高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)含解析一.docx

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1、高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)含解析(1)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

2、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，人骑摩

3、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

4、的压力．3【答案】（1）3m/s（2）1.2m（3）106°（4）7.74×10N【解析】【分析】【详解】（1）由动能定理可知：Pt1mgH1mv21mv2220v＝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tanvy4α＝53°v，即3所以θ＝2α＝106°（4）在摩托车由最高点飞出落至O点的过程中，由机械能守恒定律可得：mg[HR(1cos)]1mv21mv222在O点：Nmgmv2R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7740

5、N3．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

6、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－2Rμmgcos37°＝0－0sin37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

7、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．4．质量为m=0.5kg、可视为质点的小滑块，从光滑斜面上高h0=0.6m的A点由静止开始自由滑下。已知斜面AB与水平面BC在B处通过一小圆弧光滑连接。长为x0=0.5m的水平面BC与滑块之间的动摩擦因数μ=0.3，C点右侧有3