高考物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析.docx

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1、高考物理动能定理的综合应用及其解题技巧及练习题(含答案)及解析一、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

2、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=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=1.9

3、m2Wf克=521J,37°AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O2．如图所示倾角为的粗糙斜面点为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高．质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O点等高的D点,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8．求:(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;(2)要使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时初速度v0的最小值;(3)若滑块离开C点的速度为4m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间．【答案】（1）0.375（2）23m/s（3）0.2s【解析】试题分析：⑴滑块在整个

4、运动过程中，受重力mg、接触面的弹力N和斜面的摩擦力f作用，弹力始终不做功，因此在滑块由A运动至D的过程中，根据动能定理有：mgR－2R＝0－0μmgcos37°sin37解得：μ＝0.375⑵滑块要能通过最高点C，则在C点所受圆轨道的弹力N需满足：N≥0①在C点时，根据牛顿第二定律有：mg＋N＝mvC2②R在滑块由A运动至C的过程中，根据动能定理有：－μmgcos37°2R＝1mvC2－sin3721mv02③2由①②③式联立解得滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0需满足：v0≥3gR＝23m/s即v0的最小值为：v0min＝23m/s⑶滑块从C点离开后将做平抛运动，根据

5、平抛运动规律可知，在水平方向上的位移为：x＝vt④在竖直方向的位移为：y＝1gt2⑤2根据图中几何关系有：tan37°＝2Ry⑥x由④⑤⑥式联立解得：t＝0.2s考点：本题主要考查了牛顿第二定律、平抛运动规律、动能定理的应用问题，属于中档题．3．如图所示，轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上，A距水平地面高H0.75m，C距水＝平地面高h＝0.45m。一个质量m＝0.1kg的小物块自A点从静止开始下滑，从C点以水平速度飞出后落在地面上的D点。现测得C、D两点的水平距离为x＝0.6m。不计空气阻力，取g＝10m/s2。求(1)小物块从C点运动到D点经历的时间t；(2)小物块从

6、C点飞出时速度的大小vC；(3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功。【答案】(1)t=0.3s(2)vC=2.0m/s(3)0.1J【解析】【详解】（1）小物块从C水平飞出后做平抛运动，由h1gt22得小物块从C点运动到D点经历的时间t2h0.3sg（2）小物块从C点运动到D，由xvCt得小物块从C点飞出时速度的大小x2.0m/svCt（3）小物块从A点运动到C点的过程中，根据动能定理得mgHhWf1mvC202Wf1mvC2mgHh-0.1J2此过程中克服摩擦力做的功WfWf0.1J4．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

7、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，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