高考物理動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用基礎(chǔ)練習(xí)題含解析

1、高考物理動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用基礎(chǔ)練習(xí)題含解析一、高中物理精講專題測(cè)試動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用1 如圖光滑水平導(dǎo)軌ab 的左端有一壓縮的彈簧，彈簧左端固定，右端前放一個(gè)質(zhì)量為m=1kg 的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），物塊與彈簧不粘連，b 點(diǎn)與水平傳送帶的左端剛好平齊接觸，傳送帶的長(zhǎng)度bc的長(zhǎng)為 l=6m ，沿逆時(shí)針方向以恒定速度v=2m/s 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) cd 為光滑的水平軌道，c 點(diǎn)與傳送帶的右端剛好平齊接觸，de 是豎直放置的半徑為r=0.4m 的光滑半圓軌道， de 與 cd 相切于 d 點(diǎn)已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，取g=10m/s2（1）若釋放彈簧，物塊離開彈簧，滑上傳送帶剛好能到達(dá)c 點(diǎn)，求

2、彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能ep ；（2）若釋放彈簧，物塊離開彈簧，滑上傳送帶能夠通過c 點(diǎn)，并經(jīng)過圓弧軌道de，從其最高點(diǎn) e 飛出，最終落在cd 上距 d 點(diǎn)的距離為x=1.2m 處（ cd 長(zhǎng)大于 1.2m），求物塊通過 e 點(diǎn)時(shí)受到的壓力大??；（3）滿足（ 2）條件時(shí)，求物塊通過傳送帶的過程中產(chǎn)生的熱能【答案】（ 1） ep12j （ 2） n=12.5n（ 3） q=16j【解析】【詳解】（1）由動(dòng)量定理知：mgl01mv22由能量守恒定律知：ep1 mv22解得： ep 12j（2）由平拋運(yùn)動(dòng)知：豎直方向：y2r1 gt 22水平方向： x vet在 e 點(diǎn)，由牛頓第二定律知： nmgm v

3、e2r解得： n=12.5n（3）從 d 到 e，由動(dòng)能定理知：mg 2r1 mve21 mvd222解得： vd5m / s從 b 到 d，由動(dòng)能定理知mgl1mvd21mvb222解得： vb7m / s對(duì)物塊 lvbvd t2解得： t=1s；s相對(duì)lvt62 1m8m由能量守恒定律知：qmgls相對(duì)解得： q=16j2 某人欲將質(zhì)量 m 50kg 的貨箱推上高h(yuǎn)1.0m 的卡車，他使用的是一個(gè)長(zhǎng) l 5.0m的斜面（斜面與水平面在a 處平滑連接）。假設(shè)貨箱與水平面和斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.30 。（說明把貨箱做質(zhì)點(diǎn)處理，當(dāng)sin0.2 時(shí)， cos0.98）(1)如果把貨箱靜止放在這個(gè)

4、斜面上，則貨箱受到的摩擦力多大？(2)如果用平行于斜面的力在斜面上把貨箱勻速向上推，所需的推力是多大？(3)如果把貨箱放在水平面上的某處，用水平力推力f04.0102 n 推它并在a 處撤去此力，為使貨箱能到達(dá)斜面頂端，需從距a 點(diǎn)至少多遠(yuǎn)的地方推動(dòng)貨箱？【答案】 (1)100n； (2)247n； (3)4.94m【解析】【分析】【詳解】(1)如果把貨箱靜止放在這個(gè)斜面上，則貨箱受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為fmg sin50100.2n=100n(2)如果用平行于斜面的力在斜面上把貨箱勻速向上推，所需的推力為fmg cosmg sin247n(3)設(shè)需從距 a 點(diǎn) x 遠(yuǎn)的地方推動(dòng)貨箱，則

5、由動(dòng)能定理f0 xmgxmg coslmgh0解得x=4.94m3 如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的軌道bcde，由一半徑為r=2m 的 1 光滑圓弧軌道bc和光4滑斜直軌道de 分別與粗糙水平面相切連接而成現(xiàn)從b 點(diǎn)正上方 h=1.2m 的 a 點(diǎn)由靜止釋放一質(zhì)量 m=1kg 的物塊，物塊剛好從b 點(diǎn)進(jìn)入1 圓弧軌道已知cd 的距離 l=4m，物塊4與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25，重力加速度g 取 10m/s 2，不計(jì)空氣阻力求：(1)物塊第一次滑到c 點(diǎn)時(shí)的速度；(2)物塊第一次滑上斜直軌道de 的最大高度；(3)物塊最終停在距離d 點(diǎn)多遠(yuǎn)的位置【答案】 (1) 8m/s (2) 2.2m (3

6、) 0.8m【解析】【分析】根據(jù)動(dòng)能定理可求物塊第一次滑到c 點(diǎn)時(shí)的速度 ；物塊由 a 到斜直軌道最高點(diǎn)的過程，由動(dòng)能定理求出物塊第一次滑上斜直軌道de 的最大高度 ；物塊將在軌道bcde上做往返運(yùn)動(dòng)，直至停下，設(shè)物塊在水平軌道cd上通過的總路程為s，根據(jù)動(dòng)能定理求出【詳解】解： (1)根據(jù)動(dòng)能定理可得mg( hr)1 mv22解得 v8m / s(2)物塊由 a 到斜直軌道最高點(diǎn)的過程，由動(dòng)能定理有：mg ( hr)mglmgh0解得： h2.2m(3)物塊將在軌道bcde上做往返運(yùn)動(dòng)，直至停下，設(shè)物塊在水平軌道cd上通過的總路程為s，則： mg( hr)mgs0解得： s12.8m因: s

7、3l0.8m ,故物塊最終將停在距離d 點(diǎn) 0.8m 處的位置4 如圖所示，半徑為r 的圓管 bcd豎直放置，一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m 的小球以某一初速度從 a 點(diǎn)水平拋出，恰好從b 點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓管，到達(dá)圓管最高點(diǎn)d 后水平射出已知小球在d 點(diǎn)對(duì)管下壁壓力大小為1bc弧對(duì)mg，且 a、 d 兩點(diǎn)在同一水平線上，2應(yīng)的圓心角60，不計(jì)空氣阻力求：(1)小球在 a 點(diǎn)初速度的大?。?2)小球在 d 點(diǎn)角速度的大?。?3)小球在圓管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中克服阻力做的功【答案】 (1)gr ； (2)g ； (3) 1 mgr2r4【解析】【分析】（ 1）根據(jù)幾何關(guān)系求出平拋運(yùn)動(dòng)下降的高度，從而求出豎直方向

8、上的分速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成和分解求出初速度的大?。?）根據(jù)向心力公式求出小球在d 點(diǎn)的速度，從而求解小球在d 點(diǎn)角速度（ 3）對(duì) a 到 d 全程運(yùn)用動(dòng)能定理，求出小球在圓管中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做的功【詳解】（ 1）小球從 a 到 b，豎直方向 : vy2 2gr(1 cos 60 )解得vy 3grvy在 b 點(diǎn)： v0gr .0（2）在 d 點(diǎn)，由向心力公式得mg- 1 mg mvd22r解得 vd2gr2vdg.r2r（3）從 a 到 d 全過程由動(dòng)能定理：w 克 1mvd2 1mv0222解得 w 克 1mgr.4【點(diǎn)睛】本題綜合考查了平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，難度不大，關(guān)鍵搞清平拋運(yùn)

9、動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源5 如圖甲所示，帶斜面的足夠長(zhǎng)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 的夾角=37 、兩者平滑對(duì)接。t=0 時(shí)，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(shí)間 t 變化的部分圖線。已知p 與 q 間的動(dòng)摩擦因數(shù)是p 與地面間的動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)；(2)t=8s 時(shí)，木板p 與滑塊 q 的速度大??；(3)08s 內(nèi)，滑

10、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 因墻壁存在而不動(dòng)，q 沿著 bc 下滑， 2s末的速度為 v1 10m/s，設(shè) p、 q 間動(dòng)摩擦因數(shù)為 1， p 與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為；2對(duì) 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0.15 ，10.03125(2)2s 后， q 滑到 ab 上，因 1mg2 (mm ) g ，故 p、q 相對(duì)滑動(dòng)，且 q 減速、 p 加速，設(shè)加速度大小分別是a2、

11、 a3， q 從 b 滑動(dòng) ab 上到 p、 q 共速所用的時(shí)間為 t0對(duì) q 有1mgma2對(duì) p 有1mg2 ( mm ) gma3共速時(shí)v1a2t0a3 t0解得a2=1.5m/s 2、 a3=0.1m/s 2、 t6s故在t 8s 時(shí)， 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x2v1 vq t0 30.6m2p 發(fā)生的位移x3vp t0 1.8m208s 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q54.72j

12、6 在真空環(huán)境內(nèi)探測(cè)微粒在重力場(chǎng)中能量的簡(jiǎn)化裝置如圖所示，p是一個(gè)微粒源，能持續(xù)水平向右發(fā)射質(zhì)量相同、初速度不同的微粒高度為h 的探測(cè)屏ab豎直放置，離p 點(diǎn)的水平距離為l，上端a與p 點(diǎn)的高度差也為h.(1) 若微粒打在探測(cè)屏 ab的中點(diǎn)，求微粒在空中飛行的時(shí)間；(2) 求能被屏探測(cè)到的微粒的初速度范圍；(3) 若打在探測(cè)屏a、 b 兩點(diǎn)的微粒的動(dòng)能相等，求l 與 h 的關(guān)系(1)3hgvg(3) 22h【答案】(2)l2hg4h【解析】【分析】【詳解】（1）若微粒打在探測(cè)屏ab 的中點(diǎn)，則有：3h=1gt2，22解得： t3hg（2）設(shè)打在 b 點(diǎn)的微粒的初速度為v1，則有：l=v111g

13、t12t， 2h=2得： v1lg4h同理，打在 a 點(diǎn)的微粒初速度為：v2lg2h所以微粒的初速度范圍為：ggl vl4h2h11（3）打在 a 和 b 兩點(diǎn)的動(dòng)能一樣，則有：mv22+mgh= mv12+2mgh22聯(lián)立解得： l=22 h7 如圖所示，質(zhì)量為 m 1kg 的滑塊，在水平力作用下靜止在傾角為30o 的光滑斜面上，斜面的末端b 與水平傳送帶相接（物塊經(jīng)過此位置滑上皮帶時(shí)無能量損失），傳送帶的運(yùn)行速度為 v03m / s ，長(zhǎng)為 l 1.4m 今將水平力撤去，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端c時(shí)，恰好與傳送帶速度相同已知滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25 ( g 10m / s2)求：（

14、 1）水平力撤去后，滑塊（在斜面上）的加速度大??；（ 2）滑塊下滑的高度；（3）若滑塊進(jìn)入傳送帶時(shí)速度大于 3m / s，則滑塊在傳送帶上滑行的整個(gè)過程中產(chǎn)生的熱量為多少【答案】（ 1） 5m/s 2（ 2）0.1m 或 0.8m (3)5j 【解析】【分析】【詳解】（ 1）對(duì)撤去外力 f 后的滑塊受力分析，由牛頓第二定律：解得：mg sinmaa5m / s2（2）設(shè)滑塊從高為h 處上滑，到達(dá)斜面底端速度為v ，下滑過程機(jī)械能守恒：mgh1 mv22解得：v2gh若滑塊沖上傳送帶的速度小于傳送帶速度，則滑塊在帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有：聯(lián)立解得：mgl1mv0

15、21mv222hv02l 0.8m2g若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度大于傳送帶的速度，則滑塊由于受天向左的滑動(dòng)摩擦力而做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理：解得：mgl1 mv021 mv222hv02l 0.8m2g（3）設(shè)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t ，則 t 時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移： s v0t由機(jī)械能守恒可知： mgh1mv22對(duì)滑塊由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知：v0v at聯(lián)立解得：滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移：相對(duì)滑動(dòng)生成的熱量：vv0sv0aslsqmgs0.5j8 滑板運(yùn)動(dòng)是深受青少年喜愛的一項(xiàng)極限運(yùn)動(dòng)。如圖所示為某一滑道的示意圖，軌道ab可視為豎直平面內(nèi)半徑為r 的 1 光滑圓弧，圓心為o， oa 水平。軌道最低點(diǎn)

16、b 距水平面4cd 高度為 1 r ， c 點(diǎn)位于 b 點(diǎn)正下方。滑板和運(yùn)動(dòng)員（可看作質(zhì)點(diǎn)）總質(zhì)量為m，由 a 點(diǎn)4靜止下滑，從軌道中b 點(diǎn)飛出，落在水平面上的e 點(diǎn)。重力加速度為g。求：（ 1）運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)到 b 點(diǎn)時(shí)速度的大?。唬?2）運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)到 b 點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大?。唬?3） c、 e 兩點(diǎn)間的距離?！敬鸢浮?(1) vb2gr (2) 3mg (3)r【解析】【詳解】(1) 運(yùn)動(dòng)員從a 到 b，根據(jù)動(dòng)能定理mgr1mvb202解得：vb2gr(2) 運(yùn)動(dòng)員到達(dá)b 點(diǎn)時(shí)n bmgm運(yùn)動(dòng)員對(duì)軌道的壓力為2vbrn n b3mg(3)運(yùn)動(dòng)員空中飛行時(shí)間h 1 gt 22解得：rt2gc、

17、 e 間距離為xv b tr9如圖所示，整個(gè)軌道在同一豎直平面內(nèi)，直軌道ab 在底端通過一段光滑的曲線軌道與一個(gè)光滑的四分之一圓弧軌道cd平滑連接，圓弧軌道的最高點(diǎn)c 與 b 點(diǎn)位于同一高度圓弧半徑為r，圓心 o 點(diǎn)恰在水平地面一質(zhì)量為m 的滑塊（視為質(zhì)點(diǎn)）從a 點(diǎn)由靜止開始滑下，運(yùn)動(dòng)至c 點(diǎn)時(shí)沿水平切線方向離開軌道，最后落在地面上的e 點(diǎn)已知a 點(diǎn)距離水平地面的高度為h， oe=2r，重力加速度取g，不計(jì)空氣阻力求：（ 1）滑塊運(yùn)動(dòng)到 c 點(diǎn)時(shí)的速度大小 vc；（ 2）滑塊運(yùn)動(dòng)過程中克服軌道摩擦力所做的功wf；（3）若滑塊從直軌道上a點(diǎn)由靜止開始下滑，運(yùn)動(dòng)至c 點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道恰好無壓力，則a點(diǎn)距

18、離水平地面的高度為多少？【答案】（ 1）滑塊運(yùn)動(dòng)到c 點(diǎn)時(shí)的速度大小vc是（2）滑塊運(yùn)動(dòng)過程中克服軌道摩擦力所做的功wf 是 mg（ h2r）（3） a點(diǎn)距離水平地面的高度為【解析】試題分析：（ 1）滑塊從 c 到 e 做平拋運(yùn)動(dòng)，水平位移為2r ，豎直位移為 r則有： 2rvc t 、 r1gt 2 ，可解得 vc2gr2（2）對(duì)于從 a 到 c 的過程，運(yùn)用動(dòng)能定理得mg h rw f1mvc202解得，滑塊運(yùn)動(dòng)過程中克服軌道摩擦力所做的功w fmg h2r（3）設(shè) a 點(diǎn)的距離水平地面的高度為h在 c 點(diǎn)有 mgm vc2r從 a到 c，由動(dòng)能定理得 mg(h r)w f1mvc202滑

19、塊在直軌道上下滑時(shí)重力做功與克服摩擦力做功的比值是定值，所以有： mg(hr)mg ( h r) 解得 wfmg (h2r)(hr) ，代入 式(h2r)w f ( h r)聯(lián)立 、 兩式，可解得hhr2考點(diǎn)：考查了動(dòng)能定理；向心力【名師點(diǎn)睛】本題要分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況，正確選擇研究過程，尋找每個(gè)過程和狀態(tài)所遵守的物理規(guī)律是關(guān)系，要掌握平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法：運(yùn)動(dòng)的分解法10 如圖所示，靜止放在水平桌面上的紙帶，其上有一質(zhì)量為m0.1 kg 的鐵塊，它與紙帶右端的距離為l 0.5 m，鐵塊與紙帶間、紙帶與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)均為 0.1.現(xiàn)用力 f水平向左將紙帶從鐵塊下抽出，當(dāng)紙帶全部抽出時(shí)鐵塊恰好

20、到達(dá)桌面邊緣，鐵塊拋出后落地點(diǎn)離拋出點(diǎn)的水平距離為s0.8 m 已知 g 10 m/s 2，桌面高度為h 0.8 m，不計(jì)紙帶質(zhì)量，不計(jì)鐵塊大小，鐵塊不滾動(dòng)求：（ 1）鐵塊拋出時(shí)速度大?。唬?2）紙帶從鐵塊下抽出所用時(shí)間t 1；（ 3）紙帶抽出過程全系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能e.【答案】 （1） 2m/s （2） 2s（ 3） 0.3j【解析】試題分析：（ 1）對(duì)鐵塊做平拋運(yùn)動(dòng)研究由 h= 1 gt 2，得 t=2h ， t=0.4s2gs則 v0 =2m/s（2）鐵塊在紙帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a，2a=g =1m/s由 vo=at 得， t1=2s x1=2m（3）摩擦力產(chǎn)生的熱量包括上下兩個(gè)面所產(chǎn)生，q

21、 上 =mgl=0.05jq 下 = mg（l+x1） =0.25j所以 q= q 上+q 下=0.3j考點(diǎn)：考查了功能關(guān)系，平拋運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律的應(yīng)用點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是先分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況，然后運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式聯(lián)立列式求解；同時(shí)由功能關(guān)系及相對(duì)位移求產(chǎn)生的內(nèi)能11 如圖所示，質(zhì)量為2kg 的物體在豎直平面內(nèi)高h(yuǎn)=1m的光滑弧形軌道a 點(diǎn)，以初速度v0 =4m/s 沿軌道下滑，并進(jìn)入水平軌道(g=10m/s2)。求：bcbc=1.8m ，物體在bc 段所受到的阻力為8n 。(1)物體剛下滑到b 點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)物體通過 bc 時(shí)在 c 點(diǎn)的動(dòng)能；(3)物體上升到另一光滑弧形軌道cd后，又滑回bc軌道，最后停止在離b 點(diǎn)多遠(yuǎn)的位置?！敬鸢浮?(1)6m/s (2)21.6j (3)離 b 點(diǎn) 0.9m【解析】【詳解】（1）物體在光滑弧