动能定理的综合应用练习.docx

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1、（物理）动能定理的综合应用练习一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．如图所示，人骑摩托车做腾跃特技表演，以1.0m/s的初速度沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台，若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW行驶，经过1.2s到达平台顶部，然后离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．A、B为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为R＝1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中不计一切阻力(计算中取g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)．求：(1)人和车到达顶部平台的速

2、度v；(2)从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离x；(3)圆弧对应圆心角；(4)人和车运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力．【答案】（1）3m/s（2）1.2m（3）106°（4）7.74×103N【解析】【分析】【详解】（1）由动能定理可知：Pt1mgH1mv21mv0222v＝3m/s（2）由H1gt22,svt2可得：sv2H1.2m2g（3）摩托车落至A点时，其竖直方向的分速度vygt24m/s设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α，则vy4，即α＝53°tanv3所以θ＝2α＝106°（4）在摩托车由最高点飞出落至O点的过程中，由机械能守恒定律可得：

3、mg[HR(1cos)]1mv21mv222v2在O点：NmgmR所以N＝7740N由牛顿第三定律可知，人和车在最低点O时对轨道的压力为7740N2．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；

4、（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-

5、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．为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为θ=60°L1=23m的倾斜轨道ABL2=3m的水平轨道BC相、长为，通过微小圆弧与长为2连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道上D处，如图所示.现将一个小球从距A点高为h=0.9m的水平台面上以一定的初速度v0水平弹出，到A点时小球的速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下.已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为μ=3，g取10m/s

6、2.3（1）求小球初速度v0的大小；（2）求小球滑过C点时的速率vC；（3）要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件？【答案】（1）6m/s（2）36m/s（3）0

7、v2mgR11mvC2＝2mgR11mv222代入数据解得R1=1．08m当小球刚能到达与圆心等高时1mvC2＝mgR22代入数据解得R2=2．7m当圆轨道与AB相切时R3=BC?tan60°．=15m即圆轨道的半径不能超过1．5m综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是0＜R≤1．08m．考点：平抛运动；动能定理4．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