高考物理動能與動能定理專題訓(xùn)練答案

1、高考物理動能與動能定理專題訓(xùn)練答案、高中物理精講專題測試動能與動能定理1 .如圖所示，圓弧軌道 AB是在豎直平面內(nèi)的 2圓周，B點(diǎn)離地面的高度h=0.8m,該處切4線是水平的，一質(zhì)量為 m=200g的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))自A點(diǎn)由靜止開始沿軌道下滑(不計小球與軌道間的摩擦及空氣阻力)，小球從B點(diǎn)水平飛出，最后落到水平地面上的D點(diǎn).已知小物塊落地點(diǎn) D到C點(diǎn)的距離為x=4m,重力加速度為g=10m/s2.求:(1)圓弧軌道的半徑(2)小球滑到B點(diǎn)時對軌道的壓力.【答案】(1)圓弧軌道的半徑是 5m.(2)小球滑到B點(diǎn)時對軌道的壓力為 6N,方向豎直向下.【解析】(1)小球由B到D做平拋運(yùn)動，有:1h

2、= 2 gtA至1J B過程，由動能定理得：mgR=；mvB2-0解得軌道半徑 R=5m(2)在B點(diǎn)，由向心力公式得：N mg mR解得：N=6N根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫，=N=6N,方向豎直向下點(diǎn)睛：解決本題的關(guān)鍵要分析小球的運(yùn)動過程，把握每個過程和狀態(tài)的物理規(guī)律，掌握圓 周運(yùn)動靠徑向的合力提供向心力，運(yùn)用運(yùn)動的分解法進(jìn)行研究平拋運(yùn)動.2 .某小型設(shè)備工廠采用如圖所示的傳送帶傳送工件。傳送帶由電動機(jī)帶動，以v 2m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，傾角37。工人將工件輕放至傳送帶最低點(diǎn)A,由傳送帶傳送至最高點(diǎn)B后再由另一工人運(yùn)走，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為-,所運(yùn)送的每個工8件完全相同

3、且質(zhì)量m 2kg。傳送帶長度為L 6m,不計空氣阻力。(工件可視為質(zhì)點(diǎn)，2、sin37 0.6, cos37 0.8, g 10m/s )求：(1)若工人某次只把一個工件輕放至A點(diǎn)，則傳送帶將其由最低點(diǎn) A傳至B點(diǎn)電動機(jī)需額外多輸出多少電能？(2)若工人每隔1秒將一個工件輕放至 A點(diǎn)，在傳送帶長時間連續(xù)工作的過程中，電動機(jī)額 外做功的平均功率是多少？【答案】(1)104J； (2)104W【解析】【詳解】 對工件mgcos mgsin mav2 2axv at1t1 2s得x 2mx帶 vt1 2xx相 x帶 x 2m由能量守恒定律E 電 QEpEk即1 2E 電mgcos 為目 mgLsin

4、 -mv代入數(shù)據(jù)得E電 104J(2)由題意判斷，每1s放一個工件，傳送帶上共兩個工件勻加速，每個工件先勻加速后勻速 運(yùn)動，與帶共速后工件可與傳送帶相對靜止一起勻速運(yùn)動。勻速運(yùn)動的相鄰的兩個工件間 距為x v t 2m所以，傳送帶上總有兩個工件勻加速，兩個工件勻速則傳送帶所受摩擦力為f 2 mg cos 2mgsin電動機(jī)因傳送工件額外做功功率為P fv 104W3.滑板運(yùn)動是極限運(yùn)動的鼻祖，許多極限運(yùn)動項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來.如圖所示是滑 板運(yùn)動的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為。點(diǎn)、圓心角0= 60,半徑OC與水平軌道CD垂直，滑板與水平軌道 CD間的動摩擦因數(shù) 科=

5、0.2.某運(yùn)動員從軌 道上的A點(diǎn)以vo=3m/s的速度水平滑出，在 B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧軌道 BC,經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道，到達(dá)E點(diǎn)時速度減為零，然后返回 .已知運(yùn)動員和滑板的 總質(zhì)量為m = 60kg, B、E兩點(diǎn)與水平軌道 CD的豎直高度分別為 h=2mHl= 2.5m.求：(1)運(yùn)動員從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)過程中，到達(dá) B點(diǎn)時的速度大小 vb；(2)水平軌道CD段的長度L;(3)通過計算說明，第一次返回時，運(yùn)動員能否回到B點(diǎn)？如能，請求出回到B點(diǎn)時速度的大?。蝗绮荒?，請求出最后停止的位置距C點(diǎn)的距離.【答案】(1)vB=6m/s (2) L= 6.5m (3)停在C點(diǎn)右側(cè)6m處【

6、解析】【分析】【詳解】(1)在 B 點(diǎn)時有 vb= -v0,得 vb= 6m/s cos6012 一(2)從 B 點(diǎn)到 E 點(diǎn)有 mgh mgL mgH 0 -mvB,得 L= 6.5m2(3)設(shè)運(yùn)動員能到達(dá)左側(cè)的最大高度為h,從B到第一次返回左側(cè)最高處有12mgh mgh mg 2L 0 mvB ,得h=1.2m4,即物塊與彈簧接觸 5次后，物塊從。點(diǎn)沿斜面上升的最大距離2工1小于一m27.如圖為一水平傳送帶裝置的示意圖.緊繃的傳送帶AB始終保持V0=5m/s的恒定速率運(yùn)行，AB間的距離L為8m .將一質(zhì)量 m= 1kg的小物塊輕輕放在傳送帶上距 A點(diǎn)2m處的P 點(diǎn)，小物塊隨傳送帶運(yùn)動到 B

7、點(diǎn)后恰好能沖上光滑圓弧軌道的最高點(diǎn)N .小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 尸0.5,重力加速度g= 10 m/s2.求：4 CD(1)該圓軌道的半徑r;(2)要使小物塊能第一次滑上圓形軌道達(dá)到M點(diǎn)，M點(diǎn)為圓軌道右半側(cè)上的點(diǎn)，該點(diǎn)高出B點(diǎn)0.25 m ,且小物塊在圓形軌道上不脫離軌道，求小物塊放上傳送帶時距離A點(diǎn)的位置范圍.【答案】(1) r 0.5m (2) 7m x 7?.5m,0 x 5?5m【解析】【分析】【詳解】試題分析：(1)小物塊在傳送帶上勻加速運(yùn)動的加速度a g 5m/s2小物塊與傳送帶共速時，所用的時間t v0 1sa運(yùn)動的位移 x -0- 2.5m v L 2=6m 2a故小物塊

8、與傳送帶達(dá)到相同速度后以v0 5m/s的速度勻速運(yùn)動到 B,然后沖上光滑圓弧2軌道恰好到達(dá)N點(diǎn)，故有：mg mv_ r由機(jī)械能守恒定律得 1mv2 mg(2r) 1mvN ,解得r 0.5m 22(2)設(shè)在距A點(diǎn)xi處將小物塊輕放在傳送帶上，恰能到達(dá)圓心右側(cè)的M點(diǎn)，由能量守恒得：mg( L xi )= mgh代入數(shù)據(jù)解得xi= 7.5?m設(shè)在距A點(diǎn)X2處將小物塊輕放在傳送帶上，恰能到達(dá)右側(cè)圓心高度，由能量守恒得：mg(L-X2)=mgR代入數(shù)據(jù)解得x?= 7?m則：能到達(dá)圓心右側(cè)的 M點(diǎn)，物塊放在傳送帶上距 A點(diǎn)的距離范圍7mWm4 74m ;同理，只要過最高點(diǎn) N同樣也能過圓心右側(cè)的 M點(diǎn)，

9、由(1)可知x3= 8m 2,5m 5,5?m 則：0 x 5.5m .故小物塊放在傳送帶上放在傳送帶上距A點(diǎn)的距離范圍：7m x 7?5m口0 x 5?5m考點(diǎn)：考查了相對運(yùn)動，能量守恒定律的綜合應(yīng)用8 .如圖所示，滑塊 A的質(zhì)量m= 0.01kg ,與水平地面間的動摩擦因數(shù)科=0.2,用細(xì)線懸掛的小球質(zhì)量均為 m= 0.01kg ,沿x軸排列，A與第1只小球及相鄰兩小球間距離均為s =2m線長分別為Li、L2、L3(圖中只畫出三只小球，且小球可視為質(zhì)點(diǎn))，開始時，滑塊 以速度vO=10mXs沿x軸正方向運(yùn)動，設(shè)滑塊與小球碰撞時不損失機(jī)械能，碰撞后小球均 恰能在豎直平面內(nèi)完成完整的圓周運(yùn)動并

10、再次與滑塊正碰，g取10m/s2,求：(1)滑塊能與幾個小球碰撞？(2)求出碰撞中第n個小球懸線長La的表達(dá)式。150 - 4M【答案】12個;(2)7；【解析】(1)因滑塊與小球質(zhì)量相等且碰撞中機(jī)械能守恒，滑塊與小球相碰撞會互換速S0,有度，小球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，機(jī)械能守恒，設(shè)滑塊滑行總距離為1-= 0 -嚴(yán)優(yōu)得 S0= 25m(2)滑塊與第n個球碰撞，設(shè)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時速度為v11 t產(chǎn)求=-mvri + 2mgLtl對小球，有：八,對滑塊，有:我-2tgsn 50 - 4凡解三式：9 .圖示為一過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的光滑圓形軌道組成，BC分別是圓形軌道的最低點(diǎn)和

11、最高點(diǎn)，其半徑R=1m, 一質(zhì)量m = 1kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))從左陽U水平軌道上的 A點(diǎn)以大小vo=12m/s的初速度出發(fā)，通過豎直平面的圓形軌道后，停在右側(cè)水平軌道上的D點(diǎn).已知A、B兩點(diǎn)間的距離Li=5. 75m,物塊與水平軌道寫的動摩擦因數(shù)0. 2,取g=10m/s2,圓形軌道間不相互重疊，求：(1)物塊經(jīng)過B點(diǎn)時的速度大小 VB；(2)物塊到達(dá)C點(diǎn)時的速度大小 vc;(3) BD兩點(diǎn)之間的距離 L2,以及整個過程中因摩擦產(chǎn)生的總熱量Q【答案】(l)11m/s (2) 9m/s (3) 72J【解析】【分析】【詳解】1212(1)物塊從A到B運(yùn)動過程中，根據(jù)動能定理得：mgLi -m

12、vB - mvo22解得：vB 11m/s1212 C1(2)物塊從B到C運(yùn)動過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒得：一 mvB- mvCmg2R22解得：vc 9m/ s12(3)物塊從B到D運(yùn)動過程中，根據(jù)動能定理得：mgL2 0 -mvB解得：L2 30.25m對整個過程，由能量守恒定律有：Q -mv02 02解得：Q=72J【點(diǎn)睛】選取研究過程，運(yùn)用動能定理解題.動能定理的優(yōu)點(diǎn)在于適用任何運(yùn)動包括曲線運(yùn)動.知 道小滑塊能通過圓形軌道的含義以及要使小滑塊不能脫離軌道的含義.10.如圖，質(zhì)量為 m=1kg的小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))在半徑為R=0.4m的1/4圓弧A端由靜止開始釋放，它運(yùn)動到 B點(diǎn)時速度為v=2

13、m/s.當(dāng)滑塊經(jīng)過 B后立即將圓弧軌道撤去.滑塊在光滑水平面上運(yùn)動一段距離后，通過換向軌道由C點(diǎn)過渡到傾角為 0 =37：長s=1m的斜面CD上，CD之間鋪了一層勻質(zhì)特殊材料，其與滑塊間的動摩擦系數(shù)可在0ww上何調(diào)節(jié).斜面底部D點(diǎn)與光滑地面平滑相連，地面上一根輕彈簧一端固定在。點(diǎn)，自然狀態(tài)下另一端恰好在D點(diǎn).認(rèn)為滑塊通過 C和D前后速度大小不變，最大靜摩擦力等于滑動摩擦 力.取 g=10m/s2, sin37=0.6, cos37 =0.8,不計空氣阻力.(1)求滑塊對B點(diǎn)的壓力大小以及在 AB上克服阻力所做的功；(2)若設(shè)置 科=0求質(zhì)點(diǎn)從C運(yùn)動到D的時間；(3)若最終滑塊停在 D點(diǎn)，求科的

14、取值范圍.1【答案】(1) 20N, 2J; (2) s； (3) 0.1250.75 或科=13【解析】【分析】(1)根據(jù)牛頓第二定律求出滑塊在B點(diǎn)所受的支持力，從而得出滑塊對B點(diǎn)的壓力，根據(jù)動能定理求出 AB端克服阻力做功的大小.(2)若科=0,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合位移時間公式求出C到D的時間.(3)最終滑塊停在 D點(diǎn)有兩種可能，一個是滑塊恰好從C下滑到D,另一種是在斜面 CD和水平面見多次反復(fù)運(yùn)動，最終靜止在D點(diǎn)，結(jié)合動能定理進(jìn)行求解.【詳解】2(1)滑塊在B點(diǎn)，受到重力和支持力，在 B點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有：F-mg=m,R代入數(shù)據(jù)解得：F=20N,由牛頓第三定律得：F =

15、20 N從A到B,由動能定理得：mgR-W=-mv2, 2代入數(shù)據(jù)得：W=2J.(2)在 CD間運(yùn)動，有： mgsin 0 = ma加速度為：a=gsin 0 =10X 0.6m2=6m/s2,根據(jù)勻變速運(yùn)動規(guī)律有：s= vt+- at22代入數(shù)據(jù)解得：t=1s.3(3)最終滑塊停在 D點(diǎn)有兩種可能：a、滑塊恰好能從 C下滑到D.則有：mgsin 0s-四mgcos 0 9= 0 - mv2,2代入數(shù)據(jù)得：因=1,b、滑塊在斜面 CD和水平地面間多次反復(fù)運(yùn)動，最終靜止于 D點(diǎn).當(dāng)滑塊恰好能返回 C有： - 禺 mgcos 0 ?2= 0- g mv2,代入數(shù)據(jù)得到：因=0.125,當(dāng)滑塊恰好能

16、靜止在斜面上，則有：mgsin 0 = 2mgcos 0,代入數(shù)據(jù)得到：咫=0.75 .所以，當(dāng)0.125W低0.75,滑塊在CD和水平地面間多次反復(fù)運(yùn)動，最終靜止于D點(diǎn).綜上所述，科的取值范圍是 0.125 W任0.75或 尸1【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵理清滑塊在整個過程中的運(yùn)動規(guī)律，運(yùn)用動力學(xué)知識和動能定理進(jìn)行求解，涉及到時間問題時，優(yōu)先考慮動力學(xué)知識求解.對于第三問，要考慮滑塊停在D點(diǎn)有兩種可能.11 .將一根長為L的光滑細(xì)鋼絲 ABCDEJ成如圖所示的形狀，并固定在豎直平面內(nèi).其中3_ .AD段豎直，DE段為一圓弧，圓心為 O E為圓弧最高點(diǎn)，C與E、D與O分別等高，BO 41-AC將質(zhì)量

17、為 m的小珠套在鋼絲上由靜止釋放，不計空氣阻力，重力加速度為g.4(1)小珠由C點(diǎn)釋放，求到達(dá) E點(diǎn)的速度大小Vi；(2)小珠由B點(diǎn)釋放，從E點(diǎn)滑出后恰好撞到 D點(diǎn)，求圓弧的半徑 R;(3)欲使小珠到達(dá)E點(diǎn)與鋼絲間的彈力超過 mg ,求釋放小珠的位置范圍.4【答案】Vi=0；R處2L4 3,、 3L C點(diǎn)上萬低于 處滑下或圖于4(4 3 )5L4(4 3 )【詳解】(1)由機(jī)械能守恒可知，小珠由 C點(diǎn)釋放，到達(dá)E點(diǎn)時，因CE等高，故到達(dá)E點(diǎn)的速度為零；(2)由題意:1BC 43L (- 2 R R)4;小珠由B點(diǎn)釋放,到達(dá)E點(diǎn)滿足:ZTT- 12mgBC -mvE從E點(diǎn)滑出后恰好撞到D點(diǎn)，則

18、R VEt ；2Rt Vg聯(lián)立解得:2L4 3(3) a.若小珠到達(dá)E點(diǎn)與小珠上壁對鋼絲的彈力等于mg17mg1 c釋放點(diǎn)到E點(diǎn)，由機(jī)械能寸恒te律：mgh1 mvE123 3L聯(lián)立解得：h -R 84(4 3 )b.若小珠到達(dá)E點(diǎn)與小珠下壁對鋼絲的彈力等于14mg，則mg17 mg點(diǎn)到E點(diǎn),由機(jī)械能守恒定律:“ J 2mgh2mvE22聯(lián)立解得:5 5L 、3L-R ;故當(dāng)小珠子從C點(diǎn)上方低于84(4 3 )4(4 3 )處滑下或高5L4(4 3 )1處滑下時，小珠到達(dá) E點(diǎn)與鋼絲間的彈力超過 -mg .412.如圖所示,光滑軌道槽 ABCD與粗糙軌道槽 GH通過光滑圓軌道 EF平滑連接(D、G處在同一高度)，組成一套完整的軌道，整個裝置位于豎直平面內(nèi)。現(xiàn)將一質(zhì)量m=1kg的小球從AB段距地面高h(yuǎn)0=2m處靜止釋放，小球滑上右邊斜面軌道并能通過軌道的最高點(diǎn)點(diǎn)。已知CD GH與水平面的夾角為。二37； GH段的動摩擦因數(shù)為 尸0.25,圓軌道的半徑R= 0.4m, E點(diǎn)離水平