高中物理动能定理的综合应用各地方试卷集合汇编及解析.docx

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1、高中物理动能定理的综合应用各地方试卷集合汇编及解析一、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

2、=0.4kg，小车在各粗糙段轨道上所受的阻力恒为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

3、/s(2)A→N过程PtfL0mg2R1mv1202代入解得v15m/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．某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的

4、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

5、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)R≥5m或0＜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mgL1sinmgL1

6、cos1mvC21mvA222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2vCR=5m；故小球进入圆轨道后，要使小球不脱离轨道，则竖直

7、圆弧轨道的半径R≥5m或0＜R≤2m；3．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，小物体可视为质点，求：（1）求小物体刚刚滑到弧形轨道底端时的速度大小v；（2）水平轨道与物体间的动摩擦因数均为μ。【答案】（1）2gh（2）hs【解析】【详解】解：(1)小物体沿弧形轨道下滑的过程，根据机械能守恒定律可得：mgh1mv22解得小物体刚滑到弧形轨道底端时的速度大小：v2gh(2)对小物体从开始下滑直到最终停下的过程，根据动能定理则有：mghmg

8、s0h解得水平轨道与物体间的动摩擦因数：s4．如图所示，光滑斜面AB的倾角θ=53°，BC为水平面，BC的长度lBC=1.10m，CD为光滑的1圆弧，半径R=0.60m．一个质量m=2.0kg的物体，从斜面上A点由静止开始下滑，物4体与水平面BC间的动摩擦因数μ=0.20.轨道在B，C两点光滑连接．当物体到达D点时，继续竖直向上运动，最高点距离D点的高度h=0.20m，sin53=0°.8，cos5