物理动能定理的综合应用练习全集及解析.docx

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1、（物理）物理动能定理的综合应用练习全集及解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．北京老山自行车赛场采用的是250m椭圆赛道，赛道宽度为7.6m。赛道形如马鞍形，由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成，圆弧段倾角为45°（可以认为赛道直线段是水平的，圆弧段中线与直线段处于同一高度）。比赛用车采用最新材料制成，质量为9kg。已知直线段赛道每条长80m，圆弧段内侧半径为14.4m，运动员质量为61kg。求：（1）运动员在圆弧段内侧以12m/s的速度骑行时，运动员和自行车整体的向心力为多大；（2）运动员在圆

2、弧段内侧骑行时，若自行车所受的侧向摩擦力恰为零，则自行车对赛道的压力多大；（3）若运动员从直线段的中点出发，以恒定的动力92N向前骑行，并恰好以12m/s的速度进入圆弧段内侧赛道，求此过程中运动员和自行车克服阻力做的功。（只在赛道直线段给自行车施加动力）。【答案】（1）700N;（2）7002N；（3）521J【解析】【分析】【详解】（1）运动员和自行车整体的向心力(Mm)v2Fn=R解得Fn=700N（2）自行车所受支持力为MmgFNcos45解得FN=7002N根据牛顿第三定律可知F压=FN=7002

3、N（3）从出发点到进入内侧赛道运用动能定理可得WF-Wf克+mgh=1mv22FLWF=2h=1dcos45o=1.9m2Wf克=521J2．如图所示，AB是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道，下端B点与水平直轨道相切．一个小物块自A点由静止开始沿轨道下滑，已知轨道半径为R＝0.2m，小物块的质量为m＝0.1kg，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10m/s2.求：(1)小物块在B点时受到的圆弧轨道的支持力大小；(2)小物块在水平面上滑动的最大距离．【答案】(1)3N(2)0.4m【解

4、析】(1)由机械能守恒定律，得在B点联立以上两式得FN＝3mg＝3×0.1×10N＝3N.(2)设小物块在水平面上滑动的最大距离为l，对小物块运动的整个过程由动能定理得mgR－μmgl＝0，代入数据得【点睛】解决本题的关键知道只有重力做功，机械能守恒，掌握运用机械能守恒定律以及动能定理进行解题．3．如图所示，半径R2m的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内，轨道的B端切线水平，且距水平地面高度为h=1.25m，现将一质量m=0.2kg的小滑块从A点由静止释放，滑块沿圆弧轨道运动至B点以v5m/s的速度水

5、平飞出（g取10m/s2）．求：（1）小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功；（2）小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小；（3）小滑块着地时的速度大小.【答案】(1)Wf1.5J(2)FN4.5N(3)v152m/s【解析】【分析】【详解】（1）滑块在圆弧轨道受重力、支持力和摩擦力作用，由动能定理mgR-Wf=1mv22Wf=1.5J（2）由牛顿第二定律可知：FNmgm解得：FN4.5N（3）小球离开圆弧后做平抛运动根据动能定理可知：v2Rmgh1mv121mv222解得：v152m/s4．一个平板小

6、车置于光滑水平面上，其右端恰好和一个光滑圆弧轨道AB的底端等高对接，如图所示．已知小车质量M=3．0kg，长L=2．06m，圆弧轨道半径R=0．8m．现将一质量m=1．0kg的小滑块，由轨道顶端A点无初速释放，滑块滑到B端后冲上小车．滑块与小车上表面间的动摩擦因数．（取g=10m/s2）试求：（1）滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；（2）小车运动1．5s时，车右端距轨道B端的距离；（3）滑块与车面间由于摩擦而产生的内能．【答案】（1）30N（2）1m（3）6J【解析】（1）滑块从A端下滑到B端，由动能

7、定理得（1分）在B点由牛顿第二定律得（2分）解得轨道对滑块的支持力N（1分）（2）滑块滑上小车后，由牛顿第二定律对滑块：，得m/s2（1分）对小车：，得m/s2（1分）设经时间t后两者达到共同速度，则有（1分）解得s（1分）由于s<1．5s，故1s后小车和滑块一起匀速运动，速度v="1"m/s（1分）因此，1．5s时小车右端距轨道B端的距离为m（1分）（3）滑块相对小车滑动的距离为m（2分）所以产生的内能J（1分）5．质量为m=2kg的小玩具汽车，在t＝0时刻速度为v0P=8W沿=2m/s，随后以额定功率

8、平直公路继续前进，经t=4s达到最大速度。该小汽车所受恒定阻力是其重力的0.1倍，重力加速度g=10m/s2。求：(1)小汽车的最大速度vm；(2)汽车在4s内运动的路程s。【答案】(1)4m/s，(2)10m。【解析】【详解】(1)当达到最大速度时，阻力等于牵引力：PFvmfvmf0.1mg解得：vm4m/s；(2)从开始到t时刻根据动能定理得：Ptfs1mvm21mv0222解得：s10m。6．如图甲所示，带斜面的足够长木