高中物理动能与动能定理易错剖析含解析.docx

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1、高中物理动能与动能定理易错剖析含解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1．如图所示是一种特殊的游戏装置，CD是一段位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，圆弧半径为10m，末端D处的切线方向水平，一辆玩具滑车从轨道的C点处下滑，滑到D点时速度大小为10m/s，从D点飞出后落到水面上的B点。已知它落到水面上时相对于O点（D点正下方）的水平距离OB10m。为了能让滑车抛到水面上的更远处，有人在轨道的下方紧贴D点安装一水平传送带，传送带右端轮子的圆心与D点的水平距离为8m，轮子半径为0.4m（传送带的厚度不计），若传送带与玩具滑车之间的动摩擦因数为0.4，玩

2、具滑车的质量为4kg，不计空气阻力（把玩具滑车作质点处理），求(1)玩具滑车到达D点时对D点的压力大小。(2)如果传送带保持不动，玩具滑车到达传送带右端轮子最高点时的速度和落水点位置。(3)如果传送带是在以某一速度匀速运动的（右端轮子顺时针转），试讨论玩具滑车落水点与传送带速度大小之间的关系。【答案】(1)80N；(2)6m/s，6m；(3)见解析。【解析】【详解】(1)玩具滑车到达D点时，由牛顿第二定律：FDmgmvD2R解得FDmgmvD2=404102=80N；R10(2)若无传送带时，由平抛知识可知：xvDt解得t1s如果传送带保持不动，

3、则当小车滑到最右端时，由动能定理：1mv21mvD2mgL22解得v=6m/s因为v6m/sgR2m/s，则小车从右端轮子最高点做平抛运动，则落水点距离传送带右端的水平距离：x'vt6m(3)①若传送带的速度v≤6m/s，则小车在传送带上运动时一直减速，则到达右端的速度为6m/s，落水点距离传送带右端的水平距离为6m；②若小车在传送带上一直加速，则到达右端时的速度满足1mv'21mvD2mgL22解得v'241m/s若传送带的速度v241m/s，则小车在传送带上运动时一直加速，则到达右端的速度为241m/s，落水点距离传送带右端的水平距离为xvt

4、241m；③若传送带的速度10m/s≥v≥6m/s，则小车在传送带上运动时先减速到v，然后以速度v匀速，则到达右端的速度为v，落水点距离传送带右端的水平距离为vt=vm；④若传送带的速度241m/s≥v≥10m/s，则小车在传送带上运动时先加速到v，然后以速度v匀速，则到达右端的速度为v，落水点距离传送带右端的水平距离为vt=vm。2．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、B连线与电场线平行，开始时两球相距L，在电场

5、力作用下，A球与B球发生对心弹性碰撞．设碰撞过程中，、AB两球间无电量转移．(1)、?第一次碰撞结束瞬间AB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)vA10vB15QEL(3)2mL(2)2EmQtQE(2mLt32mL)QEQE【解析】（1）A球的加速度aQE，碰前A的速度vA12aL2QEL

6、；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''2QEL所以B碰撞后交换速度：vA10，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两球速度分别为vA2和vB2，由位移关系有：'123t132mLvB1t2t12at2t1，得到

7、：t2QE2QEL'vA2at2t12at12vA12m；vB2vB11212由功能关系可得：W电=2mvA22mvB25QEL（另解：两个过程A球发生的位移分别为x1、x2，x1L，由匀变速规律推论x24L，根据电场力做功公式有：WQEx1x25QEL）（3）对A球由平衡条件得到：QBvAmg，vAat，aQEm从A开始运动到发生第一次碰撞：Btmgm2g2mLQat20tQEtQEBtm2g2mLt32mL从第一次碰撞到发生第二次碰撞：2t2mLQEQEQEQE点睛：本题是电场相关知识与动量守恒定律的综合，虽然A球受电场力，但碰撞的内力远大于

8、内力，则碰撞前后动量仍然守恒．由于两球的质量相等则弹性碰撞后交换速度．那么A球第一次碰后从速度为零继续做匀加速直线运动，直到发生第二次碰