高中物理动能与动能定理的技巧及练习题及练习题(含答案).pdf

高中物理动能与动能定理的技巧及练习题及练习题(含答案)一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1．如图所示，粗糙水平桌面上有一轻质弹簧左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R=1.0m的圆环剪去了左上角120°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离是h=2.4m。用质量为m=0.2kg的物块将弹簧由B点缓慢压缩至C点后由静止释放，弹簧在C点时储存的弹性势能，物块飞离桌面后恰好点沿切线落入圆轨道。已知物块与桌面间的动摩擦因数Ep=3.2JPμ=0.4，重力加速度g值取10m/s2，不计空气阻力，求∶(1)物块通过P点的速度大小；(2)物块经过轨道最高点M时对轨道的压力大小；(3)C、D两点间的距离；【答案】(1)8m/s；(2)4.8N；(3)2m【解析】【分析】【详解】(1)通过P点时，由几何关系可知，速度方向与水平方向夹角为60o，则2v2ghyvsin60oyv整理可得，物块通过P点的速度v8m/s(2)从P到M点的过程中，机械能守恒11mv2=mgR(1cos60o)+mv222M在最高点时根据牛顿第二定律mv2FmgMNR整理得F4.8NN根据牛顿第三定律可知，物块对轨道的压力大小为4.8N(3)从D到P物块做平抛运动，因此vvcos60o4m/sD从C到D的过程中，根据能量守恒定律1Emgxmv2p2DC、D两点间的距离x2m2．如图，在竖直平面内，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与粗糙的足够长斜面CD相切于点，与水平面的夹角，是轨道最低点，其最大承受力，过点的切CCDθ=37°BFm=21NA线沿竖直方向。现有一质量m=0.1kg的小物块，从A点正上方的P点由静止落下。已知物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.5.取sin37°=0.6.co37°=0.8，g=10m/s2，不计空气阻力。(1)为保证轨道不会被破坏，求P、A间的最大高度差H及物块能沿斜面上滑的最大距离L；(2)若P、A间的高度差h=3.6m，求系统最终因摩擦所产生的总热量Q。【答案】(1)4.5m，4.9m；(2)4J【解析】【详解】设物块在点的最大速度为，由牛顿第二定律得：(1)BvBv2FmgmBmR从P到Ｂ，由动能定理得1mg(HR)mv202B解得H=4.5m物块从B点运动到斜面最高处的过程中，根据动能定理得：1-mg[R（1-cos37°）+Lsin37°]-μmgcos37°•L=0mv22B解得L=4.9m(3)物块在斜面上，由于mgsin37°＞μmgcos37°，物块不会停在斜面上，物块最后以B点为中心，C点为最高点沿圆弧轨道做往复运动，由功能关系得系统最终因摩擦所产生的总热量Q=mg（h+Rcos37°）解得Q=4J3．如图甲所示，长为4m的水平轨道AB与半径为R＝0.6m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接。有一质量为1kg的滑块(大小不计)，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F随位移变化的关系如图乙所示。滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数为μ＝0.25，与半圆弧轨道BC间的动摩擦因数未知，g取10m/s2。求：（1）滑块到达B处时的速度大小；（2）若到达B点时撤去F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C，滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功。【答案】（1）210m/s。（2）5J。【解析】【详解】（1）对滑块从A到B的过程，由动能定理得：1FxFxmgxmv2，11332B即1202-101-0.251104J=1v2，2B得：v210m/s；B（2）当滑块恰好能到达最高点C时，v2mgmC；R对滑块从B到C的过程中，由动能定理得：11Wmg2Rmv2mv2，2C2B带入数值得：W=-5J，即克服摩擦力做的功为5J；4．如图所示，倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以6m/s的速度运动，运动方向如图所示．一个质量为2kg的物体（物体可以视为质点），从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑，物体经过A点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其动能损失．物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，物体向左最多能滑到传送带左右两端AB的中点处，重力加速度g=10m/s2，求：（1）物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间；（2）传送带左右两端AB间的距离l至少为多少；（3）上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热为多少；（4）物体随传送带向右运动，最后沿斜面上滑的最大高度h′为多少？【答案】（1）1.6s（2）12.8m（3）160J（4）h′=1.8m【解析】(1)mgsinθ=ma,h/sinθ=,可得t="1.6"s.(2)由能的转化和守恒得：mgh=μmgl/2