(物理)物理動(dòng)能與動(dòng)能定理練習(xí)題20篇

1、（物理）物理動(dòng)能與動(dòng)能定理練習(xí)題20篇一、高中物理精講專題測試動(dòng)能與動(dòng)能定理1.如圖所示，質(zhì)量m=3kg的小物塊以初速度穢vo=4m/s水平向右拋出，恰好從A點(diǎn)沿著圓弧的切線方向進(jìn)入圓弧軌道。圓弧軌道的半徑為心3.75m,B點(diǎn)是圓弧軌道的最低點(diǎn)，圓弧軌道與水平軌道BD平滑連接，A與圓心D的連線與豎直方向成37。角，M/V是一段粗糙的水平軌道，小物塊與M/V間的動(dòng)摩擦因數(shù)軌道其他部分光滑。最右側(cè)是一個(gè)半徑為r=0.4m的半圓弧軌道，C點(diǎn)是圓弧軌道的最高點(diǎn)，半圓弧軌道與水平軌道BD在D點(diǎn)平滑連接。己知重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8o（1）求小物塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)對軌道

2、的壓力人??；（2）若M/V的長度為o=6m,求小物塊通過C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力人??；（3）若小物塊恰好能通過C點(diǎn)，求MN的長度L。0P八Cz37：I【答案】（1）62N（2）60N（3）10m【解析】【詳解】（1）物塊做平拋運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有：比=v4=cos37小物塊經(jīng)過A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:根據(jù)牛頓第三定律，小物塊對軌道的壓力人小是62N（2）小物塊由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理有:在C點(diǎn)，由牛頓第二定律得:Fnc+mg=m代入數(shù)據(jù)解得：仏c=60N根據(jù)牛頓第三定律，小物塊通過C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力人小是60N(3) 小物塊剛好能通過C點(diǎn)時(shí),根據(jù)噸=m魚解得：vc2

3、=ygr=/10x0.4m/5=2m/s小物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程，根據(jù)動(dòng)能定理有:-pingL_mg2廠=1.1.一“二一一曬2c2*代入數(shù)據(jù)解得：=10m2. 如圖所示，粗糙水平桌面上有一輕質(zhì)彈簧左端固定在A點(diǎn)，自然狀態(tài)時(shí)其右端位于B點(diǎn)。水平桌面右側(cè)有一豎直放置的光滑軌道MNP,其形狀為半徑R=1.0m的圓壞剪去了左上角120的圓弧，M/V為其豎直直徑，P點(diǎn)到桌面的豎直距離是覽2.4m。用質(zhì)量為m=0.2kg的物塊將彈簧由B點(diǎn)緩慢壓縮至C點(diǎn)后由靜止釋放，彈簧在C點(diǎn)時(shí)儲存的彈性勢能Ep=3.2J,物塊飛離桌面后恰好P點(diǎn)沿切線落入圓軌道。已知物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)“=0.4,重力加速度g值

4、取10m/s2,不計(jì)空氣阻力，求：(1) 物塊通過P點(diǎn)的速度大??；(2) 物塊經(jīng)過軌道最高點(diǎn)M時(shí)對軌道的壓力人?。?3) C、D兩點(diǎn)間的距離；【答案】(l)8m/s；(2)4.8N；(3)2m【解析】【分析】【詳解】(1) 通過P點(diǎn)時(shí)，由幾何關(guān)系可知，速度方向與水平方向夾角為60。，則vj=2ghVsill60=v整理可得，物塊通過P點(diǎn)的速度v=8nVs(2) 從P到M點(diǎn)的過程中，機(jī)械能守恒丄mv2=tngR(l+cos60)十-24在最高點(diǎn)時(shí)根據(jù)牛頓第二定律FN+mg=整理得Fn=4.8N根據(jù)牛頓第三定律可知，物塊對軌道的壓力人小為4.8N（3）從D到P物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，因此vD=vcos60

5、=4ni/s從C到D的過程中，根據(jù)能量守恒定律C、D兩點(diǎn)間的距離3. 某游樂場擬推出一個(gè)新型滑草娛樂項(xiàng)目，簡化模型如圖所示。游客乘坐的滑草車（兩者的總質(zhì)量為60kg）,從傾角為8=53。的光滑直軌道4C上的3點(diǎn)由靜止開始卞滑，到達(dá)C點(diǎn)后進(jìn)入半徑為尺=5m,圓心角為&=53。的圓弧形光滑軌道CD,過D點(diǎn)后滑入傾角為a（Q可以在0WQW75。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)）、動(dòng)摩擦因數(shù)為“的足夠長的草地軌道DE.已知D點(diǎn)處有一小段光滑圓弧與其相連，不計(jì)滑草車在D處的能量損失，B點(diǎn)到C點(diǎn)的距離為厶=10m,g=10m/s。求：（1）滑草車經(jīng)過軌道D點(diǎn)時(shí)對軌道D點(diǎn)的壓力犬小；（2）滑草車第一次沿草地軌道DE向上滑行的時(shí)間

6、與&的關(guān)系式；（3）a取不同值時(shí)，寫出滑草車在斜面上克服摩擦所做的功與tana的關(guān)系式?！敬鸢浮浚?）3000N；（.、療）；（3）見解析sina4-cosaI3丿【解析】【分析】【詳解】根據(jù)幾何關(guān)系可知CD間的高度差/cD=7?(l_cos53)=2m從B到D點(diǎn)，由動(dòng)能定理得(A)sm53c+/CD)=-/wvn2-02解得vD=10/2in/s對點(diǎn)，設(shè)滑草車受到的支持力凡，由牛頓第二定律解得Fd=3000N由牛頓第三定律得，滑草車對軌道的壓力為3000N。(2)滑草車在草地軌道QE向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的合外力為F合=tngsina+pmgcosa由牛頓第二定律得，向上運(yùn)動(dòng)的加速度人小為F人a=

7、gsinq+“gcosam因此滑草車第一次在草地軌道DE向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=12gsina+“gcosa代入數(shù)據(jù)解得(.婦)3丿(3) 選取小車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颉?當(dāng)。=0時(shí)，滑草車沿軌道DE水平向右運(yùn)動(dòng)，對全程使用動(dòng)能定理可得nig厶sin0+RQ-cos&)+Wf】=0-0代入數(shù)據(jù)解得妙門=-6000J故當(dāng)0=0時(shí)，滑草車在斜面上克服摩擦力做的功為,遼=6000J 當(dāng)0va30。時(shí)，貝ijgsina“gcosa滑草車在草地軌道de向上運(yùn)動(dòng)后最終會靜止在DE軌道上，向上運(yùn)動(dòng)的距離為VDX,2(gsma+“gcosa)摩擦力做功為Wf2=-pmgcosax26000聯(lián)立解得V3tana+1)故

8、當(dāng)0va30。時(shí)，滑草車在斜面上克服摩擦力做的功為閃克廠館：+#)當(dāng)30apgcosa滑草車在草地軌道DE向上運(yùn)動(dòng)后仍會下滑，若干次來回運(yùn)動(dòng)后最終停在D處。對全程使用動(dòng)能定理可得mg厶sin0+7?(1-cos&)+Wf3=0-0代入數(shù)據(jù)解得W門=-6000J故當(dāng)30a75時(shí)，滑草車在斜面上克服摩擦力做的功為叫3=6000J所以，當(dāng)a=0或3075時(shí)，滑草車在斜面上克服摩擦力做的功為6000J：當(dāng)60000a30。時(shí)，滑草車在斜面上克服摩擦力做的功為卞(J)。V3tancr+14.如圖所示，水平地面上一木板質(zhì)量M=lkg,長度L=3.5m,木板右側(cè)有一豎直固定的四分之一光滑圓弧軌道，軌道半徑R

9、=lm,最低點(diǎn)P的切線與木板上表面相平.質(zhì)量m=2kg的小滑塊位于木板的左端，與木板一起向右滑動(dòng)，并以v0=V39m/s的速度與圓弧軌道相碰，木板碰到軌道后立即停止，滑塊沿木板沖上圓弧軌道，后又返回到木板上，最終滑離木板.已知滑塊與木板上表面河的動(dòng)摩擦因數(shù)小=0.2,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)H2=0.1,g取10m/s2.求：滑塊對P點(diǎn)壓力的人?。?2) 滑塊返回木板上時(shí)，木板的加速度人小；(3) 滑塊從返回木板到滑離木板所用的時(shí)間.一宀加【答案】(1)70N(2)1m/s2(3)1s【解析】【分析】【詳解】(1) 滑塊在木板上滑動(dòng)過程由動(dòng)能定理得:11,-uimgL二mr-w/v:22解得：

10、v=5m/s在P點(diǎn)由牛頓第二定律得：解得：F二70N由牛頓第三定律，滑塊對P點(diǎn)的壓力人小是70N(2) 滑塊對木板的摩擦力Ffi=Himg二4N地面對木板的摩擦力F/2=H2(M+m)g=3N對木板由牛頓第二定律得：Ffi-Ff2=Maa二FfFu二m/s?M(3) 滑塊滑上圓弧軌道運(yùn)動(dòng)的過程機(jī)械能守恒，故滑塊再次滑上木板的速度等于v=5m/s對滑塊有：(x+L)二W-對木板有：X二丄at227解得：f=ls或不合題意，舍去)故本題答案是:(1)70N(2)1m/s2(3)1s【點(diǎn)睛】分析受力找到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解即町.5. 如圖所示，光滑水平平臺與豎直光滑半圓軌道AC平滑連接，C點(diǎn)

11、切線水平，長為U4m的粗糙水平傳送帶BD與平臺無縫對接。質(zhì)量分別為mi=0.3kg和m2=lkg兩個(gè)小物體中間有一被壓縮的輕質(zhì)彈簧，用細(xì)繩將它們連接。已知傳送帶以v0=1.5m/s的速度向左勻速運(yùn)動(dòng)，小物體與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為尸0.15.某時(shí)剪斷細(xì)繩，小物體mi向左運(yùn)動(dòng)，m2向右運(yùn)動(dòng)速度人小為v2=3m/s,g取10m/s2.求：(1)剪斷細(xì)繩前彈簧的彈性勢能Ep(2) 從小物體滑上傳送帶到第一次滑離傳送帶的過程中，為了維持傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)需對傳送帶多提供的電能E(3) 為了讓小物體mi從C點(diǎn)水平飛出后落至AB平面的水平位移最人，豎直光滑半圓軌道AC的半徑R和小物體rm平拋的最大水平位

12、移x的大小?！敬鸢浮?9.5J(2)6.75J(3)/?=1.25m時(shí)水平位移最人為x=5m【解析】【詳解】對E和“2彈開過程，取向左為正方向，由動(dòng)量守恒定律有：0=miVi-m2V2解得Vi=10m/s剪斷細(xì)繩前彈簧的彈性勢能為：解得EP=19.5Jx=3m一=-wv；32c由兩式可知1N=mg3小球可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn).（2）小球在C點(diǎn)的動(dòng)能為He,由機(jī)械能守恒得_2mgRtkc設(shè)小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為同理有_8mgRtkB=Ekb:Ekc=4:1.（3）小球自由落下，經(jīng)ABC圓弧軌道到達(dá)C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理得:Hlg/1=friVc2由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得:x=vct解得:X=2yRh因

13、為亍且VcygR所以“巾圖彖如圖所示:5R24用3用2用R28. 夏天到了，水上滑梯是人們很喜歡的一個(gè)項(xiàng)目，它可簡化成如圖所示的模型：傾角為8=37。斜滑道AB和水平滑道BC平滑連接（設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)前后速度人小不變）,起點(diǎn)A距水面的高度H=7.0m,BC長=2.0m,端點(diǎn)C距水面的高度h=1.0m.一質(zhì)量m=60kg的人從滑道起點(diǎn)A點(diǎn)無初速地自由滑卞，人與AB、BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為u=0.2.（取重力加速度g=10m/s2,s/n37=0.6,cos37=0.8,人在運(yùn)動(dòng)過程中可視為質(zhì)點(diǎn)），求：（1）人從A滑到C的過程中克服摩擦力所做的功W和到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的人小u；(2) 保持水平滑道端點(diǎn)在同一

14、豎直線上，調(diào)節(jié)水平滑道高度/)和長度d到圖中BC位置時(shí)，人從滑梯平拋到水面的水平位移最大，則此時(shí)滑道BC距水面的高度【答案(1)1200J:4j?m/s(2)當(dāng)旅=2.5m時(shí),水平位移最大【解析】【詳解】(1) 運(yùn)動(dòng)員從A滑到C的過程中，克服摩擦力做功為：W=flsl+pmgdfi=/mgcos0H-hsi=解得W=1200Jmg(Hh)W=mv22得運(yùn)動(dòng)員滑到C點(diǎn)時(shí)速度的人小v=4/5m/s(2) 在從c點(diǎn)滑出至落到水面的過程中，運(yùn)動(dòng)員做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為r,下滑過程中克服摩擦做功保持不變W=1200J根據(jù)動(dòng)能定理得：mg(Hh，)IV=mvo2運(yùn)動(dòng)員在水平方向的位移：X=VotX=j4/f(

15、5_)當(dāng)加=2.5m時(shí)，水平位移最大.9.如圖所示，半徑H=O.lm的豎直半圓形光滑軌道BC與水平面相切，距離x=lm.質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊1放在半圓形軌道末端的B點(diǎn)，另一質(zhì)量也為m=0.1kg的小滑塊2,從A點(diǎn)以v0=210m/s的初速度在水平面上滑行，兩滑塊相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后兩滑塊粘在一起滑上半圓形軌道.已知滑塊2與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)p=0.2.取重力加速度g=lOni/s2.兩滑塊均可視為質(zhì)點(diǎn).求(1) 碰后瞬間兩滑塊共同的速度大小v：(2) 兩滑塊在碰撞過程中損失的機(jī)械能；(3) 在C點(diǎn)軌道對兩滑塊的作用力F.【答案】(l)v=3m/s(2)AE=0.9J(3)F=8N

16、,方向豎直向下【解析】【詳解】物塊2由A到B應(yīng)用動(dòng)能定理：一“加=解得Vi=6m/s兩滑塊碰撞前后動(dòng)屋守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒有:V=2/nv解得：v=3m/s方向：水平向右(2) 兩滑塊在碰撞過程中損失的機(jī)械能AE=i/wv；-ix2wv2解得：AE=0.9J(3) 兩滑塊從B到C機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：x2mv2=-x2/hv2+2mgR22J兩滑塊在C點(diǎn)時(shí)：2mg+F=2niR解得：=8N據(jù)牛頓第三定律可得：在c點(diǎn)軌道對兩滑塊的作用力&8N,方向豎直向下10如圖所示在豎直平面內(nèi)，光滑曲面A3與長度/=3m的水平傳送帶BC平滑連接于B點(diǎn)，傳送帶BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑戶0.55m的四

17、分之一細(xì)圓管CD,圓管內(nèi)徑略人于物塊尺寸，管I1D端正下方直立一根勁度系數(shù)為/c=50N/m的輕彈簧，彈簧一端固定，另一端恰好與管I1D端平齊.一個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從曲面上P點(diǎn)靜止釋放，P點(diǎn)距BC的高度為h=0.8m(已知彈簧的彈性勢能EP與彈簧的勁度系數(shù)k和形變量X的關(guān)系是：Ep弓kx2,水平傳送帶與物間的動(dòng)摩擦因數(shù)尸0.4,重力加速度g取10m/s2.）求：（1）若傳送帶靜止不動(dòng)物塊在水平傳送帶BC上前進(jìn)的距離：（2）若傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度o=2m/s,物塊剛進(jìn)入細(xì)圓管CD時(shí)對管道的彈力，物塊在壓縮彈簧過程中的最人速度（壓縮彈簧過程未超過彈性限度）；（3）若傳送

18、帶向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度o=2m/s,物塊從第一次進(jìn)入細(xì)圓管后將做周期性的運(yùn)動(dòng).由于物塊與傳送帶發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)多消耗的電能.【答案】（1）2m（2）4m/s（3）4J【解析】【分析】【詳解】（1）物塊從P點(diǎn)靜止釋放到停在傳送帶某處的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh-mgx=0-0解得x=2m；（2）若傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度vo=2m/s,因?yàn)閭魉蛶чL度/=3mI2m,所以物塊到達(dá)C點(diǎn)的速度vc=2m/snV物塊經(jīng)過管道C點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得mg-N=m上r解得，管道對物塊的彈力葺N7.36N,方向豎直向上根據(jù)牛頓第三定律得知，物塊對管道的彈力人小N匸NJ.36N,方向豎

19、直向下.物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到速度最人的過程，根據(jù)平衡條件得mg=kx得/=O.lm由動(dòng)能定理得mg(r+x,)kx2=解得，最大速度Vm=4m/s（3）物塊再次回到C點(diǎn)的速度仍為2m/s,它在傳送帶上先向左勻減速運(yùn)動(dòng)到速度為零，再向右勻加速運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)，速度大小仍為2m/s,因此，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能即為物塊與傳送帶之間的摩擦生熱r7-物塊向左減速的位移xi=0.5m2g2x0.4x10物塊與傳送帶間的相對位移Axi二x計(jì)如一Jg解得xi=l5m物塊向右加速運(yùn)動(dòng)的位移x2=J-=0.5m2“g物塊與傳送帶間的相對位移qw-x2=0.5mg因此，一個(gè)周期內(nèi)帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)多消耗的電能是E訓(xùn)ng(&+&

20、)解得:E=4J11. 如圖所示，一輕質(zhì)彈簧左端固定在輕桿的A點(diǎn)，右端與一質(zhì)量ni=lkg套在輕桿的小物塊相連但不栓接，輕桿&C部分粗糙糙，與小物塊間動(dòng)摩擦因數(shù)二0.2,CD部分為一段光滑的豎直半圓軌道.小物塊在外力作用下壓縮彈簧至B點(diǎn)由靜止釋放，小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到半圓軌道最高點(diǎn)D,BC=5m,小物塊剛經(jīng)過C點(diǎn)速度v=4m/s碼取10?/,不計(jì)空氣阻力，求：(1) 半圓軌道的半徑/?；(2) 小物塊剛經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力；(3) 小物塊在外力作用下壓縮彈簧在B點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢能.【答案】(i)0.4m50N方向垂直向7(3)18/【解析】【分析】【詳解】(1)物塊由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律2nigR=R=0.4m小物塊剛過C點(diǎn)