物理动能定理的综合应用模拟试题含解析.docx

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1、【物理】物理动能定理的综合应用模拟试题含解析一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1．小明同学根据上海迪士尼乐园游戏项目“创极速光轮”设计了如图所示的轨道。一条带有竖直圆轨道的长轨道固定在水平面上，底端分别与两侧的直轨道相切，其中轨道AQ段粗糙、长为L0=6.0m，QNP部分视为光滑，圆轨道半径R=0.2m，P点右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L=0.5m。一玩具电动小车，通电以后以P=4W的恒定功率工作，小车通电加速运动一段时间后滑入圆轨道，滑过最高点N，再沿圆轨道滑出。小车的质量m=0.4kg，小车在各粗糙段轨

2、道上所受的阻力恒为f=0.5N。（重力加速度g=10m/s2；小车视为质点，不计空气阻力）。(1)若小车恰能通过N点完成实验，求进入Q点时速度大小；(2)若小车通电时间t=1.4s，求滑过N点时小车对轨道的压力；(3)若小车通电时间t≤2.0s，求小车可能停在P点右侧哪几段轨道上。【答案】(1)22m/s；(2)6N，方向竖直向上；(3)第7段和第20段之间【解析】【分析】【详解】(1)小车恰能过N点，则vN0，Q→N过程根据动能定理mg2R1mvN21mv222代入解得v22m/s(2)A→N过程PtfL0mg2R1mv1202代

3、入解得v15m/s在N点时2mv1mgFNR代入解得FN6N根据牛顿第三定律可得小汽车对轨道压力大小6N，方向竖直向上。(3)设小汽车恰能过最高点，则Pt0fL0mg2R0代入解得t01.15s2s此时小汽车将停在mg2Rn1fL代入解得n16.4因此小车将停在第7段；当通电时间t2.0s时PtfL0n2fL0代入解得n220因此小车将停在第20段；综上所述，当t≤2.0s时，小汽车将停在第7段和第20段之间。2．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

4、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

5、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，N

6、30N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：mgR1cos37omgsin37oμmgcos37ox01mvE22小物体第一次沿斜面上滑并返回F的过程克服摩擦力做的功为Wf，则Wf2xμmgcos37o小物体在D点的动能为EKD，则：EKD1mvD22代入数据解得：x0.8m，Wf6.4J，EKD5J因为EKDWf，故小物体不能返回D点.小物体最终将在F点与关于过圆轨道圆心的竖直线对称的点之间做往复运动，小物体的机械能守恒，设最终在最低点

7、的速度为vEm，则有：mgR1cos37o1mvEm22代入数据解得：vEm2m/s答：1弹簧最初具有的弹性势能为1.25J；23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是30N；小物块沿斜面FG第一次返回圆弧轨道后不能回到圆弧轨道的D点.经过足够长的时间后小物块通过圆弧轨道最低点E的速度大小为2m/s．【点睛】（1）物块离开C点后做平抛运动，由D点沿圆轨道切线方向进入圆轨道，知道了到达D点的速度方向，将D点的速度分解为水平方向和竖直方向，根据角度关系求出水平分速度，即离开C点时的速度，再研究弹簧释放的过程，由机械能守

8、恒定律求弹簧最初具有的弹性势能；2物块从D到E，运用机械能守恒定律求出通过E点的速度，在E点，由牛顿定律和向心力知识结合求物块对轨道的压力；3假设物块能回到D点，对物块从A到返回D点的整个过程，运用动能定理求出D点的速度，再作出判断，