人教版高一物理必修2第七章 动能定理专题考试测试卷

动能定理专题一、计算题(本大题共6小题，共60.0分)如图，一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=0.5m，轨道在C处与水平地面相切，在C处放一小物块，给它一水平向左的初速度u0=5m/s，结果它沿CBA运动，通过A点，最后落在水平地面上的D点，取重力加速度g=10m/s2。求：D小物块到达D小物块到达A处时的速度大小UA；C、D间的距离s。如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，其中ABC为光滑半圆形轨道，半径

为R，CD为水平粗糙轨道，一质量为m的小滑块(可视为质点)从圆轨道中点B

由静止释放，滑至D点恰好静止，CD间距为5R.已知重力加速度为g.求：A小滑块到达C点时对圆轨道压力N的大小；小滑块与水平轨道间的动摩擦因数卩；现使小滑块在D点获得一初动能£点，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A,求小滑块在D点获得的初动能E.

3.如图所示为一传送装置，其中AB段粗糙,AB段长L=0.2m，动摩擦因数j丄0.6,BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始、末端均水平，具有h=0.1m的高度差,DEN是半径r=0.4m的半圆形轨道，其直径DN沿竖直方向,C位于DN竖直线上,CD间的距离恰能让小球自由通过，在左端竖直墙上固定一轻质弹簧。现有一可视为质点的小球，小球质量m=0.2kg，压缩轻质弹簧至A点后由静止释放(小球和弹簧不粘连),小球刚好能沿DEN轨道滑下。求:(1)小球到达N点时的速度。(2)压缩的弹簧所具有的弹性势能。4.如图所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R=0.2m,A端与圆心O等高，AD为与水平方向成45°角的斜面，B端在O的正上方，一个质量为m=0.5kg的小球在A点正上方P处由静止开始释放，自由下落至A点后进入圆形轨道并能沿圆形轨到达B点，且到达B处时小球对圆弧轨道顶端的压力大小为5N.求：(可用根号表示)小球到B点时的速度大小？释放点P距离A点的高度h是多少?如果竖直平面内的3/4圆弧形轨道不光滑，小球还是在P处静止释放，小球刚能越过B点，则小球在圆弧轨道上滑动过程中克服摩擦阻力做的功时多少？小球从B点抛出后落到斜面上C点时的速度大小及C点到B的高度H是多少？5.如图所示，高H=0.8m的桌面上固定一半径R=0.45m的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道未端B与桌面边缘水平相切，地面上的C点位于B点的正下方.将一质量m=0.04kg的小球由轨道顶端A处静止释放，g取10m/s2.求：1)小球运动到B点时对轨道的压力大小；(2)小球落地点距C点的距离；3)若加上如上图所示的恒定水平风力，将小球由A处静止释放，要使小球恰落在C点，作用在小球上的风力应为多大?

6.如图所示，光滑弧形坡道顶端距水平面高度为h底端切线水平且与一水平粗糙滑道相连接，O点为连接处，一轻弹簧的一端固定在水平滑道左侧的固定挡板M上,弹簧自然伸长时另一端N与O点的距离为s。质量为m的小物块A从坡道顶端由静止开始滑下，进入水平滑道并压缩弹簧，已知弹簧的最大压缩量为d物块与水平滑道间的动摩擦因数为儿重力加速度为g,求：「丨】物块刚与弹簧接触时速度v的大小；弹簧的最大弹性势能二•；皿】若物块能够被重新弹回到坡道上，求它在坡道上能够上升的最大高度H。答案和解析【答案】解：（1）设小物块的质量为m,过A处时的速度为v,由C运动到A的过程中，只有重力做功，机械能守恒，则有：丄7打…①解得：v=..|订一丄「.'.''=.广，1•M;w.^m/sni^m/s…②（2）物块离开A点后做平抛运动,则得：2R=；gt2…③s=vt…④由①②③式并代入数据得：s=2v£=2x\二X：恰m=1m…⑤答：（1）物块到达斜面A点时的速度大小为v'm/s；（2）C、D间的距离s是1m.【解析】（1）物块从C运动到A点的过程中，只有重力做功，机械能守恒，列式可求得物块到达斜面A点时的速度大小；（2）物块离开A点后做平抛运动，由平抛运动的规律求解C、D间的距离s.本题关键掌握机械能守恒定律和平抛运动的规律，是一道简单的综合题.【答案】解：（1）小滑块在光滑半圆轨道上运动只有重力做功，故机械能守恒；设小滑块到达C点时的速度为vC，根据机械能守恒定律得：止川；设小滑块到达C点时圆轨道对它的支持力为fn,根据牛顿第二定律得：所以，根据牛顿第三定律，小滑块到达C点时，对圆轨道压力的大小N=FN=3mg；（2）小滑块从B到D的过程中只有重力、摩擦力做功，根据动能定理得:mgR-5ymgR=0,所以，卩=0.2；（3）根据题意，小滑块恰好能通过圆轨道的最高点A,设小滑块到达A点时的速度为vA,此时重力提供向心力，根据牛顿第二定律得：；匕，=.；小滑块从D到A的过程中只有重力、摩擦力做功，根据动能定理得：川出门匕心=＞：'■.；答：（1）小滑块到达C点时对圆轨道压力N的大小为3mg；（2）小滑块与水平轨道间的动摩擦因数卩为0.2；（3）现使小滑块在D点获得一初动能£点，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A,则小滑块在D点获得的初动能Ek为严a■■.【解析】（1）B到C过程机械能守恒，由此求得在C的速度，即可由牛顿第二定律求得支持力，最后由牛顿第三定律求得压力；（2）对B到D过程应用动能定理即可求得动摩擦因数；（3）通过牛顿第二定律求得在A的速度，然后应用动能定理即可求得初始动能.经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解．【答案】解：（1）小球刚好能沿DEN轨道滑下，则在半圆最高点D点必有：mg=m-贝yvD=.'r：；=2m/s；从D点到N点，由机械能守恒得：二mvD2+mg^2r=1mvN2代入数据得：vn=2\%m/s;（2）弹簧推开小球的过程中，弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势能E，根据动能定理得LW-^mgL+mgh=:mvD2-0LW=^mgL-mgh+:mvD2=0.44J即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44J。【解析】略【答案】解：（1）小球到达B处时小球对圆弧轨道顶端的压力大小为5N,根据牛顿第二定律得：■,：!+-代入数据解得:S从P到B过程，根据动能定理得：解得：h=0.4m；（2）小球刚能越过B点，由牛顿第二定律有：；：，=；：■：；从P到B过程，根据动能定理得：上八口=联立解得：：—口J'.一'丄"小球从B点抛出后做平抛运动，根据平抛运动规律有：宀-「-空"f^BC~2^且-=kmI.?=I解得：—―二小球落到C点的竖直分速度：vy-gt=2^2m/s则C点的速度大小：：•一「一十I「一•I几*从B到C过程由动能定理得：2心一~~'■解得：H=0.4m。

【解析】小球的运动过程可以分为三部分，第一段是自由落体运动，第二段是圆周运动，第三段是平抛运动，分析清楚各部分的运动特点，采用相应的规律求解即可。由牛顿第二定律求得小球到B点的速度由P到B过程根据动能定理列式，求出P到A点的高度h由牛顿第二定律求得小球通过B点的速度'，由P到B过程根据动能定理列式，求出克服摩擦力做的功川；根据平抛运动规律，结合几何关系求得平抛运动的时间，再由速度的合成求出C点的速度大小「；根据动能定理列式求出BC两点的高度H。【答案】解：(1)小球由A运动至B,根据动能定理得mgR=j'^'.'在B点，由牛顿第二定律得FN-mg=m.根据牛顿第三定律，轨道压力大小FN=fn解得：Fn'=3mg=3x0.04x10N=1.2N小球从B点飞出做平抛运动，则竖直方向有H=\「水平方向有x=v0t解得：x=1.2m设风力大小为F。小球从A运动至B端，由动能定理得mgR-FR=.m_小球从B端运动至C处，水平位移x1=0由运动学公式得：x1=v1t-'-J水平方向有F=ma1；答：(1)(答：(1)(2)(3)小球运动到B点时对轨道的压力大小是1.2N；小球落地点距C点的距离是1.2m；要使小球恰落在C点，作用在小球上的风力应为0.3N。【解析】(1)小球从圆弧顶点A由静止释放滑到B点的过程，重力做功，轨道的弹力不做功，根据动能定理求出小球滑到B点时的速度。小球经过B点时，由重力和轨道的支持力合力提供向心力，由牛顿第二定律求解支持力，再由牛顿第三定律得到小球对圆弧的压力大小。小球离开C点后做平抛运动，由高度求出时间，再求解落地点与C点的距离。加上如图所示的恒定水平风力后，先由动能定理求小球滑到B点时的速度。小球离开C点后，运用运动的分解法研究，根据牛顿第二定律和分位移公式求解。本题是动能定理和圆周运动、平抛运动等常见运动的综合应用，采用程序法进行分析处理。【答案】解：(1)设小物块滑至底端O点时的速度大小为V],由机械能守恒定律得:设物块刚与弹簧接触时的速度大小为v设物块刚与弹簧接触时的速度大小为v,由动能定理可得:-ptmgs=护一苏巴解得：：—■■-二一心在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为：-^mg(s4-d)由功能关系得:讯川解得：物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为:Wf=^mg(s+d)由功能关系得：mgH-Ep-PVf解得物块A能够上升的最大高度