高中物理动能定理的综合应用解析版汇编含解析.docx

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1、高中物理动能定理的综合应用解析版汇编含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．小明同学根据上海迪士尼乐园游戏项目“创极速光轮”设计了如图所示的轨道。一条带有竖直圆轨道的长轨道固定在水平面上，底端分别与两侧的直轨道相切，其中轨道AQ段粗糙、长为L0=6.0m，QNP部分视为光滑，圆轨道半径R=0.2m，P点右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L=0.5m。一玩具电动小车，通电以后以P=4W的恒定功率工作，小车通电加速运动一段时间后滑入圆轨道，滑过最高点N，再沿圆轨道滑出。小车的质量m=0.4kg，小车在各粗糙段轨道上所受

2、的阻力恒为f=0.5N。（重力加速度g=10m/s2；小车视为质点，不计空气阻力）。(1)若小车恰能通过N点完成实验，求进入Q点时速度大小；(2)若小车通电时间t=1.4s，求滑过N点时小车对轨道的压力；(3)若小车通电时间t≤2.0s，求小车可能停在P点右侧哪几段轨道上。【答案】(1)22m/s；(2)6N，方向竖直向上；(3)第7段和第20段之间【解析】【分析】【详解】(1)小车恰能过N点，则vN0，Q→N过程根据动能定理mg2R1mvN21mv222代入解得v22m/s(2)A→N过程PtfL0mg2R1mv1202代入解得v15m

3、/s在N点时2mv1mgFNR代入解得FN6N根据牛顿第三定律可得小汽车对轨道压力大小6N，方向竖直向上。(3)设小汽车恰能过最高点，则Pt0fL0mg2R0代入解得t01.15s2s此时小汽车将停在mg2Rn1fL代入解得n16.4因此小车将停在第7段；当通电时间t2.0s时PtfL0n2fL0代入解得n220因此小车将停在第20段；综上所述，当t≤2.0s时，小汽车将停在第7段和第20段之间。2．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

4、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

5、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：Fx1mvB22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＝1mvc21mvB222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

6、直方向上有：2R－h＝1gt22gt由小球垂直打在斜面上可知：＝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，轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上，A距水平地面高H＝0.75m，C距水平地面高h＝0.45m。一个质量m＝0.1kg的小物块自A点从静止开始下滑，从C点以水平速度飞出后落在地面上的D点。现测得C、D两点的水平距离为x＝0.6m。不计空气阻力，取g＝10m/s2。求(1)小物块从C点运动到D点

7、经历的时间t；(2)小物块从C点飞出时速度的大小vC；(3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功。【答案】(1)t=0.3s(2)vC=2.0m/s(3)0.1J【解析】【详解】（1）小物块从C水平飞出后做平抛运动，由h1gt22得小物块从C点运动到D点经历的时间t2h0.3sg（2）小物块从C点运动到D，由xvCt得小物块从C点飞出时速度的大小vCx2.0m/st（3）小物块从A点运动到C点的过程中，根据动能定理得mgHhWf1mvC202Wf1mvC2mgHh-0.1J2此过程中克服摩擦力做的功WfWf0.1J4．如图，I、

8、II为极限运动中的两部分赛道，其中I的AB部分为竖直平面内半径为R的14光滑圆弧赛道，最低点B的切线水平;II上CD为倾角为30°的斜面，最低点C处于B点的正下方，B、C两点距离也等于R.质量