高考物理动能定理的综合应用练习题.docx

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1、最新高考物理动能定理的综合应用练习题一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,人骑摩托车做腾跃特技表演,以1.0m/s的初速度沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台,若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW行驶,经过1.2s到达平台顶部,然后离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,人和车的总质量为180kg,特技表演的全过程中不计一切阻力(计算中取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:(1)人和车

2、到达顶部平台的速度v;(2)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离x;(3)圆弧对应圆心角;(4)人和车运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力.【答案】(1)3m/s(2)1.2m(3)106°(4)7.74×103N【解析】【分析】【详解】(1)由动能定理可知:Pt1mgH1mv21mv0222v=3m/s(2)由H1gt22,svt2可得:sv2H1.2m2g(3)摩托车落至A点时,其竖直方向的分速度vygt24m/s设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α,则vy4,即α=53°tanv3所以θ=2α=106°(4)在摩托车由最高点飞出落至O点的过程

3、中,由机械能守恒定律可得:mg[HR(1cos)]1mv21mv222v2在O点:NmgmR所以N=7740N由牛顿第三定律可知,人和车在最低点O时对轨道的压力为7740N,37°AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O2.如图所示倾角为的粗糙斜面点为轨道圆心,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

4、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-s

5、in3721mv02③2由①②③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.3.如图所示,半径R2m的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为h=1.25m,现将一质量m=0

6、.2kg的小滑块从A点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B点以v5m/s的速度水平飞出(g取10m/s2).求:(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功;(2)小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小;(3)小滑块着地时的速度大小.【答案】(1)Wf1.5J(2)FN4.5N(3)v152m/s【解析】【分析】【详解】(1)滑块在圆弧轨道受重力、支持力和摩擦力作用,由动能定理mgR-Wf=1mv22Wf=1.5J(2)由牛顿第二定律可知:FNmgm解得:FN4.5N(3)小球离开圆弧后做平抛运动根据动能定理可知:v2Rmgh1mv21mv2212解得:v

7、152m/s4.一个平板小车置于光滑水平面上,其右端恰好和一个光滑圆弧轨道AB的底端等高对接,如图所示.已知小车质量M=3.0kg,长L=2.06m,圆弧轨道半径R=0.8m.现将一质量m=1.0kg的小滑块,由轨道顶端A点无初速释放,滑块滑到B端后冲上小车.滑块与小车上表面间的动摩擦因数.(取g=10m/s2)试求:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;(2)小车运动1.5s时,车右端距轨道B端的距离;(3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能.【答案】(1)30N(2)1m(3)6J【解析】(1)滑块从A端下滑到B端,由动能定理得(1分)在B点由牛顿

8、第二定律得(2分)解得轨道对滑块的支持力N(1分)(2)滑块滑上小

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