高考物理動能定理的綜合應用題20套帶答案

1、高考物理動能定理的綜合應用題 20套(帶答案)一、高中物理精講專題測試動能定理的綜合應用1.北京老山自行車賽場采用的是250m橢圓賽道，賽道寬度為 7.6m。賽道形如馬鞍形，由直線段、過渡曲線段以及圓弧段組成，圓弧段傾角為45。(可以認為賽道直線段是水平的，圓弧段中線與直線段處于同一高度)。比賽用車采用最新材料制成，質量為9kgo已知直線段賽道每條長 80m,圓弧段內側半徑為 14.4m,運動員質量為61kg。求：(1)運動員在圓弧段內側以12m/s的速度騎行時，運動員和自行車整體的向心力為多大；(2)運動員在圓弧段內側騎行時，若自行車所受的側向摩擦力恰為零，則自行車對賽道的 壓力多大；(3)

2、若運動員從直線段的中點出發(fā)，以恒定的動力92N向前騎行，并恰好以12m/s的速度進入圓弧段內側賽道，求此過程中運動員和自行車克服阻力做的功。(只在賽道直線段 給自行車施加動力)。州瓠【答案】(1) 700N; (2) 700 72 N; (3) 521J【解析】【分析】【詳解】(1)運動員和自行車整體的向心力2(M m)vFn=-R解得Fn=700N(2)自行車所受支持力為M m gFn 三cos45解得Fn=700 2 N根據(jù)牛頓第三定律可知FmFn=700V2 N(3)從出發(fā)點到進入內側賽道運用動能定理可得12WF-Wf克+mgh= - mvFLWf=21 . oh= d cos45 =1

3、.9m2Wf 克=521J2.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 H= 0.75m, C距水 平地面高h = 0.45m。一個質量m=0.1kg的小物塊自A點從靜止開始下滑，從 C點以水平 速度飛出后落在地面上的 D點?，F(xiàn)測得C、D兩點的水平距離為 x= 0.6m。不計空氣阻力，取 g= 10m/s2。求(1)小物塊從C點運動到D點經(jīng)歷的時間t；(2)小物塊從C點飛出時速度的大小vc；(3)小物塊從A點運動到C點的過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】12(1)小物塊從C水平飛出后做平拋運動

4、，由 h - gt2 2得小物塊從C點運動到D點經(jīng)歷的時間t 部 0,3s(2)小物塊從C點運動到D,由x Vet得小物塊從C點飛出時速度的大小 vC- 2.0m/st(3)小物塊從A點運動到C點的過程中，根據(jù)動能定理 TOC o 1-5 h z 2 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 得 mg HhWfmvC0 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 2,.WfmvCmgHh-0.1J此過程中克服摩擦力做的功WfWf0,1J.如圖所示，AB是豎直面內的四分之一圓弧形光滑軌道，下端B點與水平直軌道相切.

5、一個小物塊自 A點由靜止開始沿軌道下滑，已知軌道半徑為R= 0.2m,小物塊的質量為m = 0.1kg,小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)尸0.5, g取10m/s2.求：(1)小物塊在B點時受到的圓弧軌道的支持力大小;(2)小物塊在水平面上滑動的最大距離.【答案】3N (2)0.4m【解析】(1)由機械能守恒定律，得1 mgR = -mvi% - mg = m聯(lián)立以上兩式得 FN=3mg= 3X0.1 x WNN.(2)設小物塊在水平面上滑動的最大距離為l,對小物塊運動的整個過程由動能定理得mgR- mg 1=0,R 0.2I = = 0 4 由代入數(shù)據(jù)得X 05【點睛】解決本題的關鍵知道只有重力

6、做功，機械能守恒，掌握運用機械能守恒定律以及 動能定理進行解題.如圖所示，小物體沿光滑弧形軌道從高為h處由靜止下滑，它在水平粗糙軌道上滑行的最遠距離為s,重力加速度用g表示，小物體可視為質點，求：(1)求小物體剛剛滑到弧形軌道底端時的速度大小v；(2)水平軌道與物體間的動摩擦因數(shù)均為困h【答案】(1)而h (2)s【解析】【詳解】C解：(1)小物體沿弧形軌道下滑的過程，根據(jù)機械能守恒定律可得：mgh -mv2mgh mgs 0解得小物體剛滑到弧形軌道底端時的速度大小：V J麗 (2)對小物體從開始下滑直到最終停下的過程，根據(jù)動能定理則有:解得水平軌道與物體間的動摩擦因數(shù):5.如圖所示，半徑為

7、R的圓管BCD豎直放置，一可視為質點的質量為m的小球以某一初速度從A點水平拋出，恰好從 B點沿切線方向進入圓管，到達圓管最高點D后水平射出.已知小球在 D點對管下壁壓力大小為 1mg,且A、D兩點在同一水平線上，BC弧對2應的圓心角0=60,不計空氣阻力.求：(1)小球在A點初速度的大?。?2)小球在D點角速度的大小；(3)小球在圓管內運動過程中克服阻力做的功.【答案】(1)，樂；(2) 基;(3) 1mgR【解析】【分析】(1)根據(jù)幾何關系求出平拋運動下降的高度，從而求出豎直方向上的分速度，根據(jù)運動的 合成和分解求出初速度的大小.(2)根據(jù)向心力公式求出小球在D點的速度，從而求解小球在D點角

8、速度.(3)對A到D全程運用動能定理，求出小球在圓管中運動時克服阻力做的功.【詳解】(1)小球從 A 至ijB,豎直方向：Vy2 = 2gR(1+cos 60 )解得 Vy= 73gR在 B 點：vo = y0- = JgR .tan60(2)在D點，由向心力公式得 mg- - mg = mVD2 R解得VD=誣(3)從A到D全過程由動能定理：一 W克=mvD2 mv02221斛得W克=mgR.【點睛】本題綜合考查了平拋運動和圓周運動的基礎知識，難度不大，關鍵搞清平拋運動在水平方 向和豎直方向上的運動規(guī)律，以及圓周運動向心力的來源.如圖所示，BC為半徑等于2J2 m豎直放置的光滑細圓管，O為細

9、圓管的圓心，在圓5管的末端C連接傾斜角為45。、動摩擦因數(shù) 科=0.6的足夠長粗糙斜面，一質量為m = 0.5kg的小球從O點正上方某處 A點以vo水平拋出，恰好能垂直 OB從B點進入細圓管，小球從進入圓管開始受到始終豎直向上的力F=5N的作用，當小球運動到圓管的末端C時作用力F立即消失，小球能平滑地沖上粗糙斜面.(g=10m/s2)求：(1)小球從O點的正上方某處 A點水平拋出的初速度 vo為多少？(2)小球在圓管中運動時對圓管的壓力是多少？(3)小球在CD斜面上運動的最大位移是多少?【答案】(1) 2m/s； (2) 7.1N; (3) 0.35m.(1)小球從A運動到B為平拋運動, 水平

10、方向：rsin45 =v0t,在B點：v gttan45 = ,v0 v0解得：v0=2m/s ；(2)小球到達在 B點的速度：v 一v0- 26m/s ,cos45由題意可知：mg=0.5 x 10=5N=重力與F的合力為零，小球所受合力為圓管的外壁對它的彈力，該力不做功，小球在管中做勻速圓周運動，管壁的彈力提供向心力,2 v F m 一r0.5由牛頓第三定律可知，小球對圓管的壓力大小:(2.2)2界5FN 7.1N7.1N ;(3)小球在CD上滑行到最高點過程，由動能定理得:mg sin 45 ?S mg cos45 a0 1mv22解得:s= 0.35中.如圖所示，在光滑的水平地面上有一

11、平板小車質量為M=2kg,靠在一起的滑塊甲和乙質量均為m=1kg,三者處于靜止狀態(tài)。某時刻起滑塊甲以初速度V1=2m/s向左運動，同時滑塊乙以V2=4m/s向右運動。最終甲、乙兩滑塊均恰好停在小車的兩端。小車長 L=9.5m,兩滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)相同，( g取10m/s2,滑塊甲和乙可視為質點)求： (1)最終甲、乙兩滑塊和小車的共同速度的大小(2)兩滑塊與小車間的動摩擦因數(shù);(3)兩滑塊運動前滑塊乙離右端的距離?！敬鸢浮?1) 0.5m/s (2) 0.1 (3) 7.5m【詳解】(1)兩滑塊與小車組成的系統(tǒng)動量守恒，以向右為正方向，由動量守恒定律得mv2 mv1 (M m m)v解得

12、v=0.5m/s(2)對整體由能量守恒定律得12 1212mgLmv1 mv2 - M m m v222解得：0.1(3)經(jīng)分析，滑塊甲運動到左端時速度剛好減為0,在滑塊甲運動至左端前，小車靜止,之后滑塊甲和小車一起向右做勻加速運動到三者共速。法一：應用動能定理甲、乙從開始運動到最終兩滑塊均恰好停在小車的兩端的過程中，設滑塊乙的對地位移為Xi,滑塊甲和小車一起向右運動的位移為 由動能定理對滑塊乙有X2。212mgx1 mv 一 mv2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2對滑塊甲和小車有 12mgx2 - m M v滑塊乙離右端的距離s X1

13、x2解得：s=7.5m法二：應用動量定理甲、乙從開始運動到最終兩滑塊均恰好停在小車的兩端的過程中，設滑塊乙的運動時間為t1 ,滑塊甲向左運動至小車左端的時間為t2。由動量定理對滑塊乙有mgt1 mv mv2對滑塊甲滑塊甲和小車一起向右運動的時間為由運動學公式滑塊乙離右端的距離：解得：mgt2 0 mv1t t1 t2V2 vs=7.5m法三：轉換研究對象，以甲為研究對象設滑塊甲離左端距離為 X1 ,由牛頓第二定律得mg ma由速度位移公式v2 2ax1解得：x, 2m滑塊乙離右端的距離s L x1 7.5m8.如圖，圖象所反映的物理情景是：物體以大小不變的初速度vo沿木板滑動，若木板傾角。不同

14、，物體沿木板上滑的距離 S也不同，便可得出圖示的 S-。圖象.問:(1)物體初速度V0的大小.(2)木板是否粗糙？若粗糙，則動摩擦因數(shù)科為多少？(3)物體運動中有否最大加速度以及它發(fā)生在什么地方？53 ,s 12m3g cos g sin g cos4sin 得到,【答案】(1) Vo 17.3m/s (2)0.75 (3)最大加速度點坐標【解析】【分析】【詳解】(1)當 打90o時，物體做豎直上拋運動，根據(jù)速度位移公式可知:Vo2gs1 10.3 17.3m/s12(2)當9=0。時，根據(jù)動能te理得，mgs - mv0 ,解得:2立0.752gs 2 10 20mg cos mg sin(

15、3)加速度a m2 12當9=53o時，a有極大值am 12.5m /s ,由動能定理得，0 mv0 mas ,所以2s 12m所以最大加速度點坐標53 ,s 12m9.如圖所示，一傾角 。=37的斜面底端與一傳送帶左端相連于B點，傳送帶以v=6m/s的速度順時針轉動，有一小物塊從斜面頂端點以u)=4m/s的初速度沿斜面下滑，當物塊滑到斜面的底端點時速度恰好為零，然后在傳送帶的帶動下，從傳送帶右端的C點水平拋出，最后落到地面上的 D點，已知斜面長度 L1=8m,傳送帶長度L2=18m,物塊與傳送帶之間的 動摩擦因數(shù) (j2=0.3, (sin37=0.6, cos37 =0.8, g=10m/

16、s2).(1)求物塊與斜而之間的動摩擦因數(shù)U；(2)求物塊在傳送帶上運動時間；(3)若物塊在D點的速度方向與地面夾角為a=53 ；求C點到地面的高度和 C、D兩點間的水平距離. It【答案】(1)34s；4.8m .【解析】 試題分析：(1)從A到B由動能定理即可求得摩擦因數(shù)(2)由牛頓第二定律求的在傳送帶上的加速度，判斷出在傳送帶上的運動過程，由運動學公式即可求的時間；(3)物體做平拋運動，在豎直方向自由落體運動，解：(1)從A到B由動能定理可知mgL|Sin37* 一 k jingl os374代入數(shù)據(jù)解得二(2)物塊在傳送帶上由牛頓第二定律:隆mg=ma2 a= I ,-二 達到傳送帶速

17、度所需時間為t=-：1二s加速前進位移為真制Zt=2彳1P6口 18m滑塊在傳送帶上再勻速運動,t ,Ln Xi IB- 6勻速運動時間為/ -=v 6故經(jīng)歷總時間為t總工+t =4s(3)設高度為h,則豎直方向獲得速度為 甲廣府itan Ct =- v聯(lián)立解得h=3.2m vy J2X10X3.2下洛所需時間為,g 10水平位移為XCD=vt=6 x 0.8s=4.8m林為三答：(1)求物塊與斜而之間的動摩擦因數(shù)(2)求物塊在傳送帶上運動時間為4s；(3)若物塊在D點的速度方向與地面夾角為a=53。，C點到地面的高度為 3.2m和C、D兩點間的水平距離為 4.8m .【點評】本題主要考查了動

18、能定理、平拋運動的基本規(guī)律，運動學基本公式的應用，要注 意傳動帶順時針轉動時，要分析物體的運動情況，再根據(jù)運動學基本公式求解.10.動能定理和動量定理不僅適用于質點在恒力作用下的運動，也適用于質點在變力作用下的運動，這時兩個定理表達式中的力均指平均力，但兩個定理中的平均力的含義不同，在動量定理中的平均力Fi是指合力對時間的平均值，動能定理中的平均力F2是合力指對位移的平均值.(1)質量為1.0kg的物塊，受變力作用下由靜止開始沿直線運動，在2.0s的時間內運動了2.5m的位移，速度達到了2.0m/s .分別應用動量定理和動能定理求出平均力Fi和F2的值.(2)如圖1所示，質量為 m的物塊，在外

19、力作用下沿直線運動，速度由 V0變化到v時，經(jīng) 歷的時間為t,發(fā)生的位移為x.分析說明物體的平均速度 V與Vo、v滿足什么條件時，F(xiàn)i 和F2是相等的.(3)質量為m的物塊，在如圖2所示的合力作用下，以某一初速度沿x軸運動，當由位置x=0運動至x=A處時，速度恰好為 0,此過程中經(jīng)歷的時間為 t JU ,求此過程中物塊2 V k所受合力對時間t的平均值.x【答案】(1) Fi=1.0N, F2=0.8N； (2)當 v t【解析】Vo v ,_ _一時，F(xiàn)i=F2； (3) F 22kA解：(1)物塊在加速運動過程中，應用動量定理有：F1G mvtmvt解得：F1:1n2.01.0N12物塊在

20、加速運動過程中，應用動能te理有：F2 gx mvt2解得：F22mvt2x1.0 2.02 N 0.8N2 2.5(2)物塊在運動過程中，應用動量定理有：Ft mv mv0m(v v0) TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark156 o Current Document 解得：F1-p*物塊在運動過程中，應用動能定理有：F2x mv2 mv2 HYPERLINK l bookmark165 o Current Document 22 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 22解得：f2 m(v V。)2x當Fi F

21、2時，由上兩式得：-紋一v t 2(3)由圖2可求得物塊由x 0運動至X A過程中，外力所做的功為:112W - kAgA- kA22設物塊的初速度為v。，由動能定理得：W 0 mv。解得：v0設在t時間內物塊所受平均力的大小為F ,由動量定理得:Ft 0 mv0解得：F由題已知條件:2 kA.如圖所示，某工廠車間有甲、乙兩輛相同的運料小車處于閑置狀態(tài)，甲車與乙車、乙 車與豎直墻面間的距離均為L,由于騰用場地，需把兩輛小車向墻角處移動。一工人用手猛推了一下甲車，在甲車與乙車碰撞瞬間，立即通過掛鉤掛到了一起，碰后兩車沿甲車原 來的運動方向繼續(xù)向前運動，在乙車運動到墻角時剛好停下。已知兩車的質量均為 水平地面間的摩擦力均為車重的k倍，重力加速度大小為 g,求：(1)兩車將要相碰時甲車的速度大??；(2)工人推甲車時對甲車的沖量大小?！敬鸢浮?1) v1=2,2kgL ； (2) I mj10kgL【解析】設甲乙車鉤掛在一起后的速度為v2,從甲乙車鉤掛一起到停下過程1O根據(jù)動能th理：2kmgL 0 2mv2(注：用牛頓第二定律和運動方程解的也給分)甲乙兩車