高考物理动能定理的综合应用易错剖析.docx

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1、高考物理动能定理的综合应用易错剖析一、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）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

2、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=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=521J2．一辆汽车发动机的额定功率P=

3、200kW，若其总质量为m=103kg，在水平路面上行驶时，汽车以加速度a12从静止开始匀加速运动能够持续的最大时间为t1=4s，然后保持恒定=5m/s的功率继续加速t2=14s达到最大速度。设汽车行驶过程中受到的阻力恒定，取g=10m/s2.求：(1)汽车所能达到的最大速度；(2)汽车从启动至到达最大速度的过程中运动的位移。【答案】(1)40m/s；(2)480m【解析】【分析】【详解】(1)汽车匀加速结束时的速度v1a1t120m/s由P=Fv可知，匀加速结束时汽车的牵引力F1P4=1×10Nv1由牛顿第二定律得F1fma1解得f=5000N汽车速度最大时做匀速直线运动，处于平衡

4、状态，由平衡条件可知，此时汽车的牵引力F=f=5000N由PFv可知，汽车的最大速度：PPv==40m/sFf(2)汽车匀加速运动的位移v1x1=t140m对汽车，由动能定理得F1x1Pt2fs1mv202解得s=480m3．为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角为θ=60°、长为L1=23m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为L2=3m的水平轨道BC相2连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道上D处，如图所示.现将一个小球从距A点高为h=0.9m的水平台面上以一定的初速度v0水平弹出，到A点时小球的速度方向恰沿AB方向，并

5、沿倾斜轨道滑下.已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为μ=3，g取10m/s2.3（1）求小球初速度v0的大小；（2）求小球滑过C点时的速率vC；（3）要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件？【答案】（1）6m/s（2）36m/s（3）0

6、6m/s22（3）小球刚刚过最高点时，重力提供向心力，则：mg＝mv2R11mvC2＝2mgR11mv222代入数据解得R1=1．08m当小球刚能到达与圆心等高时1mvC2＝mgR22代入数据解得R2=2．7m当圆轨道与AB相切时R3=BC?tan60°．=15m即圆轨道的半径不能超过1．5m综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是0＜R≤1．08m．考点：平抛运动；动能定理4．如图所示，光滑曲面与光滑水平导轨MN相切，导轨右端N处于水平传送带理想连接，传送带长度L=4m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v=4.0m/s运动．滑块B、C之间用细绳相连，

7、其间有一压缩的轻弹簧，B、C与细绳、弹簧一起静止在导轨MN上.一可视为质点的滑块A从h=0.2m高处由静止滑下，已知滑块A、B、C质量均为m=2.0kg，滑块A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短．因碰撞使连接B、C的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离.滑块C脱离弹簧后以速度vC=2.0m/s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P点．已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g取10m/s2.