高考物理高考物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题(含答案).docx

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1、高考物理高考物理动能定理的综合应用解题技巧及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．北京老山自行车赛场采用的是250m椭圆赛道，赛道宽度为7.6m。赛道形如马鞍形，由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成，圆弧段倾角为45°（可以认为赛道直线段是水平的，圆弧段中线与直线段处于同一高度）。比赛用车采用最新材料制成，质量为9kg。已知直线段赛道每条长80m，圆弧段内侧半径为14.4m，运动员质量为61kg。求：（1）运动员在圆弧段内侧以12m/s的速度骑行时，运动员和自行车整体的向心力为多大；

2、（2）运动员在圆弧段内侧骑行时，若自行车所受的侧向摩擦力恰为零，则自行车对赛道的压力多大；（3）若运动员从直线段的中点出发，以恒定的动力92N向前骑行，并恰好以12m/s的速度进入圆弧段内侧赛道，求此过程中运动员和自行车克服阻力做的功。（只在赛道直线段给自行车施加动力）。【答案】（1）700N;（2）7002N；（3）521J【解析】【分析】【详解】（1）运动员和自行车整体的向心力(Mm)v2Fn=R解得Fn=700N（2）自行车所受支持力为MmgFNcos45解得FN=7002N根据牛顿第三定律可知F压

3、=FN=7002N（3）从出发点到进入内侧赛道运用动能定理可得WF-Wf克+mgh=1mv22FLWF=2h=1dcos45o=1.9m2Wf克=521J2．如图所示，半径为R＝1m，内径很小的粗糙半圆管竖直放置，一直径略小于半圆管内径、质量为m＝1kg的小球，在水平恒力F＝250N的作用下由静止沿光滑水平面从A点17运动到B点，A、B间的距离x＝17m，当小球运动到B点时撤去外力F，小球经半圆管道5运动到最高点C，此时球对外轨的压力FN＝2.6mg，然后垂直打在倾角为θ＝45°的斜面上(g＝10m/s2

4、)．求：(1)小球在B点时的速度的大小；(2)小球在C点时的速度的大小；(3)小球由B到C的过程中克服摩擦力做的功；(4)D点距地面的高度．【答案】(1)10m/s(2)6m/s(3)12J(4)0.2m【解析】【分析】对AB段，运用动能定理求小球在B点的速度的大小；小球在C点时，由重力和轨道对球的压力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求小球在C点的速度的大小；小球由B到C的过程，运用动能定理求克服摩擦力做的功；小球离开C点后做平抛运动，由平抛运动的规律和几何知识结合求D点距地面的高度．【详解】(1)小球从

5、A到B过程，由动能定理得：Fx1mvB22解得：vB＝10m/s(2)在C点，由牛顿第二定律得mg＋FN＝mvc2R又据题有：FN＝2.6mg解得：vC＝6m/s.(3)由B到C的过程，由动能定理得：－mg·2R－Wf＝1mv21mv22c2B解得克服摩擦力做的功：Wf＝12J(4)设小球从C点到打在斜面上经历的时间为t，D点距地面的高度为h，则在竖直方向上有：2R－h＝1gt22由小球垂直打在斜面上可知gt：＝tan45°vc联立解得：h＝0.2m【点睛】本题关键是对小球在最高点处时受力分析，然后根据向

6、心力公式和牛顿第二定律求出平抛的初速度，最后根据平抛运动的分位移公式列式求解．3．如图所示，AC为光滑的水平桌面，轻弹簧的一端固定在A端的竖直墙壁上.质量m1kg的小物块将弹簧的另一端压缩到B点，之后由静止释放，离开弹簧后从C点水平飞出，恰好从D点以vD10m/s的速度沿切线方向进入竖直面内的光滑圆弧轨道DEF(小物体与轨道间无碰撞).O为圆弧轨道的圆心，E为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道的半径R1m，DOE60o，EOF37.o小物块运动到F点后，冲上足够长的斜面FG，斜面FG与圆轨道相切于F点，小物体与斜

7、面间的动摩擦因数0.5.sin37o0.6，cos37o0.8，取g10m/s2.不计空气阻力.求：（1）弹簧最初具有的弹性势能；（2）小物块第一次到达圆弧轨道的E点时对圆弧轨道的压力大小；（3）判断小物块沿斜面FG第一次返回圆弧轨道后能否回到圆弧轨道的D点？若能，求解小物块回到D点的速度；若不能，求解经过足够长的时间后小物块通过圆弧轨道最低点E的速度大小．【答案】11.25J?；230N；32m/s．【解析】【分析】【详解】（1）设小物块在C点的速度为vC，则在D点有：vCvDcos60o设弹簧最初具有

8、的弹性势能为Ep，则：EP1mvC22代入数据联立解得：Ep1.25J；2设小物块在E点的速度为vE，则从D到E的过程中有：mgR1cos60o1mvE21mvD222设在E点，圆轨道对小物块的支持力为N，则有：NmgvE2R代入数据解得：vE25m/s，N30N由牛顿第三定律可知，小物块到达圆轨道的E点时对圆轨道的压力为30N；3设小物体沿斜面FG上滑的最大距离为x，从E到最大距离的过程中有：mgR1cos37omgsin3