物理动能定理的综合应用练习题及解析.docx

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1、物理动能定理的综合应用练习题及解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．由相同材料的杆搭成的道如所示，其中杆AB、BC、CD、DE、EF⋯⋯长均L1.5m，杆OA和其他杆与水平面的角都37sin370.6,cos370.8，一个可看成点的小套在杆OA上从中离道最低点的直高度h1.32m由静止放，小与杆的摩擦因数都0.2，最大静摩擦力等于相同力下的滑摩擦力，在两杆交接都用短小曲杆相，不能失，使小能利地，重力加速度g取10m/s2，求：(1)小在杆OA上运的t；(2)小运的路程s；(3)小最停止的位置。【答案】(1)1s；(2)8.25m；(3)最停在A点【解

2、析】【分析】【解】(1)因mgsin＞mgcos，故小不能静止在杆上，小下滑的加速度amgsinmgcos4.4m/s2m物体与A点之的距离L0，由几何关系可得hL02.2msin37物体从静止运到A所用的t，由L01at2，得2t1s(2)从物体开始运到最停下的程中，路程s，由能定理得mgh－mgscos370－0代入数据解得s=8.25m(3)假物体能依次到达B点、D点，由能定理有mg(h－Lsin37)－mgcos37(LL0)1mvB22解得vB20明小到不了B点，最停在A点2．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

3、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

4、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】1（1）根据匀变速直线运动规律得：x=at22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：mgxsin-Wθ=0f4解得：Wf=1.75×10J【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．3．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

5、，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

6、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mgh+W=1mvC2-1mvB222设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律得FN﹣mg=mvC2R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FN=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

7、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．4．为了研究过山车的原理，某同学设计了如下模型：取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.5m的粗糙倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与半径为R=0.2m的竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图所示。一个质量m=2kg小物块，当从A点以初速度v0=6m/s沿倾斜轨道滑下，到达C点时速度vC2，sin37°=0.60，cos37°=0.80。=4m/s。取g=10m/s（1）小物块到达C点时，求圆轨道对小物块

8、支持力的大