高考物理動(dòng)能與動(dòng)能定理專題訓(xùn)練答案

1、高考物理動(dòng)能與動(dòng)能定理專題訓(xùn)練答案、高中物理精講專題測(cè)試動(dòng)能與動(dòng)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(jì)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(shí)對(duì)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(shí)對(duì)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(dòng)，有:1h

2、= 2 gtA至1J B過(guò)程，由動(dòng)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(dòng)過(guò)程，把握每個(gè)過(guò)程和狀態(tài)的物理規(guī)律，掌握?qǐng)A 周運(yùn)動(dòng)靠徑向的合力提供向心力，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法進(jìn)行研究平拋運(yùn)動(dòng).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(dòng)機(jī)帶動(dòng)，以v 2m/s的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)摩擦因數(shù)為-,所運(yùn)送的每個(gè)工8件完全相同

3、且質(zhì)量m 2kg。傳送帶長(zhǎng)度為L(zhǎng) 6m,不計(jì)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(gè)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(dòng)機(jī)需額外多輸出多少電能？(2)若工人每隔1秒將一個(gè)工件輕放至 A點(diǎn)，在傳送帶長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的過(guò)程中，電動(dòng)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(duì)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(gè)工件，傳送帶上共兩個(gè)工件勻加速，每個(gè)工件先勻加速后勻速 運(yùn)動(dòng)，與帶共速后工件可與傳送帶相對(duì)靜止一起勻速運(yùn)動(dòng)。勻速運(yùn)動(dòng)的相鄰的兩個(gè)工件間 距為x v t 2m所以，傳送帶上總有兩個(gè)工件勻加速，兩個(gè)工件勻速則傳送帶所受摩擦力為f 2 mg cos 2mgsin電動(dòng)機(jī)因傳送工件額外做功功率為P fv 104W3.滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖，許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來(lái).如圖所示是滑 板運(yùn)動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù) 科=

5、0.2.某運(yùn)動(dòng)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(shí)速度減為零，然后返回 .已知運(yùn)動(dòng)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(dòng)員從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中，到達(dá) B點(diǎn)時(shí)的速度大小 vb；(2)水平軌道CD段的長(zhǎng)度L;(3)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，第一次返回時(shí)，運(yùn)動(dòng)員能否回到B點(diǎn)？如能，請(qǐng)求出回到B點(diǎn)時(shí)速度的大?。蝗绮荒?，請(qǐng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)的加速度a g 5m/s2小物塊與傳送帶共速時(shí)，所用的時(shí)間t v0 1sa運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(guò)最高點(diǎn) N同樣也能過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(zhǎng)分別為L(zhǎng)i、L2、L3(圖中只畫出三只小球，且小球可視為質(zhì)點(diǎn))，開始時(shí)，滑塊 以速度vO=10mXs沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)滑塊與小球碰撞時(shí)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(dòng)并

10、再次與滑塊正碰，g取10m/s2,求：(1)滑塊能與幾個(gè)小球碰撞？(2)求出碰撞中第n個(gè)小球懸線長(zhǎng)La的表達(dá)式。150 - 4M【答案】12個(gè);(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(huì)互換速S0,有度，小球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)球碰撞，設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為v11 t產(chǎn)求=-mvri + 2mgLtl對(duì)小球，有：八,對(duì)滑塊，有:我-2tgsn 50 - 4凡解三式：9 .圖示為一過(guò)山車的簡(jiǎn)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(yáng)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(guò)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(dòng)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(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小 VB；(2)物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小 vc;(3) BD兩點(diǎn)之間的距離 L2,以及整個(gè)過(guò)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(dòng)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)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(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得：mgL2 0 -mvB解得：L2 30.25m對(duì)整個(gè)過(guò)程，由能量守恒定律有：Q -mv02 02解得：Q=72J【點(diǎn)睛】選取研究過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)能定理解題.動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)在于適用任何運(yùn)動(dòng)包括曲線運(yùn)動(dòng).知 道小滑塊能通過(guò)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(dòng)到 B點(diǎn)時(shí)速度為v=2

13、m/s.當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò) B后立即將圓弧軌道撤去.滑塊在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)一段距離后，通過(guò)換向軌道由C點(diǎn)過(guò)渡到傾角為 0 =37：長(zhǎng)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(dòng)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(guò) C和D前后速度大小不變，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦 力.取 g=10m/s2, sin37=0.6, cos37 =0.8,不計(jì)空氣阻力.(1)求滑塊對(duì)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(dòng)到D的時(shí)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(duì)B點(diǎn)的壓力，根據(jù)動(dòng)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(shí)間公式求出C到D的時(shí)間.(3)最終滑塊停在 D點(diǎn)有兩種可能，一個(gè)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(dòng)，最終靜止在D點(diǎn)，結(jié)合動(dòng)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(dòng)能定理得：mgR-W=-mv2, 2代入數(shù)據(jù)得：W=2J.(2)在 CD間運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(dòng)，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(dòng)，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(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)和動(dòng)能定理進(jìn)行求解，涉及到時(shí)間問(wèn)題時(shí)，優(yōu)先考慮動(dòng)力學(xué)知識(shí)求解.對(duì)于第三問(wèn)，要考慮滑塊停在D點(diǎn)有兩種可能.11 .將一根長(zhǎng)為L(zhǎng)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(jì)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(guò) 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(wàn)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(shí)，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(duì)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(duì)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(shí)，小珠到達(dá) E點(diǎn)與鋼絲間的彈力超過(guò) -mg .412.如圖所示,光滑軌道槽 ABCD與粗糙軌道槽 GH通過(guò)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(gè)裝置位于豎直平面內(nèi)?，F(xiàn)將一質(zhì)量m=1kg的小球從AB段距地面高h(yuǎn)0=2m處?kù)o止釋放，小球滑上右邊斜面軌道并能通過(guò)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(dòng)摩擦因數(shù)為 尸0.25,圓軌道的半徑R= 0.4m, E點(diǎn)離水平