高中物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案).docx

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1、高中物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)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。

2、小车的质量m=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mg2R1mvN21mv22

3、2代入解得v22m/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。2．一辆汽车发动机的额

4、定功率P=200kW，若其总质量为m=103kg，在水平路面上行驶时，汽车以加速度a12从静止开始匀加速运动能够持续的最大时间为t1=4s，然后保持恒定=5m/s的功率继续加速t2=14s达到最大速度。设汽车行驶过程中受到的阻力恒定，取g=10m/s2.求：(1)汽车所能达到的最大速度；(2)汽车从启动至到达最大速度的过程中运动的位移。【答案】(1)40m/s；(2)480m【解析】【分析】【详解】(1)汽车匀加速结束时的速度v1a1t120m/s由P=Fv可知，匀加速结束时汽车的牵引力F1P4=1×1

5、0Nv1由牛顿第二定律得F1fma1解得f=5000N汽车速度最大时做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，此时汽车的牵引力F=f=5000N由PFv可知，汽车的最大速度：PPv=Ff=40m/s(2)汽车匀加速运动的位移v1x1=t140m对汽车，由动能定理得F1x1Pt2fs1mv202解得s=480m3．如图所示，人骑摩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，

6、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时对轨道的压力．3【答案】（1）3m/s（2）1.2m（3）106°（4）7.74×10N【解析】

7、【分析】【详解】（1）由动能定理可知：Pt1mgH1mv21mv0222v＝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vy4，即α＝53°tan3v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

8、N4．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