高中物理動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用解題技巧講解及練習(xí)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高中物理動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用解題技巧講解及練習(xí)題(含答案)一、高中物理精講專題測(cè)試動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用1一輛汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=200kW，若其總質(zhì)量為m=103kg，在水平路面上行駛時(shí)，汽車以加速度a1=5m/s2從靜止開始勻加速運(yùn)動(dòng)能夠持續(xù)的最大時(shí)間為t1=4s，然后保持恒定的功率繼續(xù)加速t2=14s達(dá)到最大速度。設(shè)汽車行駛過(guò)程中受到的阻力恒定，取g=10m/s2.求：(1)汽車所能達(dá)到的最大速度；(2)汽車從啟動(dòng)至到達(dá)最大速度的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的位移?！敬鸢浮?1)40m/s；(2)480m【解析】【分析】【詳解】(1)汽車勻加速結(jié)束時(shí)的速度由P=Fv可知，勻加速結(jié)束

2、時(shí)汽車的牽引力=1104N由牛頓第二定律得解得f=5000N汽車速度最大時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，此時(shí)汽車的牽引力F=f=5000N由可知，汽車的最大速度：v=40m/s(2)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x1=對(duì)汽車，由動(dòng)能定理得解得s=480m2如圖所示，軌道ABC被豎直地固定在水平桌面上，A距水平地面高H0.75m，C距水平地面高h(yuǎn)0.45m。一個(gè)質(zhì)量m0.1kg的小物塊自A點(diǎn)從靜止開始下滑，從C點(diǎn)以水平速度飛出后落在地面上的D點(diǎn)?，F(xiàn)測(cè)得C、D兩點(diǎn)的水平距離為x0.6m。不計(jì)空氣阻力，取g10m/s2。求(1)小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t；(2)小物塊從C點(diǎn)飛出時(shí)速度的

3、大小vC；(3)小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做的功?！敬鸢浮?1) t=0.3s (2) vC=2.0m/s (3)0.1J【解析】【詳解】（1）小物塊從C水平飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，由得小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間s（2）小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D，由得小物塊從C點(diǎn)飛出時(shí)速度的大小2.0m/s（3）小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 -0.1J此過(guò)程中克服摩擦力做的功0.1J3如圖所示,豎直平面內(nèi)的軌道由直軌道AB和圓弧軌道BC組成，直軌道AB和圓弧軌道BC平滑連接，小球從斜面上A點(diǎn)由靜止開始滑下,滑到斜面底端后又滑上一個(gè)半徑為的圓軌道；（1）若接觸面均光滑，小球剛好能滑到圓

4、軌道的最高點(diǎn)C，求斜面高h(yuǎn)；（2）若已知小球質(zhì)量m=0.1kg，斜面高h(yuǎn)=2m，小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為mg，求全過(guò)程中摩擦阻力做的功【答案】（1）1m；（2） -0.8J；【解析】【詳解】（1）小球剛好到達(dá)C點(diǎn),重力提供向心力，由牛頓第二定律得：從A到C過(guò)程機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得：, 解得：； （2）在C點(diǎn),由牛頓第二定律得：,從A到C過(guò)程，由動(dòng)能定理得：,解得：；4某滑沙場(chǎng)的示意圖如圖所示，某旅游者乘滑沙橇從A點(diǎn)由靜止開始滑下，最后停在水平沙面上的C點(diǎn)設(shè)滑沙橇和沙面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，斜面和水平面連接處可認(rèn)為是圓滑的，滑沙者保持一定姿勢(shì)坐在滑沙橇上不動(dòng)，若測(cè)得AC間水平距離

5、為x，A點(diǎn)高為h，求滑沙橇與沙面間的動(dòng)摩擦因數(shù)【答案】h/x【解析】【分析】對(duì)A到C的全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理，抓住動(dòng)能的變化量為零，結(jié)合動(dòng)能定理求出滑沙橇與沙面間的動(dòng)摩擦因數(shù)【詳解】設(shè)斜面的傾角為，對(duì)全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理得，因?yàn)椋瑒t有，解得【點(diǎn)睛】本題考查了動(dòng)能定理的基本運(yùn)用，運(yùn)用動(dòng)能定理解題關(guān)鍵選擇好研究的過(guò)程，分析過(guò)程中有哪些力做功，再結(jié)合動(dòng)能定理進(jìn)行求解，本題也可以結(jié)合動(dòng)力學(xué)知識(shí)進(jìn)行求解5如圖光滑水平導(dǎo)軌AB的左端有一壓縮的彈簧，彈簧左端固定，右端前放一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），物塊與彈簧不粘連，B點(diǎn)與水平傳送帶的左端剛好平齊接觸，傳送帶的長(zhǎng)度BC的長(zhǎng)為L(zhǎng)=6m，沿逆時(shí)針?lè)较蛞院?/p>

6、定速度v=2m/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)CD為光滑的水平軌道，C點(diǎn)與傳送帶的右端剛好平齊接觸，DE是豎直放置的半徑為R=0.4m的光滑半圓軌道，DE與CD相切于D點(diǎn)已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，取g=10m/s2（1）若釋放彈簧，物塊離開彈簧，滑上傳送帶剛好能到達(dá)C點(diǎn)，求彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能；（2）若釋放彈簧，物塊離開彈簧，滑上傳送帶能夠通過(guò)C點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)圓弧軌道DE，從其最高點(diǎn)E飛出，最終落在CD上距D點(diǎn)的距離為x=1.2m處（CD長(zhǎng)大于1.2m），求物塊通過(guò)E點(diǎn)時(shí)受到的壓力大小；（3）滿足（2）條件時(shí)，求物塊通過(guò)傳送帶的過(guò)程中產(chǎn)生的熱能【答案】（1）（2）N=12.5N（3）Q=16J【解析】【詳

7、解】（1）由動(dòng)量定理知：由能量守恒定律知：解得：（2）由平拋運(yùn)動(dòng)知：豎直方向：水平方向：在E點(diǎn)，由牛頓第二定律知：解得：N=12.5N（3）從D到E，由動(dòng)能定理知：解得：從B到D，由動(dòng)能定理知解得：對(duì)物塊解得：t=1s；由能量守恒定律知：解得：Q=16J6如圖所示，在海濱游樂(lè)場(chǎng)里有一種滑沙運(yùn)動(dòng)某人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來(lái)如果人和滑板的總質(zhì)量m60kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，斜坡的傾角37（sin 370.6，cos 370.8），斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力忽略不計(jì)，

8、重力加速度g取10m/s2求：（1）人從斜坡上滑下的加速度為多大？（2）若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道的最大距離BC為L(zhǎng)20.0m，則人在斜坡上滑下的距離AB應(yīng)不超過(guò)多少？【答案】（1）2.0 m/s2；（2）50m【解析】【分析】（1）根據(jù)牛頓第二定律求出人從斜坡上下滑的加速度（2）根據(jù)牛頓第二定律求出在水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度，結(jié)合水平軌道的最大距離求出B點(diǎn)的速度，結(jié)合速度位移公式求出AB的最大長(zhǎng)度【詳解】（1）根據(jù)牛頓第二定律得，人從斜坡上滑下的加速度為：a1=gsin37-gcos37=6-0.58m/s2=2m/s2（2）在水平面上做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為：a2g5m/s2，根據(jù)速度位移公

9、式得，B點(diǎn)的速度為：根據(jù)速度位移公式得：.【點(diǎn)睛】本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的基本運(yùn)用，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁，本題也可以結(jié)合動(dòng)能定理進(jìn)行求解7如圖甲所示，靜止在水平地面上一個(gè)質(zhì)量為m=4kg的物體，其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的圖象如圖乙所示已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5，g=10m/s2求：（1）運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的最大加速度大小為多少；（2）距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)時(shí)物體的速度達(dá)到最大；（3）物體最終停在何處？【答案】（1）20m/s2（2）3.2m（3）10m【解析】【詳解】（1）物體加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：F-mg =ma當(dāng)推力F=10

10、0N時(shí)，物體所受的合力最大，加速度最大，代入數(shù)據(jù)得：，（2）由圖象得出，推力F隨位移x變化的數(shù)值關(guān)系為：F =100 25x，速度最大時(shí)，物體加速度為零，則F=mg=20N，即x = 3.2m（3）F與位移x的關(guān)系圖線圍成的面積表示F所做的功，即對(duì)全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理，WF mgxm=0代入數(shù)據(jù)得：xm=10m8如圖，與水平面夾角=37的斜面和半徑R=1.0m的光滑圓軌道相切于B點(diǎn)，且固定于豎直平面內(nèi)。質(zhì)量m=0.5kg的滑塊從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)B點(diǎn)后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)軌道對(duì)滑塊的彈力為滑塊重力的5.4倍。已知A、B兩點(diǎn)間的高度差h=6.0m。（g=10m/s2，sin37=0

11、.6，cos37=0.8）求：（1）滑塊在C點(diǎn)的速度大小vC；（2）滑塊在B點(diǎn)的速度大小vB；（3）滑塊在A、B兩點(diǎn)間克服摩擦力做功Wf。【答案】（1）8m/s（2）10m/s（3）5J【解析】【詳解】（1）在C點(diǎn)，由牛頓第二定律：其中解得vC=8m/s（2）從B到C由機(jī)械能守恒： 解得vB=10m/s（3）從A到B由動(dòng)能定理： 解得Wf=5J9遙控電動(dòng)玩具車的軌道裝置如圖所示，軌道ABCDEF中水平軌道AB段和BD段粗糙，AB=BD=2.5R，小車在AB和BD段無(wú)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)所受阻力是其重力的0.02倍，軌道其余部分摩擦不計(jì)。斜面部分DE與水平部分BD、圓弧部分EF均平滑連接，圓軌道BC的半徑

12、為R，小段圓弧EF的半徑為4R，圓軌道BC最高點(diǎn)C與圓弧軌道EF最高點(diǎn)F等高。軌道右側(cè)有兩個(gè)與水平軌道AB、BD等高的框子M和N，框M和框N的右邊緣到F點(diǎn)的水平距離分別為R和2R。額定功率為P，質(zhì)量為m可視為質(zhì)點(diǎn)的小車，在AB段從A點(diǎn)由靜止出發(fā)以額定功率行駛一段時(shí)間t（t未知）后立即關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，之后小車沿軌道從B點(diǎn)進(jìn)入圓軌道經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)C返回B點(diǎn)，再向右依次經(jīng)過(guò)點(diǎn)D、E、F，全程沒(méi)有脫離軌道，最后從F點(diǎn)水平飛出，恰好落在框N的右邊緣。（1）求小車在運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；（2）求小車以額定功率行駛的時(shí)間t；（3）要使小車進(jìn)入M框，小車采取在AB段加速（加速時(shí)間可調(diào)節(jié)），BD段制動(dòng)減速的方案，則

13、小車在不脫離軌道的前提下，在BD段所受總的平均制動(dòng)力至少為多少。【答案】（1）mg，方向豎直向下；（2）；（3）mg【解析】【詳解】（1）小車平拋過(guò)程，有：2R=vFt2R=gt2由聯(lián)立解得：vF=在F點(diǎn)，對(duì)小車由牛頓第二定律得：mgFN=m由得：FN=mg由牛頓第三定律得小車對(duì)軌道的壓力大小為mg，方向豎直向下。（2）小車從靜止開始到F點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：Pt0.02mg5Rmg2R=mvF2由得：t=（3）平拋過(guò)程有： R=vFt、2R=gt2要使小車進(jìn)入M框，小車在F點(diǎn)的最大速度為vF=小車在C點(diǎn)的速度最小設(shè)為vC，則有：mg=m設(shè)小車在BD段所受總的總的平均制動(dòng)力至少為f，小車從

14、C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：-f2.5R=mvF2-mvC2由得：f=mg10動(dòng)能定理和動(dòng)量定理不僅適用于質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的運(yùn)動(dòng)，也適用于質(zhì)點(diǎn)在變力作用下的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)兩個(gè)定理表達(dá)式中的力均指平均力，但兩個(gè)定理中的平均力的含義不同，在動(dòng)量定理中的平均力F1是指合力對(duì)時(shí)間的平均值，動(dòng)能定理中的平均力F2是合力指對(duì)位移的平均值(1)質(zhì)量為1.0kg的物塊，受變力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，在2.0s的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)了2.5m的位移，速度達(dá)到了2.0m/s分別應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理求出平均力F1和F2的值(2)如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊，在外力作用下沿直線運(yùn)動(dòng)，速度由v0變化到v時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為

15、t，發(fā)生的位移為x分析說(shuō)明物體的平均速度與v0、v滿足什么條件時(shí)，F(xiàn)1和F2是相等的(3)質(zhì)量為m的物塊，在如圖2所示的合力作用下，以某一初速度沿x軸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)由位置x=0運(yùn)動(dòng)至x=A處時(shí)，速度恰好為0，此過(guò)程中經(jīng)歷的時(shí)間為，求此過(guò)程中物塊所受合力對(duì)時(shí)間t的平均值【答案】（1）F1=1.0N，F(xiàn)2=0.8N；（2）當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1=F2；（3）【解析】【詳解】解：(1)物塊在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)量定理有： 解得： 物塊在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)能定理有： 解得： (2)物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)量定理有： 解得： 物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)能定理有： 解得： 當(dāng)時(shí)，由上兩式得： (3)由圖2可求得物塊由運(yùn)

16、動(dòng)至過(guò)程中，外力所做的功為：設(shè)物塊的初速度為，由動(dòng)能定理得： 解得： 設(shè)在t時(shí)間內(nèi)物塊所受平均力的大小為，由動(dòng)量定理得： 由題已知條件： 解得：11如圖所示，靜止放在水平桌面上的紙帶，其上有一質(zhì)量為m0.1 kg的鐵塊，它與紙帶右端的距離為L(zhǎng)0.5 m，鐵塊與紙帶間、紙帶與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1.現(xiàn)用力F水平向左將紙帶從鐵塊下抽出，當(dāng)紙帶全部抽出時(shí)鐵塊恰好到達(dá)桌面邊緣，鐵塊拋出后落地點(diǎn)離拋出點(diǎn)的水平距離為s0.8 m已知g10 m/s2，桌面高度為H0.8 m，不計(jì)紙帶質(zhì)量，不計(jì)鐵塊大小，鐵塊不滾動(dòng)求：（1）鐵塊拋出時(shí)速度大?。唬?）紙帶從鐵塊下抽出所用時(shí)間t1；（3）紙帶抽出過(guò)程全系統(tǒng)產(chǎn)

17、生的內(nèi)能E.【答案】（1）2m/s（2）2s（3）0.3J【解析】試題分析：（1）對(duì)鐵塊做平拋運(yùn)動(dòng)研究，t=0.4s則=2m/s（2）鐵塊在紙帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a，a=g=1m/s2由vo=at得，t1=2s x1=2m（3）摩擦力產(chǎn)生的熱量包括上下兩個(gè)面所產(chǎn)生，Q上=mgL=0.05JQ下= mg（L+x1）=0.25J所以Q= Q上+Q下=0.3J考點(diǎn)：考查了功能關(guān)系，平拋運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律的應(yīng)用點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是先分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況，然后運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式聯(lián)立列式求解；同時(shí)由功能關(guān)系及相對(duì)位移求產(chǎn)生的內(nèi)能12某學(xué)校探究性學(xué)習(xí)小組對(duì)一輛自制小遙控車的性能進(jìn)行研究他們讓這輛小車在水平的地面上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程記錄下來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的vt圖象，已知小車在02 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，210 s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，在10 s末停止遙控讓小車自由滑行，小車質(zhì)量m1 kg，整個(gè)過(guò)程中小車受到的阻力大小