最新高中物理动能定理的综合应用解析版汇编.docx

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1、最新高中物理动能定理的综合应用解析版汇编一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．如图所示，一条带有竖直圆轨道的长轨道水平固定，底端分别与两侧的直轨道相切，半径R=0.5m。物块A以v0=10m/s的速度滑入圆轨道，滑过最高点N，再沿圆轨道滑出，P点左侧轨道光滑，右侧轨道与物块间的动摩擦因数都为μ=0.4，A的质量为m=1kg（A可视为质点），求：(1)物块经过N点时的速度大小；(2)物块经过N点时对竖直轨道的作用力；(3)物块最终停止的位置。【答案】(1)v45m/s；(2)150N，作用力方向竖直向上；(3)x12.5m【解析】【分析】【详解】

2、(1)物块A从出发至N点过程，机械能守恒，有1mv2mg2R1mv2202得vv024gR45m/s(2)假设物块在N点受到的弹力方向竖直向下为FN，由牛顿第二定律有mgFNmv2R得物块A受到的弹力为FNmv2mg150NR由牛顿第三定律可得，物块对轨道的作用力为FNFN150N作用力方向竖直向上(3)物块A经竖直圆轨道后滑上水平轨道，在粗糙路段有摩擦力做负功，动能损失，由动能定理，有mgx01mv022得x12.5m2．如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O点为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方

3、向,A、C两点等高．质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O点等高的D点,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8．求:(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;(2)要使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时初速度v的最小值;0(3)若滑块离开C点的速度为4m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间．【答案】（1）0.375（2）23m/s（3）0.2s【解析】试题分析：⑴滑块在整个运动过程中，受重力mg、接触面的弹力N和斜面的摩擦力f作用，弹力始终不做功，因此在滑块由A运动至D的过程中，根据动能定理有：mgR－2

4、R＝0－0μmgcos37°sin37解得：μ＝0.375⑵滑块要能通过最高点C，则在C点所受圆轨道的弹力N需满足：N≥0①在C点时，根据牛顿第二定律有：mg＋N＝mvC2②R在滑块由A运动至C的过程中，根据动能定理有：－μmgcos37°2R＝1mvC2－sin3721mv02③2由①②③式联立解得滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0需满足：v0≥3gR＝23m/s即v0的最小值为：v0min＝23m/s⑶滑块从C点离开后将做平抛运动，根据平抛运动规律可知，在水平方向上的位移为：x＝vt④在竖直方向的位移为：y＝1gt2⑤2根据图中几何关系有：tan3

5、7°＝2Ry⑥x由④⑤⑥式联立解得：t＝0.2s考点：本题主要考查了牛顿第二定律、平抛运动规律、动能定理的应用问题，属于中档题．3．如图所示，AC为光滑的水平桌面，轻弹簧的一端固定在A端的竖直墙壁上.质量m1kg的小物块将弹簧的另一端压缩到B点，之后由静止释放，离开弹簧后从C点水平飞出，恰好从D点以vD10m/s的速度沿切线方向进入竖直面内的光滑圆弧轨道DEF(小物体与轨道间无碰撞).O为圆弧轨道的圆心，E为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道的半径R1m，DOE60o，EOF37.o小物块运动到F点后，冲上足够长的斜面，斜面FG与圆轨道相切于F点，小物体与斜面

6、间的动摩擦因数0.5.sin37o0.6，FGcos37o0.8，取g10m/s2.不计空气阻力.求：（1）弹簧最初具有的弹性势能；（2）小物块第一次到达圆弧轨道的E点时对圆弧轨道的压力大小；（3）判断小物块沿斜面FG第一次返回圆弧轨道后能否回到圆弧轨道的D点？若能，求解小物块回到D点的速度；若不能，求解经过足够长的时间后小物块通过圆弧轨道最低点E的速度大小．【答案】11.25J?；230N；32m/s．【解析】【分析】【详解】（1）设小物块在C点的速度为vC，则在D点有：vCvDcos60o设弹簧最初具有的弹性势能为Ep，则：EP1mvC22代入数据

7、联立解得：Ep1.25J；2设小物块在E点的速度为vE，则从D到E的过程中有：mgR1cos60o1mvE21mvD222设在E点，圆轨道对小物块的支持力为N，则有：NmgvE2R代入数据解得：vE25m/s，N30N由牛顿第三定律可知，小物块到达圆轨道的E点时对圆轨道的压力为30N；3设小物体沿斜面FG上滑的最大距离为x，从E到最大距离的过程中有：mgR1cos37omgsin37oμmgcos37ox01mvE22小物体第一次沿斜面上滑并返回F的过程克服摩擦力做的功为Wf，则Wf2xμmgcos37o小物体在D点的动能为EKD，则：EKD1mvD2

8、2代入数据解得：x0.8m，Wf6.4J，EKD5J因为EKDWf，故小物体不能返回D点.小物