高中物理动能与动能定理解题技巧讲解及练习题(含答案).doc

高中物理动能与动能定理解题技巧讲解及练习题(含答案).doc

《高中物理动能与动能定理解题技巧讲解及练习题(含答案).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理动能与动能定理解题技巧讲解及练习题(含答案).doc（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中物理动能与动能定理解题技巧讲解及练习题（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，斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C，整个装置竖直固定，D是最低点，圆心角∠DOC＝37°，E、B与圆心O等高，圆弧轨道半径R＝0.30m，斜面长L＝1.90m，AB部分光滑，BC部分粗糙．现有一个质量m＝0.10kg的小物块P从斜面上端A点无初速下滑，物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数μ＝0.75．取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2，忽略空气阻力．求：

（1）物块第一次通过C点时的速度大小vC．

（2）物块第一次通过D点时受到轨道的支持力大小FD．

（3）物块最终所处的位置．

【答案】

（1）

（2）7.4N（3）0.35m

【解析】

【分析】

由题中“斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C”可知，本题考查动能定理、圆周运动和机械能守恒，根据过程分析，运用动能定理、机械能守恒和牛顿第二定律可以解答．

【详解】

（1）BC长度，由动能定理可得

代入数据的

物块在BC部分所受的摩擦力大小为

所受合力为

故

（2）设物块第一次通过D点的速度为，由动能定理得

有牛顿第二定律得

联立解得

（3）物块每次通过BC所损失的机械能为

物块在B点的动能为

解得

物块经过BC次数

设物块最终停在距离C点x处，可得

代入数据可得

2．某小型设备工厂采用如图所示的传送带传送工件。

传送带由电动机带动，以的速度顺时针匀速转动，倾角。

工人将工件轻放至传送带最低点A，由传送带传送至最高点B后再由另一工人运走，工件与传送带间的动摩擦因数为，所运送的每个工件完全相同且质量。

传送带长度为，不计空气阻力。

（工件可视为质点，，，）求：

（1）若工人某次只把一个工件轻放至A点，则传送带将其由最低点A传至B点电动机需额外多输出多少电能？

（2）若工人每隔1秒将一个工件轻放至A点，在传送带长时间连续工作的过程中，电动机额外做功的平均功率是多少？

【答案】

（1）104J；

（2）104W

【解析】

【详解】

（1）对工件

得

由能量守恒定律

即

代入数据得

（2）由题意判断，每1s放一个工件，传送带上共两个工件匀加速，每个工件先匀加速后匀速运动，与带共速后工件可与传送带相对静止一起匀速运动。

匀速运动的相邻的两个工件间距为

得

所以，传送带上总有两个工件匀加速，两个工件匀速

则传送带所受摩擦力为

电动机因传送工件额外做功功率为

3．如图所示，在倾角为θ=30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板，质量为m的半圆柱体A紧靠挡板放在斜面上，质量为2m的圆柱体B放在A上并靠在挡板上静止。

A与B半径均为R，曲面均光滑，半圆柱体A底面与斜面间的动摩擦因数为μ．现用平行斜面向上的力拉A，使A沿斜面向上缓慢移动，直至B恰好要降到斜面．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

求：

（1）未拉A时，B受到A的作用力F大小；

（2）在A移动的整个过程中，拉力做的功W；

（3）要保持A缓慢移动中拉力方向不变，动摩擦因数的最小值μmin．

【答案】

（1）F=mg

（2）（3）

【解析】

【详解】

（1）研究B，据平衡条件，有

F=2mgcosθ

解得

F=mg

（2）研究整体，据平衡条件，斜面对A的支持力为

N=3mgcosθ=mg

f=μN=μmg

由几何关系得A的位移为

x=2Rcos30°=R

克服摩擦力做功

Wf=fx=4.5μmgR

由几何关系得A上升高度与B下降高度恰均为

h=R

据功能关系

W+2mgh-mgh-Wf=0

解得

（3）B刚好接触斜面时，挡板对B弹力最大

研究B得

研究整体得

fmin+3mgsin30°=N′m

解得

fmin=2.5mg

可得最小的动摩擦因数：

4．如图所示，一质量为M、足够长的平板静止于光滑水平面上，平板左端与水平轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上．平板上有一质量为m的小物块以速度v0向右运动，且在本题设问中小物块保持向右运动．已知小物块与平板间的动摩擦因数为μ，弹簧弹性势能Ep与弹簧形变量x的平方成正比，重力加速度为g.求：

（1）当弹簧第一次伸长量达最大时，弹簧的弹性势能为Epm，小物块速度大小为求该过程中小物块相对平板运动的位移大小；

（2）平板速度最大时弹簧的弹力大小；

（3）已知上述过程中平板向右运动的最大速度为v.若换用同种材料，质量为的小物块重复上述过程，则平板向右运动的最大速度为多大？

【答案】

（1）；

（2）；（3）

【解析】

【分析】

（1）对系统由能量守恒求解小物块相对平板运动的位移；

（2）平板速度最大时，处于平衡状态，弹力等于摩擦力；（3）平板向右运动时，位移大小等于弹簧伸长量，当木板速度最大时弹力等于摩擦力，结合能量转化关系解答.

【详解】

（1）弹簧伸长最长时平板速度为零，设相对位移大小为s，对系统由能量守恒

mv02＝m（）2＋Epm＋μmgs　

解得s＝

（2）平板速度最大时，处于平衡状态，f＝μmg　

即F＝f＝μmg.

（3）平板向右运动时，位移大小等于弹簧伸长量，当木板速度最大时

μmg＝kx　

对木板由动能定理得μmgx＝Ep1＋Mv2

同理，当m′＝m，平板达最大速度v′时，＝kx′

μmgx′＝Ep2＋Mv′2

由题可知Ep∝x2，即Ep2＝Ep1　

解得v′＝v.

5．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，重力加速度g=10m/s2，求：

（1）物体第一次到达A点时速度为多大？

（2）要使物体不从传送带上滑落，传送带AB间的距离至少多大？

（3）物体随传送带向右运动，最后沿斜面上滑的最大高度为多少？

【答案】

（1）8m/s

（2）6.4m（3）1.8m

【解析】

【分析】

（1）本题中物体由光滑斜面下滑的过程，只有重力做功，根据机械能守恒求解物体到斜面末端的速度大小；

（2）当物体滑到传送带最左端速度为零时，AB间的距离L最小，根据动能定理列式求解；

（3）物体在到达A点前速度与传送带相等，最后以6m/s的速度冲上斜面时沿斜面上滑达到的高度最大，根据动能定理求解即可．

【详解】

（1）物体由光滑斜面下滑的过程中，只有重力做功，机械能守恒，则得：

解得：

（2）当物体滑动到传送带最左端速度为零时，AB间的距离L最小，由动能能力得：

解得：

（3）因为滑上传送带的速度是8m/s大于传送带的速度6m/s，物体在到达A点前速度与传送带相等，最后以的速度冲上斜面，根据动能定理得：

得：

【点睛】

该题要认真分析物体的受力情况和运动情况，选择恰当的过程，运用机械能守恒和动能定理解题．

6．如图所示，一长度LAB=4．98m，倾角θ=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=0．4m，离地面高度H=1．4m，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μ=0．1，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=0．75m，OD与水平面夹角为α=53°，求小物块与挡板第几次碰撞后拿走挡板？

（取）

【答案】

（1）7m/s；

（2）63次24．9m（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=mv2

v=7m/s

（2）从开始到最后停下在BC段所经过的路程为x

mgsinLAB-mgx=0

x=24．9m

=31．1

经过AB的次数为312+1=63次

（3）设小物块平抛时的初速度为V0

H-r=gt2

r+=v0t

v0=3m/s

设第n次后取走挡板

mv2-mv02=2Lbcn

n=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。

7．如图所示，在方向竖直向上、大小为E=1×106V/m的匀强电场中，固定一个穿有A、B两个小球（均视为质点）的光滑绝缘圆环，圆环在竖直平面内，圆心为O、半径为R=0.2m．A、B用一根绝缘轻杆相连，A带的电荷量为q=+7×10﹣7C，B不带电，质量分别为mA=0.01kg、mB=0.08kg．将两小球从圆环上的图示位置（A与圆心O等高，B在圆心O的正下方）由静止释放，两小球开始沿逆时针方向转动．重力加速度大小为g=10m/s2．

（1）通过计算判断，小球A能否到达圆环的最高点C？

（2）求小球A的最大速度值．

（3）求小球A从图示位置逆时针转动的过程中，其电势能变化的最大值．

【答案】

（1）A不能到达圆环最高点

（2）m/s（3）0.1344J

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：

A、B在转动过程中，分别对A、B由动能定理列方程求解速度大小，由此判断A能不能到达圆环最高点；A、B做圆周运动的半径和角速度均相同，对A、B分别由动能定理列方程联立求解最大速度；A、B从图示位置逆时针转动过程中，当两球速度为0时，根据电势能的减少与电场力做功关系求解．

（1）设A、B在转动过程中，轻杆对A、B做的功分别为WT和，

根据题意有：

设A、B到达圆环最高点的动能分别为EKA、EKB

对A根据动能定理：

qER﹣mAgR+WT1=EKA

对B根据动能定理：

联立解得：

EKA+EKB=﹣0.04J

由此可知：

A在圆环最高点时，系统动能为负值，故A不能到达圆环最高点

（2）设B转过α角时，A、B的速度大小分别为vA、vB，

因A、B做圆周运动的半径和角速度均相同，故：

vA=vB

对A根据动能定理：

对B根据动能定理：

联立解得：

由此可得：

当时，A、B的最大速度均为

（3）A、B从图示位置逆时针转动过程中，当两球速度为零时，电场力做功最多，电势能减少最多，由上可式得：

3sinα+4cosα﹣4=0

解得：

或sinα=0（舍去）

所以A的电势能减少：

点睛：

本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的运动，应用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度和位移等；根据电场力对带电粒子做功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理进行解答，属于复杂题．

8．质量为M的小车固定在地面上，质量为m的小物体（可视为质点）以v0的水平速度从小车一端滑上小车，小物体从小车另一端滑离小车时速度减为，已知物块与小车之间的动摩擦因数为.求：

（1）此过程中小