高考物理動能定理的綜合應(yīng)用各地方試卷集合匯編及解析

1、高考物理動能定理的綜合應(yīng)用各地方試卷集合匯編及解析一、高中物理精講專題測試動能定理的綜合應(yīng)用1 如圖所示，軌道 abc 被豎直地固定在水平桌面上， a 距水平地面高 h 0.75m， c距水平地面高 h0.45m 。一個質(zhì)量 m 0.1kg 的小物塊自 a 點(diǎn)從靜止開始下滑，從 c 點(diǎn)以水平速度飛出后落在地面上的 d 點(diǎn)?，F(xiàn)測得 c、d 兩點(diǎn)的水平距離為 x0.6m 。不計(jì)空氣阻力，取 g 10m/s 2。求(1)小物塊從 c 點(diǎn)運(yùn)動到d 點(diǎn)經(jīng)歷的時間t ；(2)小物塊從 c 點(diǎn)飛出時速度的大小vc；(3)小物塊從 a 點(diǎn)運(yùn)動到c 點(diǎn)的過程中克服摩擦力做的功。【答案】 (1) t=0.3s (

2、2) vc=2.0m/s(3)0.1j【解析】【詳解】（1）小物塊從 c 水平飛出后做平拋運(yùn)動，由h1 gt 22得小物塊從 c 點(diǎn)運(yùn)動到 d 點(diǎn)經(jīng)歷的時間 t2h0.3sg（2）小物塊從 c 點(diǎn)運(yùn)動到 d，由 xvct得小物塊從 c 點(diǎn)飛出時速度的大小x2.0m/svct（3）小物塊從 a 點(diǎn)運(yùn)動到 c 點(diǎn)的過程中，根據(jù)動能定理得 mg h h wf1 mvc202w f1 mvc2mg hh-0.1j2此過程中克服摩擦力做的功wfwf0.1j2 如圖甲所示，傾斜的傳送帶以恒定的速率逆時針運(yùn)行在t 0 時刻，將質(zhì)量為1.0 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地放在傳送帶的最上端a 點(diǎn)，經(jīng)過1.

3、0 s，物塊從最下端的b點(diǎn)離開傳送帶取沿傳送帶向下為速度的正方向，則物塊的對地速度隨時間變化的圖象如圖乙所示 (g 10 m/s 2)，求：(1)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(2)物塊從 a 到 b 的過程中，傳送帶對物塊做的功【答案】 (1)3 3.75 j(2)5【解析】解： (1)由圖象可知 ，物塊在前0.5 s 的加速度為 ： a1v1 =8?m/s2t1后 0.5 s 的加速度為： a2v2v22?m / s2t2物塊在前 0.5 s 受到的滑動摩擦力沿傳送帶向下，由牛頓第二定律得：mgsinmgcosma1物塊在后 0.5 s 受到的滑動摩擦力沿傳送帶向上，由牛頓第二定律得：mgs

4、inmgcosma2聯(lián)立解得：35(2)由 v t 圖象面積意義可知，在前v1t10.5 s，物塊對地位移為： x12則摩擦力對物塊做功：w1mgcos x1在后0.5 sx1v1v2t2，物塊對地位移為：2則摩擦力對物塊做功w2 mgcos x2所以傳送帶對物塊做的總功：ww1w2聯(lián)立解得： w 3.75 j3 我國將于2022 年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一如圖1-所示，質(zhì)量 m60 kg 的運(yùn)動員從長直助滑道ab 的 a 處由靜止開始以加速度a 3.6 m/s 2 勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端b 時速度 vb 24 m/s ，a 與 b 的豎直高度差h 48 m 為了改變

5、運(yùn)動員的運(yùn)動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點(diǎn)c 處附近是一段以 o 為圓心的圓弧助滑道末端b 與滑道最低點(diǎn)c 的高度差h 5 m，運(yùn)動員在b、 c 間運(yùn)動時阻力做功w1530 j， g 取 10 m/s 2.(1)求運(yùn)動員在 ab 段下滑時受到阻力 f 的大??；f(2)若運(yùn)動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6 倍，則 c 點(diǎn)所在圓弧的半徑r 至少應(yīng)為多大？【答案】 (1)144 n(2)12.5 m【解析】試題分析：（ 1）運(yùn)動員在 ab 上做初速度為零的勻加速運(yùn)動，設(shè)ab 的長度為 x，斜面的傾角為 ，則有vb2 =2ax根據(jù)牛頓第二定律得hmgsin ff=ma

6、又 sin =x由以上三式聯(lián)立解得ff =144n（2）設(shè)運(yùn)動員到達(dá)c 點(diǎn)時的速度為 vc到達(dá) c的過程中，由動能定理有，在由 bmgh+w= 1 mvc2- 1 mvb222設(shè)運(yùn)動員在c 點(diǎn)所受的支持力為fn，由牛頓第二定律得由運(yùn)動員能承受的最大壓力為其所受重力的6 倍，即有考點(diǎn)：牛頓第二定律；動能定理2fn mg=m vcrfn=6mg 聯(lián)立解得r=12 5m【名師點(diǎn)睛】本題中運(yùn)動員先做勻加速運(yùn)動，后做圓周運(yùn)動，是牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式、動能定理和向心力的綜合應(yīng)用，要知道圓周運(yùn)動向心力的來源，涉及力在空間的效果，可考慮動能定理4 質(zhì)量為 m=2kg 的小玩具汽車，在t 0 時刻速度為 v

7、0=2m/s ，隨后以額定功率p=8w 沿平直公路繼續(xù)前進(jìn)，經(jīng)t=4s 達(dá)到最大速度。該小汽車所受恒定阻力是其重力的0.1 倍，重力加速度 g=10m/s2。求：(1)小汽車的最大速度vm；(2)汽車在 4s 內(nèi)運(yùn)動的路程s。【答案】 (1)4 m/s ， (2)10m。【解析】【詳解】(1)當(dāng)達(dá)到最大速度時，阻力等于牽引力：pfv mfvmf0.1mg解得： vm4m/s ；(2)從開始到 t 時刻根據(jù)動能定理得：pt fs1 mvm21 mv0222解得： s10m 。5 如圖甲所示，帶斜面的足夠長木板p，質(zhì)量 m=3kg。靜止在水平地面上，其右側(cè)靠豎直墻壁，傾斜面bc 與水平面 ab 的

8、夾角 =37、兩者平滑對接。 t=0 時，質(zhì)量 m=1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊q 從頂點(diǎn) c 由靜止開始下滑，圖乙所示為q 在 06s 內(nèi)的速率 v 隨時間 t 變化的部分圖線。已知p 與 q 間的動摩擦因數(shù)是p 與地面間的動摩擦因數(shù)的5 倍， sin37 =0.6，2cos37 =0.8，g 取10m/s 。求：(1)木板 p 與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)t=8s 時，木板p 與滑塊 q 的速度大?。?3)08s 內(nèi)，滑塊q 與木板 p 之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮?(1)20.03 ； (2) vpvq0.6m/s ； (3)q54.72j【解析】【分析】【詳解】(1)02s 內(nèi)， p

9、因墻壁存在而不動，q 沿著 bc 下滑， 2s末的速度為 v1 10m/s，設(shè) p、 q 間動摩擦因數(shù)為 1， p 與地面間的動摩擦因數(shù)為；2對 q，由 v t圖像有a14.8m/s 2由牛頓第二定律有mg sin 371mg cos37ma1聯(lián)立求解得10.15 ，10.0325(2)2s 后， q 滑到 ab 上，因 1mg2 (mm ) g ，故 p、q 相對滑動，且 q 減速、 p 加速，設(shè)加速度大小分別是a2、 a3， q 從 b 滑動 ab 上到 p、 q 共速所用的時間為 t0對 q 有1mgma2對 p 有1mg2 ( mm ) gma3共速時v1a2t0a3 t0解得a2=1

10、.5m/s 2、 a3=0.1m/s 2、 t 6s故在 t 8s 時， p 和 q 共速vpa3t0.6m / s(3)02s 內(nèi)，根據(jù) v-t 圖像中面積的含義，q 在 bc 上發(fā)生的位移x1=9.6m28s 內(nèi)， q 發(fā)生的位移x2v1vq t030.6m2p 發(fā)生的位移xvp t1.8m32008s 內(nèi)， q 與木板 p 之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量q1mgx1 cos37 o1mg( x2x3 )代入數(shù)據(jù)得q54.72j6 如圖所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質(zhì)量為m 的小物塊a 從坡道頂端由靜止滑下，進(jìn)入水平面上的滑道時無機(jī)械能損失，為使a 制動，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長線m

11、 處的墻上，另一端恰位于滑道的末端o 點(diǎn)已知在om段，物塊a 與水平面間的動摩擦因數(shù)均為，其余各處的摩擦不計(jì)，重力加速度為g，求：（ 1）物塊速度滑到 o 點(diǎn)時的速度大?。唬?2）彈簧為最大壓縮量 d 時的彈性勢能 （設(shè)彈簧處于原長時彈性勢能為零）（ 3）若物塊 a 能夠被彈回到坡道上，則它能夠上升的最大高度是多少？【答案】（ 1）2gh ；（ 2） mghmgd ；（ 3） h2 d【解析】【分析】根據(jù)題意，明確各段的運(yùn)動狀態(tài)，清楚各力的做功情況，再根據(jù)功能關(guān)系和能量守恒定律分析具體問題【詳解】（1）從頂端到o 點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒定律得：mgh1 mv22解得：v 2gh（ 2）在水平

12、滑道上物塊 a 克服摩擦力所做的功為：wmgd由能量守恒定律得：1mv2epmgd2聯(lián)立上式解得：epmghmgd（ 3）物塊 a 被彈回的過程中，克服摩擦力所做的功仍為；wmgd由能量守恒定律得：mghepmgd解得物塊 a 能夠上升的最大高度為：hh2d【點(diǎn)睛】考察功能關(guān)系和能量守恒定律的運(yùn)用7 如圖所示，質(zhì)量為m1.0kg 的小物體從a 點(diǎn)以 va5.0m/s 的初速度沿粗糙的水平面勻減速運(yùn)動距離 s =1.0 m到達(dá) b 點(diǎn)，然后進(jìn)入半徑 r=0.4m豎直放置的光滑半圓形軌道，小物體恰好通過軌道最高點(diǎn)c 后水平飛出軌道，重力加速度g 取 l0m/s 2。求：(1)小物體到達(dá) b 處的速

13、度 vb ；(2)小物體在 b 處對圓形軌道壓力的大小f n ；(3)粗糙水平面的動摩擦因數(shù)。【答案】 (1) 2 5m/s ；(2)60n ； (3) 0.25。【解析】【詳解】(1)小物體恰好通過最高點(diǎn)c，由重力提供向心力，則：mgm vc2r得到：vcgr2m/s小物體從 b 點(diǎn)運(yùn)動到c 點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒，則：1 mvb21 mvc2mg 2r22得到：vbvc24gr2 5m/s ；(2)設(shè)小物體在 b 處受到的支持力為fn，根據(jù)牛頓第二定律有：fnmgm vb2r得到：fn6mg60n根據(jù)牛頓第三定律可知，小物塊對軌道的壓力fn 大小為 60n ，方向豎直向下。(3)小物體由 a

14、到 b 過程，由動能定理得到：mgs1 mvb2 1 mva222得到：0.25 ?！军c(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是恰好通過最高點(diǎn)，由重力提供向心力，然后再根據(jù)牛頓第二定律、機(jī)械能守恒和動能定理結(jié)合進(jìn)行求解。8 如圖，圖象所反映的物理情景是：物體以大小不變的初速度角 不同，物體沿木板上滑的距離s 也不同，便可得出圖示的v0 沿木板滑動，若木板傾s-圖象問：（ 1）物體初速度 v0 的大小（ 2）木板是否粗糙？若粗糙，則動摩擦因數(shù)為多少？（ 3）物體運(yùn)動中有否最大加速度以及它發(fā)生在什么地方？【答案】（ 1） v017.3m / s （ 2）0.75 （3）最大加速度點(diǎn)坐標(biāo)53 , s12m【解析】【分析】【詳

15、解】（1）當(dāng) =90o 時，物體做豎直上拋運(yùn)動，根據(jù)速度位移公式可知：v02gs1 10 3 17.3m / s（2）當(dāng) =0o 時，根據(jù)動能定理得，mg s1mv02，解得：2v023002gs 20.7510 20（3）加速度 amg cosmg sing cosg sing 3 cossin得到，m4當(dāng) =53o 時， 有極大值 am12.5m / s2 ，由動能定理得， 01 mv02mas ，所以2s12m 所以最大加速度點(diǎn)坐標(biāo)53 , s12m9 有可視為質(zhì)點(diǎn)的木塊由a 點(diǎn)以一定的初速度為 4m/s水平向右運(yùn)動， ab 的長度為2m ，物體和 ab 間動摩擦因素為bc間動摩擦因素為

16、3，1=0.1， bc 無限長，物體和26求：（ 1）物體第一次到達(dá) b 點(diǎn)的速度；（ 2）通過計(jì)算說明最后停在水平面上的位置距b 點(diǎn)的距離【答案】（ 1） v 23m / s （ 2） 2m【解析】【分析】由題中 “有可視為質(zhì)點(diǎn)的木塊由a 點(diǎn)以一定的初速度為4m/s 水平向右運(yùn)動 ”可知，本題考查動能定理和能量守恒定律，根據(jù)對物體運(yùn)動狀態(tài)的分析結(jié)合能量變化可分析本題【詳解】（1）據(jù)題意，當(dāng)物體從a 運(yùn)動到 b 點(diǎn)過程中，有：1mgsab1 mvb21 mva222帶入數(shù)據(jù)求得：vb =2 3m / s（2）物體沖上斜面后，有：- 2mg cos30o xbc mg sin 30o xbc1m

17、vb22解得：xbc0.8m則有：-2 2 mg cos30o xbc1mgx1mvb22解得：x2m即物體又回到了a 點(diǎn)10 如圖所示，傾角為 300 的光滑斜劈 ab 長 l1=0.4m ，放在離地高 h=0.8m的水平桌面上 ,b點(diǎn)右端接一光滑小圓?。▓D上未畫出），圓弧右端切線水平，與桌面邊緣的距離為l2現(xiàn)有一小滑塊從a 端由靜止釋放，通過 b 點(diǎn)后恰好停在桌面邊緣的c 點(diǎn)，已知滑塊與桌面間的滑動摩擦因數(shù)=0.2（ 1）求滑塊到達(dá) b 點(diǎn)速度 vb 的大小；（ 2）求 b 點(diǎn)到桌面邊緣 c 點(diǎn)的距離 l2; （3）若將斜劈向右平移一段距離?l=0.64m, 滑塊仍從斜劈上的a 點(diǎn)靜止釋放

18、，最后滑塊落在水平地面上的 p 點(diǎn)求落地點(diǎn)p 距 c 點(diǎn)正下方的 o 點(diǎn)的距離 x.【答案】 （1） 2m/s（2） 1m（ 3）0.64m【解析】(1) 沿光滑斜劈 ab 下滑的過程機(jī)械能守恒，mgl1 sin 3001 mvb22代入數(shù)據(jù)得 vb=2m/s ；（2）根據(jù)動能定理，mgl20 1 mvb22代入數(shù)據(jù)得 l2=1m；（3）根據(jù)動能定理，mg(l2l )1 mvc21 mvb222對于平拋過程有：h= 1 gt22x=vct代入數(shù)據(jù)得x=0.64m11 如圖所示， ab 為半徑 r0.2m 的光滑 1 圓形軌道， bc為傾角45 的斜面， cd 為4水平軌道， b 點(diǎn)的高度 h

19、5m 一質(zhì)量為 0.1kg 的小球從 a 點(diǎn)靜止開始下滑到 b 點(diǎn)時對圓形軌道的壓力大小是其重力的 3 倍，離開 b 點(diǎn)后做平拋運(yùn)動（ g 取 10m / s2 ）(1)求小球到達(dá)b 點(diǎn)時速度的大??；(2)小球離開 b 點(diǎn)后能否落到斜面上？如果不能，請說明理由；如果能，請求出它第一次落在斜面上的位置【答案】 (1) 2m/s (2) 能落在斜面上，1.13m【解析】【詳解】(1)從 a 到 b 的過程由動能定理得：mgr1mv02，2解得：v02m / s ；(2)設(shè)小球離開 b 點(diǎn)做平拋運(yùn)動的時間為 t1 ，落地點(diǎn)到 c 點(diǎn)距離為 x，由 h1gt122得：t11s，x v0t121m2m斜面的傾角 =45，底邊長 d=h=5m；因?yàn)?d x ，所以小球離開b 點(diǎn)后能落在斜面上假設(shè)小球第一次落在斜面上f 點(diǎn)， bf 長為 l，小球從 b 點(diǎn)到 f 點(diǎn)的時間為 t2，l cosv0t 2 ， l sin1 gt 22，2聯(lián)立、兩式得t20.4s ；則v0t21.13ml