高考物理动能与动能定理练习题及答案Word格式.docx

高考物理动能与动能定理练习题及答案Word格式.docx

《高考物理动能与动能定理练习题及答案Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理动能与动能定理练习题及答案Word格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

F＝70N

由牛顿第三定律，滑块对P点的压力大小是70N

（2）滑块对木板的摩擦力Ff1＝μ1mg＝4N

地面对木板的摩擦力

Ff2＝μ2（M＋m）g＝3N

对木板由牛顿第二定律得：

Ff1－Ff2＝Ma

a＝＝1m/s2

（3）滑块滑上圆弧轨道运动的过程机械能守恒，故滑块再次滑上木板的速度等于v＝5m/s

对滑块有：

（x＋L）＝vt－μ1gt2

对木板有：

x＝at2

t＝1s或t＝s（不合题意，舍去）

故本题答案是：

（1）70N　

（2）1m/s2　（3）1s

【点睛】

分析受力找到运动状态，结合运动学公式求解即可．

2．滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来．如图所示是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点、圆心角θ＝60°

，半径OC与水平轨道CD垂直，滑板与水平轨道CD间的动摩擦因数μ＝0.2．某运动员从轨道上的A点以v0＝3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回.已知运动员和滑板的总质量为m＝60kg，B、E两点与水平轨道CD的竖直高度分别为h＝2m和H＝2.5m.求：

（1）运动员从A点运动到B点过程中，到达B点时的速度大小vB；

（2）水平轨道CD段的长度L；

（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？

如能，请求出回到B点时速度的大小；

如不能，请求出最后停止的位置距C点的距离.

（1）vB＝6m/s

（2）L＝6.5m（3）停在C点右侧6m处

（1）在B点时有vB＝，得vB＝6m/s

（2）从B点到E点有，得L＝6.5m

（3）设运动员能到达左侧的最大高度为h′，从B到第一次返回左侧最高处有，得h′＝1.2m<

h＝2m，故第一次返回时，运动员不能回到B点，从B点运动到停止，在CD段的总路程为s，由动能定理可得，得s＝19m，s＝2L＋6m，故运动员最后停在C点右侧6m处.

3．如图所示，光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连接，C点切线水平，长为L=4m的粗糙水平传送带BD与平台无缝对接。

质量分别为m1=0.3kg和m2=1kg两个小物体中间有一被压缩的轻质弹簧，用细绳将它们连接。

已知传送带以v0=1.5m/s的速度向左匀速运动，小物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.15．某时剪断细绳，小物体m1向左运动，m2向右运动速度大小为v2=3m/s，g取10m/s2．求：

（1）剪断细绳前弹簧的弹性势能Ep

（2）从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中，为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能E

（3）为了让小物体m1从C点水平飞出后落至AB平面的水平位移最大，竖直光滑半圆轨道AC的半径R和小物体m1平抛的最大水平位移x的大小。

（1）19.5J

（2）6.75J（3）R=1.25m时水平位移最大为x=5m

（1）对m1和m2弹开过程，取向左为正方向，由动量守恒定律有：

0=m1v1-m2v2

解得

v1=10m/s

剪断细绳前弹簧的弹性势能为：

解得

Ep=19.5J

（2）设m2向右减速运动的最大距离为x，由动能定理得：

-μm2gx=0-m2v22

x=3m＜L=4m

则m2先向右减速至速度为零，向左加速至速度为v0=1.5m/s，然后向左匀速运动，直至离开传送带。

设小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的所用时间为t。

取向左为正方向。

根据动量定理得：

μm2gt=m2v0-（-m2v2）

t=3s

该过程皮带运动的距离为：

x带=v0t=4.5m

故为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能为：

E=μm2gx带

E=6.75J

（3）设竖直光滑轨道AC的半径为R时小物体m1平抛的水平位移最大为x。

从A到C由机械能守恒定律得：

由平抛运动的规律有：

x=vCt1

联立整理得

根据数学知识知当

4R=10-4R

即R=1.25m时，水平位移最大为

x=5m

4．如图所示，足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧，一个质量，电量的带负电小物块与弹簧接触但不栓接，弹簧的弹性势能为。

某一瞬间释放弹簧弹出小物块，小物块从水平台右端点飞出，恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高点，并沿轨道滑下，运动到光滑水平轨道，从点进入到光滑竖直圆内侧轨道。

已知倾斜轨道与水平方向夹角为，倾斜轨道长为，带电小物块与倾斜轨道间的动摩擦因数。

小物块在点没有能量损失，所有轨道都是绝缘的，运动过程中小物块的电量保持不变，可视为质点。

只有光滑竖直圆轨道处存在范围足够大的竖直向下的匀强电场，场强。

已知，，取，求：

（1）小物块运动到点时的速度大小；

（2）小物块运动到点时的速度大小；

（3）要使小物块不离开圆轨道，圆轨道的半径应满足什么条件？

（1）4m/s；

（2）m/s；

（3）R⩽0.022m

（1）释放弹簧过程中，弹簧推动物体做功，弹簧弹性势能转变为物体动能

（2）A到B物体做平抛运动，到B点有

所以

B到C根据动能定理有

（3）根据题意可知，小球受到的电场力和重力的合力方向向上，其大小为

F=qE-mg=59.6N

所以D点为等效最高点，则小球到达D点时对轨道的压力为零，此时的速度最小，即

所以要小物块不离开圆轨道则应满足vC≥vD得：

R≤0.022m

5．在光滑绝缘的水平面上，存在平行于水平面向右的匀强电场，电场强度为E，水平面上放置两个静止、且均可看作质点的小球A和B，两小球质量均为m，A球带电荷量为，B球不带电，A、B连线与电场线平行，开始时两球相距L，在电场力作用下，A球与B球发生对心弹性碰撞．设碰撞过程中，A、B两球间无电量转移．

（1）第一次碰撞结束瞬间A、B两球的速度各为多大?

（2）从开始到即将发生第二次碰撞这段过程中电场力做了多少功?

（3）从开始到即将发生第二次碰撞这段过程中，若要求A在运动过程中对桌面始终无压力且刚好不离开水平桌面（v=0时刻除外），可以在水平面内加一与电场正交的磁场．请写出磁场B与时间t的函数关系．

（1）

（2）（3）（）

（1）A球的加速度，碰前A的速度；

碰前B的速度

设碰后A、B球速度分别为、，两球发生碰撞时，由动量守恒和能量守恒定律有：

，

所以B碰撞后交换速度：

（2）设A球开始运动时为计时零点，即，A、B球发生第一次、第二次的碰撞时刻分别为、；

由匀变速速度公式有：

第一次碰后，经时间A、B两球发生第二次碰撞，设碰前瞬间A、B两球速度分别为和，由位移关系有：

，得到：

；

由功能关系可得：

（另解：

两个过程A球发生的位移分别为、，，由匀变速规律推论，根据电场力做功公式有：

）

（3）对A球由平衡条件得到：

，，

从A开始运动到发生第一次碰撞：

从第一次碰撞到发生第二次碰撞：

点睛：

本题是电场相关知识与动量守恒定律的综合，虽然A球受电场力，但碰撞的内力远大于内力，则碰撞前后动量仍然守恒．由于两球的质量相等则弹性碰撞后交换速度．那么A球第一次碰后从速度为零继续做匀加速直线运动，直到发生第二次碰撞．题设过程只是发生第二次碰撞之前的相关过程，有涉及第二次以后碰撞，当然问题变得简单些．

6．如图所示，AB是一倾角为θ=37°

的绝缘粗糙直轨道，滑块与斜面间的动摩擦因数，BCD是半径为R=0.2m的光滑圆弧轨道，它们相切于B点，C为圆弧轨道的最低点，整个空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E=4.0×

103N/C，质量m=0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下．已知斜面AB对应的高度h=0.24m，滑块带电荷q=-5.0×

10-4C，取重力加速度g=10m/s2，sin37°

=0.60，cos37°

=0.80．求：

（1）滑块从斜面最高点滑到斜面底端B点时的速度大小；

（2）滑块滑到圆弧轨道最低点C时对轨道的压力．

（1）

（2）

（1）滑块沿斜面滑下的过程中，根据动能定理求解滑到斜面底端B点时的速度大小；

（2）滑块从B 

到C 

点，由动能定理可得C点速度，由牛顿第二定律和由牛顿第三定律求解．

（1）滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力：

设到达斜面底端时的速度为v1，根据动能定理得：

v1=2.4m/s

（2）滑块从B到C点，由动能定理可得：

当滑块经过最低点时，有：

由牛顿第三定律：

方向竖直向下．

本题是动能定理与牛顿定律的综合应用，关键在于研究过程的选择.

7．如图所示，光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带恰平齐接触，传送带水平部分长度L=16m，沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s匀速转动．ABCDE是由三部分光滑轨道平滑连接在一起组成的，AB为水平轨道，弧BCD是半径为R的半圆弧轨道，弧DE是半径为2R的圆弧轨道，弧BCD与弧DE相切在轨道最高点D，R=0．6m．平面部分A点与传送带平齐接触．放在MN段的物块m（可视为质点）以初速度v0=4m/s冲上传送带，物块与传送带间的摩擦因数μ=0．2，物块的质量m=1kg．结果物块从滑上传送带又返回到N端，经水平面与左端M处的固定弹射器相碰撞（弹射器的弹簧原来被压缩后被锁定），因碰撞弹射器锁定被打开，将物块弹回后滑过传送带，冲上右侧的圆弧轨道，物块恰能始终贴着圆弧轨道内侧通过了最高点，最后从E点飞出．g取10m/s2．求：

（1）物块m从第一次滑上传送带到返回到N端的时间．

（2）物块m第二次在传送带上运动时，传送带上的电动机为了维持其匀速转动，对传送带所多提供的能量多大？

（1）

（2）

试题分析:

（1）物块B向右作匀减速运动，直到速度减小到零，然后反向匀减速运动，达到与皮带共速后与皮带匀速物块B向右作匀减速运动过程：

物块向右达到的最大位移：

反向匀加速运动过程加速度大小不变．达到与传送带共速的时间：

相对地面向左位移：

共速后与传送带匀速运动的时间：

往返总时间：

（2）由物块恰能通过轨道最高点D，并恰能始终贴着圆弧轨道内侧通过最高点可得，物块是在半径为2R的圆弧上的最高点重力全部充当向心力．

得：

又由物块上滑过中根据机械能守恒得：

代入数据解得：

物块第二次从N到A点：

速度关系：

代入得：

得