高中物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

1、高中物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题( 含答案 ) 含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1 小明同学根据上海迪士尼乐园游戏项目“创极速光轮”设计了如图所示的轨道。一条带有竖直圆轨道的长轨道固定在水平面上，底端分别与两侧的直轨道相切，其中轨道aq 段粗糙、长为l0=6.0m ， qnp 部分视为光滑，圆轨道半径r=0.2m， p 点右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为l=0.5m。一玩具电动小车，通电以后以p=4w 的恒定功率工作，小车通电加速运动一段时间后滑入圆轨道，滑过最高点n，再沿圆轨道滑出。小车的质量 m=0.4kg，小车在各粗糙段轨道上所受的阻力恒

2、为f=0.5n。（重力加速度g=10m/s2；小车视为质点，不计空气阻力）。(1)若小车恰能通过n 点完成实验，求进入q 点时速度大小；(2)若小车通电时间t=1.4s，求滑过n 点时小车对轨道的压力；(3)若小车通电时间t 2.0s，求小车可能停在p 点右侧哪几段轨道上。【答案】 (1) 22m/s ； (2)6n，方向竖直向上； (3)第 7 段和第 20 段之间【解析】【分析】【详解】(1)小车恰能过 n 点，则 vn0 ， qn 过程根据动能定理mg 2r1 mvn21 mv222代入解得v2 2m/s(2)an 过程pt fl0mg 2r1 mv1202代入解得v15m/s在 n 点

3、时2mv1mgfnr代入解得fn6n根据牛顿第三定律可得小汽车对轨道压力大小6n，方向竖直向上。(3)设小汽车恰能过最高点，则pt0fl0mg 2r0代入解得t01.15s2s此时小汽车将停在mg 2rn1 fl代入解得n16.4因此小车将停在第7 段；当通电时间t2.0s 时ptfl0n2 fl0代入解得n220因此小车将停在第20 段；综上所述，当t2.0s时，小汽车将停在第7 段和第 20 段之间。2 如图所示，光滑圆弧的半径为80cm，一质量为1.0kg 的物体由 a 处从静止开始下滑到b 点，然后又沿水平面前进3m ，到达 c 点停止。物体经过b 点时无机械能损失，g 取10m/s

4、2，求：（ 1）物体到达 b 点时的速度以及在 b 点时对轨道的压力；（ 2）物体在 bc段上的动摩擦因数；（ 3）整个过程中因摩擦而产生的热量。【答案】 （1） 4m/s ，30n；（ 2） 4 ；（ 3） 8j。15【解析】【分析】【详解】（1）根据机械能守恒有mgh1mv22代入数据解得v 4m/s在 b 点处，对小球受力分析，根据牛顿第二定律可得mv2fnmgr代入数据解得fn30n由牛顿第三定律可得，小球对轨道的压力为fnfn30n方向竖直向下（2）物体在 bc 段上，根据动能定理有12mgx0mv代入数据解得415（3）小球在整个运动过程中只有摩擦力做负功，重力做正功，由能量守恒可

5、得qmgh8j3 在某电视台举办的冲关游戏中，ab 是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，半径r=1.6m， bc 是长度为 l1=3m 的水平传送带，cd是长度为l2=3.6m 水平粗糙轨道，ab、 cd轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从a 处由静止下滑，参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量m=60kg，滑板质量可忽略已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为2（ 1）参赛者运动到圆弧轨道 b 处对轨道的压力；（ 2）若参赛者恰好能运动至 d 点，求传送带运转速率及方向；（ 3）在第 （ 2）问中，传送带由于传送参赛者多消耗的电能【答案】 （1） 1200n，方向竖直向下 （ 2）顺时针运转，

6、 v=6m/s（ 3） 720j 【解析】(1) 对参赛者： a 到 b 过程，由动能定理mgr(1 cos60) 1 mvb22解得 vb 4m/ s在 b 处，由牛顿第二定律nbmg m v2br解得 nb 2mg 1 200 n根据牛顿第三定律：参赛者对轨道的压力n b nb 1 200 n，方向竖直向下(2) c 到 d过程，由动能定理 2mgl2 01mvc22解得 vc 6m/ sb 到 c过程，由牛顿第二定律 1mg ma解得 a 4m/ s2(2 分 )参赛者加速至vc历时 t vcvb 0.5 sa位移 x1 vbvct 2.5 ml12参赛者从 b 到 c 先匀加速后匀速，

7、传送带顺时针运转，速率v 6m/ s.(3) 0.5 s 内传送带位移 x2 vt 3m参赛者与传送带的相对位移x x2 x1 0.5 m传送带由于传送参赛者多消耗的电能e 1mg x 1mvc2 1mvb2 720j.224 如图所示，一质量为m 的滑块从高为h 的光滑圆弧形槽的顶端a 处无初速度地滑下，槽的底端 b 与水平传送带相接，传送带的运行速度恒为v0，两轮轴心间距为l，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端c 时，恰好加速到与传送带的速度相同，求：（ 1）滑块到达底端 b 时的速度大小 vb；（ 2）滑块与传送带间的动摩擦因数；（ 3）此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热

8、量q.v022gh2【答案】 （1）m v02gh2gh （2）（ 3）2gl2【解析】试题分析：（1）滑块在由 a 到 b 的过程中，由动能定理得：mgh 1 mvb20 ，2解得： b2gh ；（2）滑块在由b 到 c 的过程中，由动能定理得：mgl1212，mv 0 -mv b22解得，v022gh；2gl22gh)2（3）产生的热量： q=mgl相对 ， l相对0b ( 0（或2g2g( 02gh )2l ），v022gh解得， q 1 m( 02gh )2 ；2考点：动能定理【名师点睛】本题考查了求物体速度、动摩擦因数、产生的热量等问题，分析清楚运动过程，熟练应用动能定理即可正确解题

9、5 如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙运动某人坐在滑板上从斜坡的高处a 点由静止开始滑下，滑到斜坡底端b 点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到c 点停下来如果人和滑板的总质量m 60kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为 0.5，斜坡的倾角 37（ sin 37 0.6， cos 37 0.8），斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g 取 10m/s 2求：（1）人从斜坡上滑下的加速度为多大？（2）若由于场地的限制，水平滑道的最大距离 bc 为 l 20.0m，则人在斜坡上滑下的距离 ab 应不超过多少？【答案】（ 1） 2.0 m/s 2；（ 2）

10、 50m【解析】【分析】（1）根据牛顿第二定律求出人从斜坡上下滑的加速度（2）根据牛顿第二定律求出在水平面上运动的加速度，结合水平轨道的最大距离求出b点的速度，结合速度位移公式求出ab 的最大长度【详解】（1）根据牛顿第二定律得，人从斜坡上滑下的加速度为：mgsin37mgcos3722a1m=gsin37 - gcos37 -0=6.5 8m/s=2m/s（ 2）在水平面上做匀减速运动的加速度大小为：a2 g 5m/s2，根据速度位移公式得， b 点的速度为： vb 2a2 l 2 5 20m / s10 2m / s labvb2200m 50m.根据速度位移公式得：42a1【点睛】本题考

11、查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，本题也可以结合动能定理进行求解6 如图所示，质量为m1.0kg 的小物体从a 点以 va5.0m/s 的初速度沿粗糙的水平面匀减速运动距离 s =1.0 m到达 b 点，然后进入半径 r=0.4m竖直放置的光滑半圆形轨道，小物体恰好通过轨道最高点c 后水平飞出轨道，重力加速度g 取 l0m/s 2。求：(1)小物体到达b 处的速度 vb ；(2)小物体在 b 处对圆形轨道压力的大小f n ；(3)粗糙水平面的动摩擦因数。【答案】 (1) 25m/s ；(2) 60n ； (3) 0.25。【解析】【详解】(1)小物体恰

12、好通过最高点c，由重力提供向心力，则：mgm得到：vc2rvcgr2m/s小物体从 b 点运动到c 点过程中机械能守恒，则：1 mvb21 mvc2mg 2r22得到：vbvc24gr2 5m/s ；(2)设小物体在b 处受到的支持力为fn ，根据牛顿第二定律有：fnmgm vb2r得到：fn6mg60n根据牛顿第三定律可知，小物块对轨道的压力fn 大小为 60n ，方向竖直向下。(3)小物体由 a 到 b 过程，由动能定理得到：mgs1 mvb21 mva222得到：0.25 。【点睛】本题关键是恰好通过最高点，由重力提供向心力，然后再根据牛顿第二定律、机械能守恒和动能定理结合进行求解。7

13、如图所示， bc为半径等于22 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） 2

14、m/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，f m v20.5(2 2) 2n7.1nr225由牛顿第三定律可知，小球对圆管的压力大小：f7.1n ；（3）小球在 cd上滑行到最高点过程，由动能定理得：m

15、g sin 45 ?smg cos 45 ?s01 mv22解得：s 0.35m；8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，变，在 10 s 末停止遥控让小车自由滑行，小车质量2 10 s 内小车牵引力的功率保持不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 f 是多大？f(2)在 2 10 s 内小车牵引力的功率p 是多大？(3)小车在加速运动过程中的总位移x 是多少？【答案】（ 1） 2 n ；（ 2）

16、 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 a1 2m / s ， x11a1t122.25m ，2在 1.5s7s 内由动能定理可得 pt2ff x21mv2

17、21mv12 ， t 25.5s ，22解得 x226.25m ，由 x x1x2 28.5m9 如图所示，一个小球的质量m=2kg，能沿倾角37 的斜面由顶端 b 从静止开始下滑，小球滑到底端时与a 处的挡板碰触后反弹（小球与挡板碰撞过程中无能量损失），若小球每次反弹后都能回到原来的2 处，已知 a、 b 间距离为 s0 2m ， sin370.6 ，3cos37 0.8 ， g10m / s2 ，求：(1)小球与斜面间的动摩擦因数；(2)小球由开始下滑到最终静止的过程中所通过的总路程和克服摩擦力做的功。【答案】 (1)0.15； (2)10m ； 24j【解析】【详解】(1)设小球与斜面间

18、的动摩擦因数为，小球第一次由静止从的b 点下滑和碰撞弹回上升到速度为零的过程，由动能定理得：mg( s02 )sin370mg (s02 s0 )cos37 033解得：1 tan37 0.155(2)球最终一定停在a 处，小球从 b 处静止下滑到最终停在a 处的全过程由动能定理得：mgs0 sin37mgcos37 gs0所以小球通过的总路程为：s s0 tan 375s10m0克服摩擦力做的功：w fmgcos37 gs24j10 两个对称的与水平面成60角的粗糙斜轨与一个半径r 2m，张角为120的光滑圆弧轨道平滑相连一个小物块从h 3m 高处开始，从静止开始沿斜面向下运动物体与斜轨接触

19、面间的动摩擦因数为 0.2， g 取 10m/s 2（ 1）请你分析一下物块将怎样运动?（ 2）计算物块在斜轨上通过的总路程【答案】 (1)物块最后在圆弧左右两端点间来回往返运动，且在端点的速度为0； (2)20m【解析】【详解】解： (1)物块最后在圆弧左右两端点间来回往返运动，且在端点的速度为0；(2)物块由释放到最后振动过程到圆弧的左端点或右端点过程，根据动能定理：mg h r 1 cos60mgcos60s 0代入数据解得物块在斜轨上通过的总路程：s 20m11 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3e510 n/c 4q 1.0 10 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m 点的能量损失，已知滑块与轨道间的动摩擦因数的匀强电场中。一质量m0.1 kg、电荷量v0 6 m/s 从离水平地面高h 4.2 m 处开始, 最终停在距 b 点 1.6m 处的 c 点。不计经过 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