高考物理动能定理的综合应用基础练习题及解析.docx

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1、高考物理动能定理的综合应用基础练习题及解析一、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)设小物块在水平面上滑动的最大距离为l，

2、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．某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为θ=53°，长为L1=7.5m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC相连，然后在C处连接一个竖直的光滑圆轨道．如图所示．高为h=0.8m光滑的平台上有一根轻质弹簧，一端被固定在左面的墙上，另一端通过一个可视为质点的质量m=1kg的小球压紧弹簧，现由静止释放小球，小球离开台面时已离开弹簧，到达A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾

3、斜轨道滑下．已知小物块与AB间的动摩擦因数为μ=0.5，g取10m/s2，sin53=0°.8．求：(1)弹簧被压缩时的弹性势能；(2)小球到达C点时速度vC的大小；(3)小球进入圆轨道后，要使其不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件．【答案】(1)4.5J；(2)10m/s；(3)或。R≥5m0＜R≤2m【解析】【分析】【详解】(1)小球离开台面到达A点的过程做平抛运动，故有v0vy2ghtan3m/stan小球在平台上运动，只有弹簧弹力做功，故由动能定理可得：弹簧被压缩时的弹性势能为Ep1mv024.5J；2(2)小球在A处的速度为v0vA5m/scos小

4、球从A到C的运动过程只有重力、摩擦力做功，故由动能定理可得mgL1sinmgL1cos1mvC21mvA222解得vCvA22gL1sincos10m/s；(3)小球进入圆轨道后，要使小球不脱离轨道，即小球能通过圆轨道最高点，或小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径；那么对小球能通过最高点时，在最高点应用牛顿第二定律可得mgmv12；R对小球从C到最高点应用机械能守恒可得1mvC22mgR1mv125mgR222解得0RvC22m；5g对小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径的情况应用机械能守恒可得1mvC2mghmgR2解得RvC2=5m；2g故小球进入圆轨道后，要使小

5、球不脱离轨道，则竖直圆弧轨道的半径R≥5m或0＜R≤2m；3．如图所示，光滑圆弧的半径为80cm，一质量为1.0kg的物体由A处从静止开始下滑到B点，然后又沿水平面前进3m，到达C点停止。物体经过B点时无机械能损失，g取10m/s2，求：（1）物体到达B点时的速度以及在B点时对轨道的压力；（2）物体在BC段上的动摩擦因数；（3）整个过程中因摩擦而产生的热量。【答案】（1）4m/s，30N；（2）4；（3）8J。15【解析】【分析】【详解】（1）根据机械能守恒有mgh1mv22代入数据解得v4m/s在B点处，对小球受力分析，根据牛顿第二定律可得mv2FNmg代入数据解得R

6、FN30N由牛顿第三定律可得，小球对轨道的压力为FNFN30N方向竖直向下（2）物体在BC段上，根据动能定理有mgx01mv22代入数据解得415（3）小球在整个运动过程中只有摩擦力做负功，重力做正功，由能量守恒可得Qmgh8J4．一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，滑块滑到与小车上表面间的动摩擦因数．（取g=10m/s2）试求：B端后冲上小车．滑块（1）滑块到达B端时，轨道对它

7、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）滑块滑上小车后，由牛顿第二定律对滑块：，得m/s2（1分）对小车：，得m/s2（1分）设经时间t后两者达到共同速度，则有（1分）解得s（1分）由于s<1．5s，故1s后小车和滑块一起匀速运动，速度v="1"m/s（1分）因此，1．5s时小车右端距轨道B端的距离