高中物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题.docx

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1、高中物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．为了备战2022年北京冬奥会，一名滑雪运动员在倾角θ=30的°山坡滑道上进行训练，运动员及装备的总质量m=70kg．滑道与水平地面平滑连接，如图所示．他从滑道上由静止开始匀加速下滑，经过t=5s到达坡底，滑下的路程x=50m．滑雪运动员到达坡底后又在水平面上滑行了一段距离后静止．运动员视为质点,重力加速度g=10m/s2，求：（1）滑雪运动员沿山坡下滑时的加速度大小a；（2）滑雪运动员沿山坡下滑过程中受到的阻力大小f；（3）滑雪运动员在全过程中

2、克服阻力做的功Wf．【答案】（1）4m/s2（2）f=70N（3）1.75×4J10【解析】【分析】（1）运动员沿山坡下滑时做初速度为零的匀加速直线运动，已知时间和位移，根据匀变速直线运动的位移时间公式求出下滑的加速度．（2）对运动员进行受力分析，根据牛顿第二定律求出下滑过程中受到的阻力大小．（3）对全过程，根据动能定理求滑雪运动员克服阻力做的功．【详解】12（1）根据匀变速直线运动规律得：x=at2解得：a=4m/s2（2）运动员受力如图，根据牛顿第二定律得：mgsin-θf=ma解得：f=70N（3）全程应用动能定理，得：mg

3、xsin-Wθf=0解得：W×4f=1.7510J【点睛】解决本题的关键要掌握两种求功的方法，对于恒力可运用功的计算公式求．对于变力可根据动能定理求功．2．我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．如图1-所示，质量m＝60kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a＝3.6m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB＝24m/s，A与B的竖直高度差H＝48m．为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧．助滑道末端B与滑道最低点C的

4、高度差h＝5m，运动员在B、C间运动时阻力做功W＝－1530J，g取10m/s2.(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大？【答案】(1)144N(2)12.5m【解析】试题分析：（1）运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动，设AB的长度为x，斜面的倾角为α，则有2vB=2axH根据牛顿第二定律得mgsinα﹣Ff=ma又sinα=x由以上三式联立解得Ff=144N（2）设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理有1

5、212mgh+W=mvC-mvB22设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律得由运动员能承受的最大压力为其所受重力的6倍，即有考点：牛顿第二定律；动能定理2FN﹣mg=mvCRFN=6mg联立解得R=12．5m【名师点睛】本题中运动员先做匀加速运动，后做圆周运动，是牛顿第二定律、运动学公式、动能定理和向心力的综合应用，要知道圆周运动向心力的来源，涉及力在空间的效果，可考虑动能定理．3．在某电视台举办的冲关游戏中，AB是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，半径R=1.6m，BC是长度为L1=3m的水平传送带，CD是长度为L2=3

6、.6m水平粗糙轨道，AB、CD轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从A处由静止下滑，参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量m=60kg，滑板质量可忽略．已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为μ1=0.4、μ2=0.5，g取10m/s2.求：（1）参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力；（2）若参赛者恰好能运动至D点，求传送带运转速率及方向；（3）在第（2）问中，传送带由于传送参赛者多消耗的电能．【答案】（1）1200N，方向竖直向下（2）顺时针运转，v=6m/s（3）720J【解析】(1)对参赛者：A到B过程，由动能定理mgR(1

7、－cos60°)＝1mvB22解得vB＝4m/s在B处，由牛顿第二定律NB－mg＝mv2BR解得NB＝2mg＝1200N根据牛顿第三定律：参赛者对轨道的压力N′B＝NB＝1200N，方向竖直向下．(2)C到D过程，由动能定理－μ2mgL2＝0－1mvC22解得vC＝6m/sB到C过程，由牛顿第二定律μ1mg＝ma解得a＝4/2(2分)ms参赛者加速至vC历时t＝vCvB＝0.5sa位移x1＝vBvCt＝2.5m

8、与传送带的相对位移x＝x2－x1＝0.5m传送带由于传送参赛者多消耗的电能E＝μ1mgx＋1mvC2－1mvB2＝720J.224．如图所示，小物体沿光滑弧形轨道从高为h处由静止下滑，它在水平粗糙轨道上滑行的最远距离为s，重力加速度用g表示，小物体