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时间:2020-12-20
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1、高考物理动能与动能定理基础练习题含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示,质量m=3kg的小物块以初速度秽v0=4m/s水平向右抛出,恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径为R=3.75m,B点是圆弧轨道的最低点,圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接,A与圆心D的连线与竖直方向成37角,MN是一段粗糙的水平轨道,小物块与MN间的动摩擦因数μ=0.1,轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r=0.4m的半圆弧轨道,C点是圆弧轨道的最高点,半圆弧轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
2、(1)求小物块经过B点时对轨道的压力大小;(2)若MN的长度为L0=6m,求小物块通过C点时对轨道的压力大小;(3)若小物块恰好能通过C点,求MN的长度L。【答案】(1)62N(2)60N(3)10m【解析】【详解】(1)物块做平抛运动到A点时,根据平抛运动的规律有:v0vAcos37v04m/s5m/s解得:vAcos370.8小物块经过A点运动到B点,根据机械能守恒定律有:1mvA2mgRRcos371mvB222小物块经过B点时,有:FNBmgmvB2R解得:FNBmg32cos37mvB262NR根据牛顿第三定律,小物块对轨道的压力大小是62N(2)小物块由B点运动到
3、C点,根据动能定理有:mgL0mg2r1mvC21mvB222在C点,由牛顿第二定律得:FNCmgmvC2r代入数据解得:FNC60N根据牛顿第三定律,小物块通过C点时对轨道的压力大小是60N(3)小物块刚好能通过C点时,根据mgmvC22r解得:vC2gr100.4m/s2m/s小物块从B点运动到C点的过程,根据动能定理有:mgLmg2r1mvC221mvB222代入数据解得:L=10m2.如图所示,水平地面上一木板质量M=1kgL3.5m,木板右侧有一竖直固定的,长度=四分之一光滑圆弧轨道,轨道半径R=1m,最低点P的切线与木板上表面相平.质量m=2kg的小滑块位于木板的
4、左端,与木板一起向右滑动,并以v039m/s的速度与圆弧轨道相碰,木板碰到轨道后立即停止,滑块沿木板冲上圆弧轨道,后又返回到木板上,最终滑离木板.已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,g取10m/s2.求:(1)滑块对P点压力的大小;(2)滑块返回木板上时,木板的加速度大小;(3)滑块从返回木板到滑离木板所用的时间.【答案】(1)70N(2)1m/s2(3)1s【解析】【分析】【详解】(1)滑块在木板上滑动过程由动能定理得:-μ1mgL=1mv2-1mv0222解得:v=5m/s在P点由牛顿第二定律得:F-mg=mv2r解得:
5、F=70N由牛顿第三定律,滑块对P点的压力大小是70N(2)滑块对木板的摩擦力F=μmg=4Nf11地面对木板的摩擦力f22F=μ(M+m)g=3N对木板由牛顿第二定律得:Ff1-Ff2=Maa=Ff1-Ff22=1m/sM(3)滑块滑上圆弧轨道运动的过程机械能守恒,故滑块再次滑上木板的速度等于v=5m/s对滑块有:(x+L)=vt-1μ1gt22对木板有:x=1at22解得:t=1s或t=7s(不合题意,舍去)3故本题答案是:(1)70N(2)1m/s2(3)1s【点睛】分析受力找到运动状态,结合运动学公式求解即可.3.如图所示,光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连
6、接,C点切线水平,长为L=4m的粗糙水平传送带BD与平台无缝对接。质量分别为m=0.3kg和m=1kg两个小物体12中间有一被压缩的轻质弹簧,用细绳将它们连接。已知传送带以v0=1.5m/s的速度向左匀速运动,小物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.15.某时剪断细绳,小物体m1向左运动,m2向右运动速度大小为v2=3m/s,g取10m/s2.求:(1)剪断细绳前弹簧的弹性势能Ep(2)从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中,为了维持传送带匀速运动,电动机需对传送带多提供的电能E(3)为了让小物体m1从C点水平飞出后落至AB平面的水平位移最大,竖直光滑半圆轨道AC的半径
7、R和小物体m1平抛的最大水平位移x的大小。【答案】(1)19.5J(2)6.75J(3)R=1.25m时水平位移最大为x=5m【解析】【详解】(1)对m1和m2弹开过程,取向左为正方向,由动量守恒定律有:0=m1v1-m2v2解得v1=10m/s剪断细绳前弹簧的弹性势能为:E1mv21mv2p211222解得Ep=19.5J(2)设m2向右减速运动的最大距离为x,由动能定理得:1-μm2gx=0-22m2v2解得x=3m<L=4m则m2先向右减速至速度为零,向左加速至速度为v0=1.5m/s,然后向左
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