物理试卷物理动能定理的综合应用题分类汇编及解析

1、物理试卷物理动能定理的综合应用题分类汇编及解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1 某人欲将质量m50kg 的货箱推上高h1.0m 的卡车，他使用的是一个长L5.0m的斜面（斜面与水平面在A 处平滑连接）。假设货箱与水平面和斜面的动摩擦因数均为0.30 。（说明把货箱做质点处理，当sin0.2 时， cos0.98）(1)如果把货箱静止放在这个斜面上，则货箱受到的摩擦力多大？(2)如果用平行于斜面的力在斜面上把货箱匀速向上推，所需的推力是多大？(3)如果把货箱放在水平面上的某处，用水平力推力F04.0102 N 推它并在 A 处撤去此力，为使货箱能到达斜面顶端，需从距A 点至少多远的地

2、方推动货箱？【答案】 (1)100N； (2)247N； (3)4.94m【解析】【分析】【详解】(1)如果把货箱静止放在这个斜面上，则货箱受到的摩擦力为静摩擦力，大小为fmg sin50100.2N=100N(2)如果用平行于斜面的力在斜面上把货箱匀速向上推，所需的推力为Fmg cosmg sin247N(3)设需从距 A 点 x 远的地方推动货箱，则由动能定理F0 xmgxmg cosLmgh0解得x=4.94m2 如图所示，位于竖直平面内的轨道BCDER=2m的1BC和光，由一半径为光滑圆弧轨道4滑斜直轨道 DE 分别与粗糙水平面相切连接而成现从B 点正上方 H=1.2m 的 A 点由静

3、止释放一质量 m=1kg 的物块，物块刚好从B 点进入 1 圆弧轨道已知CD 的距离 L=4m，物块4与水平面的动摩擦因数=0.25，重力加速度g 取 10m/s 2，不计空气阻力求：(1)物块第一次滑到C 点时的速度；(2)物块第一次滑上斜直轨道DE 的最大高度；(3)物块最终停在距离D 点多远的位置【答案】 (1) 8m/s (2) 2.2m (3) 0.8m【解析】【分析】根据动能定理可求物块第一次滑到C 点时的速度 ；物块由 A 到斜直轨道最高点的过程，由动能定理求出物块第一次滑上斜直轨道DE 的最大高度 ；物块将在轨道BCDE上做往返运动，直至停下，设物块在水平轨道CD上通过的总路程

4、为S，根据动能定理求出【详解】解： (1)根据动能定理可得 mg( H R)1 mv22解得 v8m / s(2)物块由 A 到斜直轨道最高点的过程，由动能定理有：mg ( HR)mgLmgh0解得： h2.2m(3)物块将在轨道BCDE上做往返运动，直至停下，设物块在水平轨道CD上通过的总路程为S，则： mg( HR)mgS0解得： S12.8m因: S3L0.8m ,故物块最终将停在距离D 点 0.8m 处的位置3 一质量为 0.5kg 的小物块放在水平地面上的A 点，距离 A 点 5m 的位置 B 处是一面墙，如图所示，物块以v0=9m/s 的初速度从 A 点沿 AB 方向运动，在与墙壁

5、碰撞前瞬间的速度为 7m/s ，碰后以6m/s 的速度反向运动直至静止 g 取 10m/s 2(1)求物块与地面间的动摩擦因数；(2)若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F【答案】 （1）0.32 （ 2） F=130N【解析】试题分析：（ 1）对 A 到墙壁过程，运用动能定理得：，代入数据解得：=0.32（2）规定向左为正方向，对碰墙的过程运用动量定理得：F t=mvmv，代入数据解得：F=130N4 如图甲所示，静止在水平地面上一个质量为m=4kg的物体，其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F 随位移x 变化的图象如图乙所示已知物体与地面之间的动摩擦因数为

6、=0.5， g=10m/s2求：（ 1）运动过程中物体的最大加速度大小为多少；（ 2）距出发点多远时物体的速度达到最大；（ 3）物体最终停在何处？【答案】（ 1） 20m/s 2（ 2） 3.2m （ 3）10m【解析】【详解】（1）物体加速运动，由牛顿第二定律得：F- mg=ma当推力 F=100N 时，物体所受的合力最大，加速度最大，代入数据得：amaxFg20m/s2 ，m（2）由图象得出，推力F 随位移 x 变化的数值关系为：F =100 25x，速度最大时，物体加速度为零，则F= mg=20N，即x = 3.2m（3） F 与位移 x 的关系图线围成的面积表示F 所做的功，即对全过程

7、运用动能定理，代入数据得：5 如图所示， BC为半径等于WF1Fx0 200J2WF - mgx=0xm=10m22 m 竖直放置的光滑细圆管，O 为细圆管的圆心，在圆5管的末端 C 连接倾斜角为45、动摩擦因数 0.6 的足够长粗糙斜面，一质量为m0.5kg 的小球从O 点正上方某处A 点以 v0 水平抛出，恰好能垂直OB 从 B 点进入细圆管，小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F 5N 的作用，当小球运动到圆管的末端C 时作用力 F 立即消失，小球能平滑地冲上粗糙斜面(g 10m/s 2)求：（1）小球从O 点的正上方某处A 点水平抛出的初速度v0 为多少？（2）小球在圆管中运动时对圆

8、管的压力是多少？（3）小球在CD斜面上运动的最大位移是多少？【答案】（ 1） 2m/s ；（ 2） 7.1N；（ 3） 0.35m.【解析】【详解】（ 1）小球从 A 运动到 B 为平抛运动，水平方向：rsin45 =v0t ，在 B 点：vygttan45 =，v0v0解得：v0=2m/s ；（2）小球到达在B 点的速度：vv02 2m/s ，cos45由题意可知：mg=0.5 10=5N=F，重力与 F 的合力为零，小球所受合力为圆管的外壁对它的弹力，该力不做功，小球在管中做匀速圆周运动，管壁的弹力提供向心力，v20.5(2 2) 27.1NF mNr225由牛顿第三定律可知，小球对圆管的

9、压力大小：F 7.1N；（3）小球在 CD上滑行到最高点过程，由动能定理得：mg sin 45 ?smg cos 45 ?s01 mv22解得：s 0.35m；6 有可视为质点的木块由A 点以一定的初速度为 4m/s水平向右运动， AB 的长度为2m ，物体和 AB 间动摩擦因素为1=0.1， BC 无限长，物体和BC间动摩擦因素为23，6求：（ 1）物体第一次到达 B 点的速度；（ 2）通过计算说明最后停在水平面上的位置距B 点的距离【答案】（ 1） v2 3m / s （ 2） 2m【解析】【分析】由题中 “有可视为质点的木块由 A 点以一定的初速度为 4m/s 水平向右运动 ”可知，本题

10、考查动能定理和能量守恒定律，根据对物体运动状态的分析结合能量变化可分析本题【详解】（1）据题意，当物体从A 运动到 B 点过程中，有：1mgsAB1 mvB21 mvA222带入数据求得：vB =23m / s（2）物体冲上斜面后，有：- 2mg cos30o xBC mg sin 30o xBC1 mvB22解得：xBC0.8m则有：-2 2 mg cos30o xBC1mgx1 mvB22解得：x2m即物体又回到了A 点7如图所示， AB 是倾角为的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB 恰好在 B 点与圆弧相切，圆弧的半径为R，一个质量为m 的物体(可以看做质点)从直轨道上的P 点由静

11、止释放，结果它能在两轨道间做往返运动已知P 点与圆弧的圆心O 等高，物体与轨道AB间的动摩擦因数为，求：(1)物体做往返运动的整个过程中，在AB 轨道上通过的总路程；(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E 时，物体对轨道压力的大小和方向【答案】（ 1） LRmg(32cos ) ，方向竖直向下（ 2） FN FN【解析】试题分析：（1）物体每完成一次往返运动，在AB 斜面上能上升的高度都减少一些，最终当它达 B 点时，速度变为零，对物体从P 到 B 全过程用动能定理，有mgR cosmgL cos0R得物体在AB 轨道上通过的总路程为L（2）最终物体以B 为最高点在圆弧轨道底部做往返运动，设物体

12、从B 运动到 E 时速度为v，由动能定理 有 mgR(1cos )1mv22在 E 点，由牛顿第二定律有FNmgmv2R得物体受到的支持力 FNmg(32cos)根据牛顿第三定律，物体对轨道的压力大小为FN FN mg(3 2cos ) ，方向竖直向下考点：考查了动能定理，牛顿运动定律，圆周运动等应用点评：在使用动能定理分析多过程问题时非常方便，关键是对物体受力做功情况以及过程的始末状态非常清楚8 如图所示，倾斜轨道在 B 点有一小圆弧与圆轨道相接，一质量为倾斜轨道 A 处由静止开始下滑，经过 B 点后到达圆轨道的最高点m=0.1kg 的物体，从 C 时，对轨道的压力恰好与物体重力相等已知倾斜

13、部分有摩擦，圆轨道是光滑的，A 点的高度H=2m,圆轨道半径R=0.4m， g 取 10m/s 2,试求：（ 1）画出物体在 C 点的受力与运动分析图，并求出物体到达C 点时的速度大小；（ 2）物体到 B 点时的速度大小（用运动学公式求不给分）；（3）物体从A 到 B 的过程中克服阻力所做的功【答案】（ 1） 22m/s （ 3） 2 6m/s （ 3） 0.8J【解析】【分析】【详解】（1）物体在C 点的受力与运动分析图所示：在 C 点由圆周运动的的知识可得：mgmgm vc2R解得： v2Rg2 10 0.4m/s 22m/sc（2）物体由 B 到 C 的过程，由动能定理可得：mg g2R

14、1 mvc21 mvB222解得： vB2 6m/s（3）从 A 到 B 的过程，由动能定理可得：mgH Wf1 mvB22解得： Wf0.8J9某学校探究性学习小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究他们让这辆小车在水平的地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的vt 图象，已知小车在0 2 s 内做匀加速直线运动，2 10 s 内小车牵引力的功率保持不变，在 10 s 末停止遥控让小车自由滑行，小车质量m1 kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变求：(1)小车所受的阻力Ff 是多大？(2)在 2 10 s 内小车牵引力的功率P 是多大？(3)小车在加速运动过

15、程中的总位移x 是多少？【答案】（ 1） 2 N ；（ 2） 12W (3)28.5 m ；【解析】（1）在 10s 撤去牵引力后，小车只在阻力Ff 作用下做匀减速运动，设加速度大小为a，则 F fma ，根据 av ，t由图像可知 a2m / s2 ，解得 Ff2N ；（2）小车的匀速阶段即 7s10s 内，设牵引力为 F，则 FfF由图像可知 vm6m / s ，且 PFvm 12W ；（3）小车的加速运动过程可以分为01.5s 和 1.5s7s 两段，设对应的位移分别为x1 和 x2 ，在 02s 内的加速度大小为a1 ，则由图像可得 a12m / s ， x11a1t122.25m ，

16、2在 1.5s7s 内由动能定理可得 Pt2 Ff x21 mv221 mv12 ， t 25.5s ，22解得 x226.25m ，由 x x1 x2 28.5m10 如图甲所示，游乐场的过山车在圆弧轨道上运行，可以把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R 的竖直圆轨道相接，B、C 分别为圆轨道的最低点和最高点质量为m 的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A 点由静止滚下，经过B 点且恰好能通过 C 点已知A、 B 间的高度差为h=4R,重力加速度为g求：(1)小球通过 C 点时的速度vC ；(2)小球从 A 点运动到C 点的过程中，损失的机械能E损【答案】 (1)gR (2

17、)1.5mgR【解析】【详解】(1) 小球恰能通过 C 点时，由重力提供向心力，由牛顿第二定律得：2mgm vCR则得：vCgR(2) 小球从 A 点运动到 C 点的过程中，根据动能定理得：mg( h 2R) Wf1 mvC202解得：Wf =1.5mgR则小球从 A 点运动到C 点的过程中，损失的机械能E损 =Wf1.5mgR11 如图所示， AMB 是 AM 和 MB 两段组成的绝缘轨道，其中AM 段与水平面成 370，轨道 MB 处在方向竖直向上、大小3的匀强电场中。一质量m0.1 kg、电荷量E510 N/C 4v0 6 m/s 从离水平地面高 h 4.2 m 处开始q 1.0 10

18、C 的可视为质点的滑块以初速度向下运动，经 M 点进入电场，从B 点离开电场 , 最终停在距 B 点 1.6m处的 C 点。不计经过M 点的能量损失，已知滑块与轨道间的动摩擦因数 0.5，求滑块：(1)到达 M 点时的速度大小；(2)M 、B 两点的距离l；【答案】 (1)8m/s ； (2)9.6m【解析】试题分析：带电滑块的运动 ，可以分为三个过程 ：进电场前斜面上的匀加速直线运动 ； 在电场中沿水平地面的匀减速直线运动；离开电场后沿地面的匀减速直线运动。本题可以单纯利用牛顿运动定律和运动学的知识去计算，也可以结合能量部分来解题。解（ 1）方法一 ：在滑块从A 运动到 M 点的过程中，由动能定理可得：，解得：=8m/s方法二：在斜面上，对滑块受力分析，根据牛顿第二定律可得：根据运动学速度和位移的关系可得：，解得=8m/s（2）物块离开B 点后，并停在了离B 点 1.6m 处的 C 点处：方法一：滑块从B 到 C，由动能定理得：，得=4m/s所以，在滑块从M 运动到 B 的过程中，根据动能定理得：，解得：=9.6m方法二：滑块从B 到 C 的过程中，由牛顿运动定律结合运动学知识，可得：同理，从滑块从M 运动到 B 的过程中，联立上述方程，带入数据得：=9.6m12