动能定理的综合应用练习_物理考试_外语学习含解析.docx

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1、【物理】动能定理的综合应用练习_物理考试_外语学习含解析一、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．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

3、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

4、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】12（1）根据匀变速直线运动规律得：x=at2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-Wθf=0解得：W×4f=1.7510J【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．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

5、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FG，斜面FG与圆轨道相切于F点，小物体与斜面间的动摩擦因数0.5.sin37o0.6，cos37o0.8，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

6、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】1?1.25J；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：vE2NmgR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

7、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：EKD1mvD22代入数据解得：x0.8m，Wf6.4J，EKD5J因为EKDWf，故小物体不能返回D点.小物体最终将在F点与关于过圆轨道圆心的竖直线对称的点之间做往复运动，小物体的机械能守恒，设最终在最低点的速度为vEm，则有：mgR1cos37o1mvEm22代入数据解得：vEm2m/s答：1弹簧最初具有的弹性势能