高中物理动能与动能定理试题类型及其解题技巧及解析.docx

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1、高中物理动能与动能定理试题类型及其解题技巧及解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1．如图所示，在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道，水平轨道的PQ段长度为，上面铺设特殊材料，小物块与其动摩擦因数为，轨道其它部分摩擦不计。水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定，弹簧处于原长状态。可视为质点的质量的小物块从轨道右侧A点以初速度冲上轨道，通过圆形轨道，水平轨道后压缩弹簧，并被弹簧以原速率弹回，取，求：（1）弹簧获得的最大弹性势能；（2）小物块被弹簧第一次弹回经过圆轨道最低点时的动能；（3）当R满足什么条件时，小物块被弹簧第一次弹回圆轨道时能沿轨道运动而不会脱离轨道。【答案】

2、（1）10.5J（2）3J（3）0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m【解析】【详解】（1）当弹簧被压缩到最短时，其弹性势能最大。从A到压缩弹簧至最短的过程中，由动能定理得：-μmgl+W弹＝0-mv02由功能关系：W弹=-△Ep=-Ep解得Ep=10.5J；（2）小物块从开始运动到第一次被弹回圆形轨道最低点的过程中，由动能定理得-2μmgl＝Ek-mv02解得Ek=3J；（3）小物块第一次返回后进入圆形轨道的运动，有以下两种情况：①小球能够绕圆轨道做完整的圆周运动，此时设小球最高点速度为v2，由动能定理得-2mgR＝mv22-Ek小物块能够经过最高点的条件m≥mg，解得R≤

3、0.12m②小物块不能够绕圆轨道做圆周运动，为了不让其脱离轨道，小物块至多只能到达与圆心等高的位置，即mv12≤mgR，解得R≥0.3m；设第一次自A点经过圆形轨道最高点时，速度为v1，由动能定理得：2-2-2mgR＝mv1mv0且需要满足m≥mg，解得R≤0.72m，综合以上考虑，R需要满足的条件为：0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m。【点睛】解决本题的关键是分析清楚小物块的运动情况，把握隐含的临界条件，运用动能定理时要注意灵活选择研究的过程。2．如图所示，粗糙水平桌面上有一轻质弹簧左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形

4、状为半径R=1.0m的圆环剪去了左上角120°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离是h=2.4m。用质量为m=0.2kg的物块将弹簧由B点缓慢压缩至C点后由静止释放，弹簧在C点时储存的弹性势能Ep=3.2J，物块飞离桌面后恰好P点沿切线落入圆轨道。已知物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度g值取10m/s2，不计空气阻力，求∶(1)物块通过P点的速度大小；(2)物块经过轨道最高点M时对轨道的压力大小；(3)CD两点间的距离；、【答案】(1)8m/s；(2)4.8N；(3)2m【解析】【分析】【详解】(1)通过P点时，由几何关系可知，速度方向与水平方向夹角为60o，

5、则vy22ghsin60ovyv整理可得，物块通过P点的速度v8m/s(2)从P到M点的过程中，机械能守恒1mv2=mgR(1cos60o)+1mvM222在最高点时根据牛顿第二定律mvM2FNmgR整理得FN4.8N根据牛顿第三定律可知，物块对轨道的压力大小为4.8N(3)从D到P物块做平抛运动，因此vDvcos60o4m/s从C到D的过程中，根据能量守恒定律Epmgx1mvD22C、D两点间的距离x2m3．在光滑绝缘的水平面上，存在平行于水平面向右的匀强电场，电场强度为E，水平面上放置两个静止、且均可看作质点的小球A和B，两小球质量均为m，A球带电荷量为Q，B球不带电，A

6、、B连线与电场线平行，开始时两球相距L，在电场力作用下，A球与B球发生对心弹性碰撞．设碰撞过程中，A、B两球间无电量转移．(1)第一次碰撞结束瞬间A、B两球的速度各为多大?(2)从开始到即将发生第二次碰撞这段过程中电场力做了多少功?(3)从开始到即将发生第二次碰撞这段过程中，若要求A在运动过程中对桌面始终无压力且刚好不离开水平桌面(v=0时刻除外)，可以在水平面内加一与电场正交的磁场．请写出磁场B与时间t的函数关系．2QELBm2g【答案】(1)vA10vB1(2)5QEL2mLm(3)2EQtQE(2mLt32mL)QEQE【解析】（1）A球的加速度aQE，碰前A的速度vA

7、12aL2QEL；碰前B的速度vB10mm''设碰后A、B球速度分别为vA1、vB1，两球发生碰撞时，由动量守恒和能量守恒定律有：''121'21'2mvA1mvA1mvB1，2mvA12mvA12mvB1所以B碰撞后交换速度：''2QELvA10，vB1vA1m（2）设A球开始运动时为计时零点，即t0，A、B球发生第一次、第二次的碰撞时刻分别为t1、t2；由匀变速速度公式有：t1vA102mLaQE第一次碰后，经t2t1时间A、B两球发生第二次碰撞，设碰前瞬间A、B