高考物理动能定理的综合应用的技巧及练习题及练习题(含答案)含解析

1、高考物理动能定理的综合应用的技巧及练习题及练习题( 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 如图所示，人骑摩托车做腾跃特技表演，以1.0m/s的初速度沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台，若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率 1.8kw 行驶，经过 1.2s 到达平台顶部，然后离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从 a 点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑 a、 b 为圆弧两端点，其连线水平已知圆弧半径为 r1.0m，人和车的总质量为 180kg ，特技表演的全过程中不计一切阻力 ( 计算中取 g10m/s2，sin53 0.8 ，cos53 0.6) 求：(

2、1) 人和车到达顶部平台的速度v；(2) 从平台飞出到 a 点，人和车运动的水平距离x；(3) 圆弧对应圆心角；(4) 人和车运动到圆弧轨道最低点o时对轨道的压力【答案】（ 1） 3m/s（ 2） 1.2m（ 3）106（ 4）7.74 10 3n【解析】【分析】【详解】（1）由动能定理可知：pt1 mgh1mv 21mv0222v 3m/s（2）由 h1 gt22 ,svt 2 可得： s v2h1.2m2g（3）摩托车落至a 点时，其竖直方向的分速度vy gt 24m / s设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为，则vy4 ，即 53tanv3所以 2 106（4）在摩托车由最高点飞出落

3、至o 点的过程中，由机械能守恒定律可得：mgh r(1 cos )1 mv 21 mv 222v 2在 o 点： n mg mr所以 n 7740n由牛顿第三定律可知，人和车在最低点o 时对轨道的压力为 7740n2 质量 m1.5kg 的物块（可视为质点）在水平恒力f 作用下，从水平面上a 点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t2.0s 停在 b 点，已知 a、 b 两点间的距离 s 5.0m，物块与水平面间的动摩擦因数0.20 ，求恒力 f 多大（ g10m / s2 ）【答案】 15n【解析】设撤去力前物块的位移为，撤去力时物块的速度为，物块受到的滑动摩擦力对撤去力后物块

4、滑动过程应用动量定理得由运动学公式得对物块运动的全过程应用动能定理由以上各式得代入数据解得思路分析：撤去 f 后物体只受摩擦力作用，做减速运动，根据动量定理分析，然后结合动能定律解题试题点评：本题结合力的作用综合考查了运动学规律，是一道综合性题目3 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 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

5、） 4m/s ，30n；（ 2） 4 ；（ 3） 8j。15【解析】【分析】【详解】（1）根据机械能守恒有mgh1 mv22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mv2fnmg代入数据解得rfn30n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，由能量守恒可得qmgh8j4 如图光滑水平导轨ab 的左端有一压缩的弹簧，弹簧左端固定，右端前放一个质量为m=1kg 的物块（可视为质点），物块与弹簧不粘连，b 点与水平

6、传送带的左端刚好平齐接触，传送带的长度bc的长为 l=6m ，沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s 匀速转动 cd 为光滑的水平轨道，c 点与传送带的右端刚好平齐接触，de 是竖直放置的半径为r=0.4m 的光滑半圆轨道， de 与 cd 相切于 d 点已知物块与传送带间的动摩擦因数=0.2，取g=10m/s2（1）若释放弹簧，物块离开弹簧，滑上传送带刚好能到达c 点，求弹簧储存的弹性势能ep ；（2）若释放弹簧，物块离开弹簧，滑上传送带能够通过c 点，并经过圆弧轨道de，从其最高点 e 飞出，最终落在cd 上距 d 点的距离为x=1.2m 处（ cd 长大于 1.2m），求物块通过 e 点时受

7、到的压力大小；（3）满足（ 2）条件时，求物块通过传送带的过程中产生的热能【答案】（ 1） ep12j （ 2） n=12.5n（ 3） q=16j【解析】【详解】（1）由动量定理知：mgl 01 mv22由能量守恒定律知：12epmv2解得： ep12j（2）由平抛运动知：竖直方向：y2r1 gt 22水平方向： x vet在 e 点，由牛顿第二定律知：nmg m ve2r解得： n=12.5n（3）从 d 到 e，由动能定理知：mg 2r1 mve21 mvd222解得： vd5m / s从 b 到 d，由动能定理知mgl1 mvd21 mvb222解得： vb7m / s对物块 lvbv

8、d t2解得： t=1s；s相对lvt62 1m8m由能量守恒定律知：qmgls相对解得： q=16j5 某人欲将质量 m 50kg 的货箱推上高h1.0m 的卡车，他使用的是一个长 l 5.0m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

9、距a 点至少多远的地方推动货箱？【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=4.94m6 如图所示，小物体沿光滑弧形轨道从高为h 处由静止下滑，它在水平粗糙轨道上滑行的最远距离为s，重力加速度用g 表示，小物体可视为质点，求：（1）求小物体刚刚滑

10、到弧形轨道底端时的速度大小v；2）水平轨道与物体间的动摩擦因数均为（。【答案】（ 1） 2gh （ 2） hs【解析】【详解】解： (1)小物体沿弧形轨道下滑的过程，根据机械能守恒定律可得：mgh1 mv22解得小物体刚滑到弧形轨道底端时的速度大小：v2gh(2)对小物体从开始下滑直到最终停下的过程，根据动能定理则有：mghmgs 0解得水平轨道与物体间的动摩擦因数：hs7 如图所示，位于竖直平面内的轨道bcde，由一半径为r=2m 的 1 光滑圆弧轨道bc和光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 点由静止释放一质量 m=1kg 的物块，物块刚好

11、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上通过的总路程为s，根据动能定理求出【详解】解： (1)根

12、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)mgl mgh 0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8 如图所示，质量4 6m 2.0 10 kg、电荷量q1.0 10 c 的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为e1 的匀强电场中取 g10 m/s 2(1)求匀强电场的电场强度e1 的大小和方向；(2)在 t 0 时

13、刻，匀强电场强度大小突然变为3t 0.20 se2 4.0 10n/c，且方向不变求在时间内电场力做的功；(3)在 t 0.20 s 时刻突然撤掉第(2)问中的电场，求带电微粒回到出发点时的动能344【答案】 (1)2.0 10(2)8.0 10j(3)8.0 10jn/c，方向向上【解析】【详解】（1）设电场强度为e，则： eqmg ，代入数据解得： emg2.010 4 10 n / c2.0103 n / c ，方向向上q1010 6（2）在 t0时刻，电场强度突然变化为：e24.0 103 n / c ，设微粒的加速度为a ，在 t 0.20s 时间内上升高度为hw，则： qe2 mg

14、 ma1，电场力做功为解得 ： a110 m / s2根据： h1a1t 2 ，解得 ： h0.20m2电场力做功： wqe2 h8.010 4 j（3）设在 t0.20s 时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v，回到出发点时的动能为ek ，则： v at ， ekmgh1 mv22解得： ek8.0 10 4 j9 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， co

15、s 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） 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：mgsin37mgcos3722a

16、1m=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： vb2a2 l 25 20m / s10 2m / s 根据速度位移公式得： vb2 200.lab2a14m50m【点睛】本题考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10 如图所示，质量为 m 1.0kg的小物体从 a 点以 va 5.0m/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

17、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) 2 5m/s ；(2)60n ； (3) 0.25。【解析】【详解】(1)小物体恰好通过最高点c，由重力提供向心力，则：mgm vc2r得到：vcgr 2m/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：vb2fnmg m

18、r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：mgs1mvb21mva222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。11 滑板运动是深受青少年喜爱的一项极限运动。如图所示为某一滑道的示意图，轨道ab可视为竖直平面内半径为r 的 1 光滑圆弧，圆心为o， oa 水平。轨道最低点b 距水平面41cd 高度为 4 r ， c 点位于 b 点正下方。滑板和运动员（可看作质点）总质量为m，由 a 点静止下滑，从轨道中b 点飞出，落在水平面上的e 点。重力加速度为g。求：（ 1）运动员运动到 b 点时速度的大小；（ 2）运动员运动到 b 点时对轨道压力的大小；（ 3） c、 e 两点间的距离。【答案】 (1) vb2gr (2) 3mg (3)r【解析】【详解】(1) 运动员从a 到 b，根据动能定理mgr 1 mvb202解得：vb2gr(2) 运动员到达b 点时2n bmgm vbr运动员对轨道的压力为n n b3