高考物理动能与动能定理练习题及答案(DOC 13页).doc

1、高考物理动能与动能定理练习题及答案一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1如图所示，质量m=3kg的小物块以初速度秽v0=4m/s水平向右抛出，恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径为R= 3.75m，B点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接，A与圆心D的连线与竖直方向成角，MN是一段粗糙的水平轨道，小物块与MN间的动摩擦因数=0.1，轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r =0.4m的半圆弧轨道，C点是圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。已知重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。（1）求小物块经过B点时对轨道

2、的压力大小；（2）若MN的长度为L0=6m，求小物块通过C点时对轨道的压力大小；（3）若小物块恰好能通过C点，求MN的长度L。【答案】（1）62N（2）60N（3）10m【解析】【详解】（1）物块做平抛运动到A点时，根据平抛运动的规律有： 解得： 小物块经过A点运动到B点，根据机械能守恒定律有：小物块经过B点时，有： 解得： 根据牛顿第三定律，小物块对轨道的压力大小是62N（2）小物块由B点运动到C点，根据动能定理有： 在C点，由牛顿第二定律得： 代入数据解得： 根据牛顿第三定律，小物块通过C点时对轨道的压力大小是60N （3）小物块刚好能通过C点时，根据 解得： 小物块从B点运动到C点的过程

3、，根据动能定理有： 代入数据解得：L=10m2如图所示，半径R=0.5 m的光滑圆弧轨道的左端A与圆心O等高，B为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道的右端C与一倾角=37的粗糙斜面相切。一质量m=1kg的小滑块从A点正上方h=1 m处的P点由静止自由下落。已知滑块与粗糙斜面间的动摩擦因数=0.5，sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度g=10 m/s2。(1)求滑块第一次运动到B点时对轨道的压力。(2)求滑块在粗糙斜面上向上滑行的最大距离。(3)通过计算判断滑块从斜面上返回后能否滑出A点。【答案】(1)70N； (2)1.2m； (3)能滑出A【解析】【分析】【详解】(1)滑块从P到B的运

4、动过程只有重力做功，故机械能守恒，则有那么，对滑块在B点应用牛顿第二定律可得，轨道对滑块的支持力竖直向上，且故由牛顿第三定律可得：滑块第一次运动到B点时对轨道的压力为，方向竖直向下。(2)设滑块在粗糙斜面上向上滑行的最大距离为L，滑块运动过程只有重力、摩擦力做功，故由动能定理可得所以(3)对滑块从P到第二次经过B点的运动过程应用动能定理可得所以，由滑块在光滑圆弧上运动机械能守恒可知：滑块从斜面上返回后能滑出A点。【点睛】经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。3某校兴趣小组制作了一个游戏装置，其简化模型如图所示，在 A 点用

5、一弹射装置可 将静止的小滑块以 v0水平速度弹射出去，沿水平直线轨道运动到 B 点后，进入半径 R=0.3m的光滑竖直圆形轨道，运行一周后自 B 点向 C 点运动，C 点右侧有一陷阱，C、D 两点的竖 直高度差 h=0.2m，水平距离 s=0.6m，水平轨道 AB 长为 L1=1m，BC 长为 L2 =2.6m，小滑块与 水平轨道间的动摩擦因数 =0.5，重力加速度 g=10m/s2.(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点，求小滑块在 A 点弹射出的速度大小；(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出，求小滑块在 A 点弹射出的速度大小的范围【答案】（1）

6、（2）5m/svA6m/s和vA【解析】【分析】【详解】（1）小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v，由牛顿第二定律及机械能守恒定律由B到最高点由A到B：解得A点的速度为（2）若小滑块刚好停在C处，则：解得A点的速度为若小滑块停在BC段，应满足若小滑块能通过C点并恰好越过壕沟，则有解得所以初速度的范围为和4如图所示，粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B点时撤去F，小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点，已知A、B间的

7、距离为3m，小物块与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2求：（1）小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小（2）小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离【答案】（1）160N（2）0.8m【解析】【详解】（1）小物块在水平面上从A运动到B过程中，根据动能定理，有：（F-mg）xAB=mvB2-0在B点，以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得：联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为：N=160N由牛顿第三定律可得，小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为：N=N=160N（2）因为小物块恰能通过D点，所以在D点小物块所受的重力等于向心力，即：可得：vD=2m/s设

8、小物块落地点距B点之间的距离为x，下落时间为t，根据平抛运动的规律有：x=vDt，2R=gt2解得：x=0.8m则小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离5如图所示，光滑水平轨道距地面高h=0.8m，其左端固定有半径R=0.6m的内壁光滑的半圆管形轨道，轨道的最低点和水平轨道平滑连接质量m1=1.0kg的小球A以v0=9m/s的速度与静止在水平轨道上的质量m2=2.0kg的小球B发生对心碰撞，碰撞时间极短，小球A被反向弹回并从水平轨道右侧边缘飞出，落地点到轨道右边缘的水平距离s=1.2m重力加速度g=10m/s2求：(1)碰后小球B的速度大小vB；(2)小球B运动到半圆管形轨道最高点C时

9、对轨道的压力【答案】（1）6m/s（2）20N，向下【解析】【详解】(1)根据得:则规定A的初速度方向为正方向，AB碰撞过程中，系统动量守恒，以A运动的方向为正方向，有：m1v0=m2vB-m1vA，代入数据解得：vB=6m/s(2)根据动能定理得:代入数据解得:根据牛顿第二定律得:解得:,方向向下根据牛顿第三定律得，小球对轨道最高点的压力大小为20N，方向向上【点睛】本题考查了动能定理、动量守恒定律、牛顿第二定律的综合，涉及到平抛运动、圆周运动，综合性较强，关键要理清过程，选择合适的规律进行求解.6如图所示，质量m=2kg的小物块从倾角=37的光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入粗

10、糙水平面，已知AB长度为3m，斜面末端B处与粗糙水平面平滑连接试求：（1）小物块滑到B点时的速度大小（2）若小物块从A点开始运动到C点停下，一共经历时间t=2.5s，求BC的距离（3）上问中，小物块与水平面的动摩擦因数多大？（4）若在小物块上始终施加一个水平向左的恒力F，小物块从A点由静止出发，沿ABC路径运动到C点左侧3.1m处的D点停下求F的大小（sin37=0.6，cos37=0.8 ）【答案】（1）6m/s（2）（3）（4）【解析】【详解】(1)根据机械能守恒得：解得：；(2)物块在斜面上的加速度为：在斜面上有：代入数据解得：物块在BC段的运动时间为：BC段的位移为：（3）在水平面上，

11、有：解得：根据牛顿第二定律有：代入数据解得：(4)从A到D的过程，根据动能定理得：代入数据解得：【点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力.7如图所示，一长度LAB=498m，倾角=30的光滑斜面AB 和一固定粗糙水平台BC 平滑连接，水平台长度LBC=04m，离地面高度H=14m，在C 处有一挡板，小物块与挡板碰撞后原速率反弹，下方有一半球体与水平台相切，整个轨道处于竖直平面内。在斜面顶端A

12、 处静止释放质量为m=2kg 的小物块（可视为质点），忽略空气阻力，小物块与BC 间的动摩擦因素=01，g 取10m/s2。问：（1）小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小；（2）小物块经过B 点多少次停下来，在BC 上运动的总路程为多少；（3）某一次小物块与挡板碰撞反弹后拿走挡板，最后小物块落在D 点，已知半球体半径r=075m，OD 与水平面夹角为=53，求小物块与挡板第几次碰撞后拿走挡板？（取）【答案】（1）7 m/s；（2）63次 249m（3）25次【解析】试题分析：小物块从开始运动到与挡板碰撞，重力、摩擦力做功，运用动能定理。求小物块经过B 点多少次停下来，需要根据功能转化或动能定理求

13、出小物块运动的路程，计算出经过B点多少次。小物块经过平抛运动到达D点，可以求出平抛时的初速度，进而求出在BC段上运动的距离以及和当班碰撞的次数。（1）从A到C段运用动能定理mgsin-LAB=mv2v=7m/s（2）从开始到最后停下在BC段所经过的路程为xmgsinLAB-mgx=0x=249m=311经过AB的次数为312+1=63次（3）设小物块平抛时的初速度为V0H -r=gt2r+=v0tv0=3 m/s设第n次后取走挡板mv2-mv02=2Lbcnn=25次考点：动能定理、平抛运动【名师点睛】解决本题的关键一是要会根据平抛运动的规律求出落到D时平抛运动的初速度；再一个容易出现错误的是

14、在BC段运动的路程与经过B点次数的关系，需要认真确定。根据功能关系求出在BC段运动的路程。8质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，在此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰好能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是多少？【答案】【解析】【分析】本题首先用牛顿第二定律列示求出圆周运动最低点与最高点得瞬时速度的大小，再由最低点到最高点列动能定理解题，得出空气阻力做的功本题属于绳子栓小球模型，注意最高点重力提供向心力【详解】最低点 最高点： 由动能定律 得 解得 所以

15、 克服空气阻力做功【点睛】本题是圆周运动模型解题，结合牛顿运动定律与动能定理解圆周问题9如图所示，ABC为竖直面内一固定轨道，AB段是半径为R的光滑圆弧，水平段与圆弧轨道相切于B，水平段BC长度为L，C端固定一竖直挡板一质量为m的小物块自A端从静止开始沿圆轨道下滑，与挡板共发生了两次碰撞后停止在水平段B、C之间的某处，物块每次与挡板碰撞不损失机械能(即碰撞前、后速率相同)不计空气阻力，物块与水平段BC间的动摩擦因数为，重力加速度为g试求物块(1)第一次与挡板碰撞时的速率；(2)在水平轨道上滑行的总路程；(3)最后一次滑到圆轨道底端B处对圆轨道的压力【答案】(1) (2) (3) 物块最后一次滑

16、到底端B处对圆轨道的压力可能为或【解析】【详解】(1)对物块第一次从A到C过程，根据动能定理： 解得第一次碰撞挡板的速率(2)设物块质量为m，在水平轨道上滑行的总路程为S，对物块从开始下滑到停止在水平轨道上的全过程，根据动能定理：mgRmgS0解得(3)设物块最后一次经过圆弧轨道底端B时的速率为v2，对圆轨道的压力为FN，则： 第一种可能情况：物块与挡板第二次碰撞后，向右运动还未到B点时即停下，则： 由解得 第二种可能情况：物块与挡板第二次碰撞后，向右可再一次滑上光滑圆弧轨道，则： 由解得 物块最后一次滑到底端B处对圆轨道的压力可能为或10一质量为m =0.5kg的电动玩具车，从倾角为=30的

17、长直轨道底端，由静止开始沿轨道向上运动，4s末功率达到最大值，之后保持该功率不变继续运动，运动的v-t图象如图所示，其中AB段为曲线，其他部分为直线.已知玩具车运动过程中所受摩擦阻力恒为自身重力的0.3倍，空气阻力不计.取重力加速度g=10m/s2.（1）求玩具车运动过程中的最大功率P；（2）求玩具车在4s末时（图中A点）的速度大小v1；（3）若玩具车在12s末刚好到达轨道的顶端，求轨道长度L.【答案】（1）P=40W （2）v1=8m/s （3）L=93.75m【解析】【详解】（1）由题意得，当玩具车达到最大速度v=10m/s匀速运动时， 牵引力：F=mgsin30+0.3mg由P=Fv代入

18、数据解得：P=40W （2）玩具车在0-4s内做匀加速直线运动，设加速度为a，牵引力为F1，由牛顿第二定律得：F1-(mgsin30+0.3mg)=ma4s末时玩具车功率达到最大，则P=F1v1由运动学公式v1=at1 （其中t1=4s）代入数据解得:v1=8m/s（3）玩具车在04s内运动位移x1=得：x1=16m 玩具车在412s功率恒定，设运动位移为x2，设t2=12s木时玩具车速度为v，由动能定理得P(t2-t1)-(mgsin30+0.3mg)x2= 代入数据解得：x2=77.75m所以轨道长度L=x1+x2=93.75m11如图甲所示，一质量为ma的滑块(可看成质点)固定在半径为R

19、的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A点，另一质量为mb的滑块(可看成质点)静止在轨道的底端B处，A点和圆弧对应的圆心O点等高。（1）若圆弧的底端B与水平光滑平面连接(足够长)，mb静止于B点，ma从静止开始释放，假设两滑块碰撞时无机械能损失，且两滑块能发生两次碰撞，试证明：3mavb代入可得：3mamb(2)机械能守恒magR=滑块ma与mb相碰后结合在一起，动量守恒mav1=mcv2从B运动到C点时速度恰好为零，由动能定理可得：fL=0mcf=mca，v0=v2atmc向右运动：s1=v2tat2传送带向左运动：s2=v0tQ=fs相对=f(s1s2)=9J12如图所示，在高h130 m的光滑水平

20、平台上，质量m1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度v1向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道BC的B点的切线方向进入圆弧形轨道B点的高度h215 m，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为L70 m的水平粗糙轨道CD平滑连接；小物块沿轨道BCD运动并与右边墙壁发生碰撞，取g10 m/s2(1)求小物块由A到B的运动时间；(2)求小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，反向运动过程中没有冲出B点，最后停在轨道CD上的某点P(P点没画

21、出)设小物块与轨道CD之间的动摩擦因数为，求的取值范围【答案】(1)s (2)50 J (3)【解析】【分析】【详解】(1)由于h130 m，h215 m，设从A运动到B的时间为t，则h1h2gt2解得(2)由RcosBOCh1h2，Rh1，所以BOC60.设小物块平抛的水平速度是v1，则解得：v110 m/s则Epmv250 J(3)设小物块在水平轨道CD上通过的总路程为s总根据题意，该路程的最大值是smax3L，路程的最小值是sminL路程最大时，动摩擦因数最小，路程最小时，动摩擦因数最大，即由能量守恒知：mgh1mv2minmgsmaxmgh1mv2maxmgsmin解得：max，min即