小球在C点时，由重力和轨道对球的压力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求小球在C点的速度的大小；小球由B到C的过程，运用动能定理求克服摩擦力做的功；小球离开C点后做平抛运动，由平抛运动的规律和几何知识结合求D点距地面的高度．【详解】(1)小球从A到B过程，由动能定理得：Fx1

5、mvB22解得：vB＝10m/s(2)在C点，由牛顿第二定律得mg＋FN＝mvc2R又据题有：FN＝2.6mg解得：vC＝6m/s.(3)由B到C的过程，由动能定理得：－mg·2R－Wf＝1mv21mv22c2B解得克服摩擦力做的功：Wf＝12J(4)设小球从C点到打在斜面上经历的时间为t，D点距地面的高度为h，则在竖直方向上有：2R－h＝1gt22由小球垂直打在斜面上可知gt：＝tan45°vc联立解得：h＝0.2m【点睛】本题关键是对小球在最高点处时受力分析，然后根据向心力公式和牛顿第二定律求出平抛的初

6、速度，最后根据平抛运动的分位移公式列式求解．3．如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O点为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高．质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O点等高的D点,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8．求:(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;(2)要使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时初速度v0的最小值;(3)若滑块离开C点的速度为4m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的

7、时间．【答案】（1）0.375（2）23m/s（3）0.2s【解析】试题分析：⑴滑块在整个运动过程中，受重力mg、接触面的弹力N和斜面的摩擦力f作用，弹力始终不做功，因此在滑块由A运动至D的过程中，根据动能定理有：mgR－2R＝0－0μmgcos37°sin37解得：μ＝0.375⑵滑块要能通过最高点C，则在C点所受圆轨道的弹力N需满足：N≥0①在C点时，根据牛顿第二定律有：mg＋N＝mvC2②R在滑块由A运动至C的过程中，根据动能定理有：－μmgcos37°2R＝1mvC2－sin3721mv02③2由①

8、②③式联立解得滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0需满足：v0≥3gR＝23m/s即v0的最小值为：v0min＝23m/s⑶滑块从C点离开后将做平抛运动，根据平抛运动规律可知，在水平方向上的位移为：x＝vt④在竖直方向的位移为：y＝1gt2⑤2根据图中几何关系有：tan37°＝2Ry⑥x由④⑤⑥式联立解得：t＝0.2s考点：本题主要考查了牛顿第二定律、平抛运动规律、动能定理的应用问题，属于中档题．