最新高考物理動能與動能定理精編習題

1、最新高考物理動能與動能定理精編習題一、高中物理精講專題測試動能與動能定理1 .如圖所示，水平地面上一木板質量M= 1 kg,長度L=3.5 m,木板右側有一豎直固定的四分之一光滑圓弧軌道，軌道半徑R= 1 m,最低點P的切線與木板上表面相平.質量 m =2 kg的小滑塊位于木板的左端，與木板一起向右滑動，并以vo J39m/s的速度與圓弧軌道相碰，木板碰到軌道后立即停止，滑塊沿木板沖上圓弧軌道，后又返回到木板上，最 終滑離木板.已知滑塊與木板上表面間的動摩擦因數(shù)因=0.2,木板與地面間的動摩擦因數(shù)戌=0.1, g 取 10 m/s2.求：(1)滑塊對P點壓力的大小；(2)滑塊返回木板上時，木板

2、的加速度大小；(3)滑塊從返回木板到滑離木板所用的時間.【答案】(1)70 N (2)1 m/s2 (3)1 s【解析】【分析】【詳解】(1)滑塊在木板上滑動過程由動能定理得：一黑mgL= - mv2 mv：22解得：v= 5 m/s在P點由牛頓第二定律得：2 v F mg= m r解得：F= 70 N由牛頓第三定律，滑塊對 P點的壓力大小是70 N(2)滑塊對木板的摩擦力 Ff1 =黑mg = 4 N地面對木板的摩擦力Ff2=區(qū)(M + m)g = 3 N對木板由牛頓第二定律得：Ff1 - Ff2 = MaFfFf2=1 m/s2v= 5 m/s(3)滑塊滑上圓弧軌道運動的過程機械能守恒，故

3、滑塊再次滑上木板的速度等于1 C對滑塊有：(x+L) = vt- - wgt2對木板有：x= at22解得：t=1 $或t= ：s(不合題意，舍去)故本題答案是：(1)70 N (2)1 m/s2 (3)1 s【點睛】分析受力找到運動狀態(tài)，結合運動學公式求解即可.2 .滑板運動是極限運動的鼻祖，許多極限運動項目均由滑板項目延伸而來.如圖所示是滑 板運動的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為。點、圓心角0= 60,半徑OC與水平軌道CD垂直，滑板與水平軌道 CD間的動摩擦因數(shù) 科=0.2.某運動員從軌 道上的A點以vo=3m/s的速度水平滑出，在 B點剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧

4、軌道 BC,經CD軌道后沖上DE軌道，到達E點時速度減為零，然后返回.已知運動員和滑板的 總質量為m = 60kg, B、E兩點與水平軌道 CD的豎直高度分別為 h=2mHl= 2.5m.求：(1)運動員從A點運動到B點過程中，到達 B點時的速度大小 vb；(2)水平軌道CD段的長度L；(3)通過計算說明，第一次返回時，運動員能否回到B點？如能，請求出回到B點時速度的大??；如不能，請求出最后停止的位置距C點的距離.【答案】(1)vB=6m/s (2) L= 6.5m (3)停在C點右側6m處【解析】【分析】【詳解】(1)在 B點時有 vb= -v,得vb= 6m/scos6012(2)從 B

5、點到 E 點有 mgh mgL mgH 0 -mvB,得 L= 6.5m2(3)設運動員能到達左側的最大高度為h,從B到第一次返回左側最高處有12mgh mgh mg 2L 0 mvB,得h=1.2mh = 2 m,故第一次返回時，運動員不能 2回到B點，從B點運動到停止，在 CD段的總路程為s,由動能定理可得mgh mgs-120 mvB ,得s= 19m, s= 2L+ 6 m,故運動貝取后停在 C點右側6m處. 23 .如圖所示，不可伸長的細線跨過同一高度處的兩個光滑定滑輪連接著兩個物體A和B,h。開始時讓連著A的A、B質量均為m。A套在光滑水平桿上，定滑輪離水平桿的高度為細線與水平桿的

6、夾角 a。現(xiàn)將A由靜止釋放(設 B不會碰到水平桿，A、B均可視為質點;重力加速度為g)求：(1)當細線與水平桿的夾角為3(90 )時，A的速度為多大？(2)從開始運動到 A獲得最大速度的過程中，繩拉力對A做了多少功？【解析】【答案】(1)vA1sin22gh1 cos1h ,；（2）此 mgh sinsin(2)A、B的系統(tǒng)機械能守恒EP減EK加h h 1212mg g。2mvA2mvBVa cosVb解得2gh2.1 cossin1sin(2)當A速度最大時，B的速度為零，由機械能守恒定律得EpMEK加h mg sin-mvAm2對A列動能定理方程-mvAm2聯(lián)立解得WT mg上h sin4

7、 .如圖所示，光滑水平平臺 AB與豎直光滑半圓軌道 AC平滑連接，C點切線水平，長為 L=4m的粗糙水平傳送帶 BD與平臺無縫對接。質量分別為m1=0.3kg和m2=1kg兩個小物體中間有一被壓縮的輕質彈簧，用細繩將它們連接。已知傳送帶以V0=1.5m/s的速度向左勻速運動，小物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為尸0.15.某時剪斷細繩，小物體m1向左運動，m2向右運動速度大小為 v2=3m/s , g取10m/s2.求:(1)剪斷細繩前彈簧的彈性勢能Ep(2)從小物體m2滑上傳送帶到第一次滑離傳送帶的過程中，為了維持傳送帶勻速運動，電動機需對傳送帶多提供的電能E(3)為了讓小物體 mi從C點水平飛出后

8、落至 AB平面的水平位移最大，豎直光滑半圓軌道AC的半徑R和小物體mi平拋的最大水平位移 x的大小?！敬鸢浮?1)19.5J(2)6.75J(3)R=1.25m時水平位移最大為 x=5m【解析】【詳解】(1)對m1和m2彈開過程，取向左為正方向，由動量守恒定律有:0=m1v1-m2v2解得v1=10m/s剪斷細繩前彈簧的彈性勢能為：Ep1212mMm2v222解得Ep=19.5J(2)設m2向右減速運動的最大距離為x,由動能定理得:12-!im2gx=0- m2v2解得x=3m cos 53口 二三)55【答案】(1) 7 m/s； (2) 63 次 24. 9m (3) 25 次【解析】試題

9、分析：小物塊從開始運動到與擋板碰撞，重力、摩擦力做功，運用動能定理。求小物 塊經過B點多少次停下來，需要根據(jù)功能轉化或動能定理求出小物塊運動的路程，計算出 經過B點多少次。小物塊經過平拋運動到達D點，可以求出平拋時的初速度，進而求出在BC段上運動的距離以及和當班碰撞的次數(shù)。(1)從A到C段運用動能定理mgsin F . .一 - Lab=- mv2 v=7m/s(2)從開始到最后停下在BC段所經過的路程為 xmgsin r Lab- - mgx=0 x=24. 9m=31. 1 匚經過AB的次數(shù)為31*2+1=63次(3)設小物塊平拋時的初速度為VoH Jgt2r+ -：=vot vo=3 m

10、/s設第n次后取走擋板mv2- mv02=2 - 二 Lbcn22n=25 次考點：動能定理、平拋運動【名師點睛】解決本題的關鍵一是要會根據(jù)平拋運動的規(guī)律求出落到D時平拋運動的初速度；再一個容易出現(xiàn)錯誤的是在BC段運動的路程與經過 B點次數(shù)的關系，需要認真確定。根據(jù)功能關系求出在 BC段運動的路程。9.如圖所示，四分之一光滑圓弧軌道AO通過水平軌道 OB與光滑半圓形軌道 BC平滑連接，B、C兩點在同一豎直線上，整個軌道固定于豎直平面內，以。點為坐標原點建立直角坐標系xOy。一質量m=1kg的小滑塊從四分之一光滑圓弧軌道最高點A的正上方E處由靜止釋放，A、E間的高度差h=2.7m,滑塊恰好從 A

11、點沿切線進入軌道，通過半圓形軌道BC的最高點C時對軌道的壓力 F=150N,最終落到軌道上的 D點(圖中未畫出)。已知四分之一 圓弧軌道AO的半徑R=1.5m,半圓軌道BC的半徑r=0.4m,水平軌道 OB長l=0.4m ,重力 加速度g=10m/s2。求：y/m(1)小滑塊運動到 c點時的速度大??；(2)小滑塊與水平軌道 OB間的動摩擦因數(shù)；(3)D點的位置坐標.【答案】(1) Vc8m/s (2)0.5 x 1.2m, y 0.6m【解析】【詳解】(1)滑塊在C點時，對滑塊受力分析，有2VCF mg m r解得：vC 8m/ s(2)滑塊從E點到C點過程，由動能定理可知:mg h R 2r

12、解得： 0.5mgl1 2 mvc2(3)小滑塊離開 C點后做平拋運動，若滑塊落到水平軌道，則1 j.2r -gt , s Vet2解得：s 3.2m l 0.4m所以滑塊落到四分之一圓弧軌道上，設落點坐標為x,y ,則有:2r y 2gt2l x vet222x Ry R解得：x 1.2m, y 0.6m 1 ,一，一10 .如圖所不，ABC為豎直面內一固定軌道， AB段是半徑為R的一光滑圓弧，水平段與圓4弧軌道相切于B,水平段BC長度為L, C端固定一豎直擋板.一質量為m的小物塊自A端從靜止開始沿圓軌道下滑，與擋板共發(fā)生了兩次碰撞后停止在水平段B、C之間的某處，物塊每次與擋板碰撞不損失機械

13、能 (即碰撞前、后速率相同).不計空氣阻力，物塊與水平段BC間的動摩擦因數(shù)為 由重力加速度為g.試求物塊(1)第一次與擋板碰撞時的速率;(2)在水平軌道上滑行的總路程;(3)最后一次滑到圓軌道底端B處對圓軌道的壓力. R【答案】(1) v =42g(R- L) (2) S=物塊最后一次滑到底端B處對圓軌道的壓力可mg或椰-mg(1)對物塊第一次從A到C過程,根據(jù)動能定理:mgR mgL 1mv2 2解得第一次碰撞擋板的速率L)(2)設物塊質量為m,在水平軌道上滑行的總路程為 道上的全過程，根據(jù)動能定理：S,對物塊從開始下滑到停止在水平軌解得mgRmgS= 0(3)設物塊最后一次經過圓弧軌道底端

14、B時的速率為v2,對圓軌道的壓力為 FN,則:2v2 /Fn mg m一 R第一種可能情況：物塊與擋板第二次碰撞后，向右運動還未到B點時即停下，則:由解得mgRmg 2L12 _mv22Fnmg第二種可能情況：物塊與擋板第二次碰撞后，向右可再一次滑上光滑圓弧軌道，則:mgRmg 4L1mv2 2由解得Fnmg物塊最后一次滑到底端B處對圓軌道的壓力可能為4 L -mg或R的光滑半圓軌道 BCD相切，半圓的11 .如圖所示，AB是光滑的水平軌道，B端與半徑為l直徑BD豎直，將彈簧水平放置，一端固定在A點.現(xiàn)使質量為 m的小滑塊從D點以速度V0=廬歹進入軌道DCB,然后沿著BA運動壓縮彈簧，彈簧壓縮

15、最短時小滑塊處于P點，重力加速度大小為 g,求：(1)在D點時軌道對小滑塊的作用力大小Fn ;(2)彈簧壓縮到最短時的彈性勢能Ep;(3)若水平軌道AB粗糙，小滑塊從 P點靜止釋放，且 PB=5l,要使得小滑塊能沿著軌道BCD運動，且運動過程中不脫離軌道，求小滑塊與AB間的動摩擦因數(shù) 科的范圍.7【答案】(1) 2mgl(2)門 產0.減0.59w0.7mvlFn + 血目=j【解析】(D解得(2)根據(jù)機械能守恒解得(3)小滑塊恰能能運動到Ep =解得(1= 0.7小滑塊恰能沿著軌道運動到Ep =+ mgl解得-0.5所以0.5年C 0.7小滑塊恰能沿著軌道運動1Fp pmg51 + mgZl + 嚴竄 解得-0.2所以產0.2綜上 產 0.M 0.50.712 .可視為質點的小滑塊從半徑為0.8m的四分之一光滑圓弧軌道頂端滑下。在軌道最低點滑上水平傳送帶的最右端(設軌道銜接處無機械能損失)。設傳送帶長度L=8m,并以恒定的v=3m/s速度順時針轉動，小滑塊恰好能運動到水平傳送帶的最左端而沒有掉下傳送(1)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(2)物塊從圓弧軌道最低點滑入傳送帶到第一次返回圓弧軌道最低點所用的時間(本小題 計算結果保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?1) 0.1; (2) 8.17s【解析】【詳解