动能与动能定理经典习题及答案(免费》

动能与动能定理经典习题及答案(免费》
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动能和动能定理的应用典例分析

1.关于做功和物体动能变化的关系,不正确的是().

A.只有动力对物体做功时,物体的动能增加

B.只有物体克服阻力做功时,它的功能减少

C.外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初动能之差

D.动力和阻力都对物体做功,物体的动能一定变化

2.下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系正确的是().A.如果物体所受的合外力为零,那么合外力对物体做的功一定为零

B.如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一定为零

C.物体在合外力作用下作变速运动,动能一定变化

D.物体的动能不变,所受的合外力必定为零

3.两个材料相同的物体,甲的质量大于乙的质量,以相同的初动能在同一水平面上滑动,最后都静止,它们滑行的距离是().

A.乙大B.甲大C.一样大D.无法比较

4.一个物体沿着高低不平的自由面做匀速率运动,在下面几种说法中,正确的是().A.动力做的功为零B.动力做的功不为零

C.动力做功与阻力做功的代数和为零D.合力做的功为零

5.放在水平面上的物体在一对水平方向的平衡力作用下做匀速直线运动,当撤去一个力后,下列说法中错误的是().

A.物体的动能可能减少B.物体的动能可能增加

C.没有撤去的这个力一定不再做功D.没有撤去的这个力一定还做功

6.如图所示,质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水

平面上做匀速圆周运动,拉力为某个值F时,转动半径为B,当

拉力逐渐减小到了F/4时,物体仍做匀速圆周运动,半径为2R,

则外力对物体所做的功大小是().

A、FR/4

B、3FR/4

C、5FR/2

D、零

7. 一物体质量为2kg,以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行。从某时刻起作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度方向变为水平向右,大小为4m/s,在这段时间内,水平力做功为()

A. 0

B. 8J

C. 16J

D. 32J

8.质量为5×105kg的机车,以恒定的功率沿平直轨道行驶,在3minl内行驶了1450m,其速度从10m/s增加到最大速度15m/s.若阻力保持不变,求机车的功率和所受阻力的数值.

9. 一小球从高出地面Hm处,由静止自由下落,不计空气阻力,球落至地面后又深入沙坑h米后停止,求沙坑对球的平均阻力是其重力的多少倍。

10.飞行子弹打入放在光滑水平面上的木块中深入2cm ,未穿出同时木块滑动了1cm ,则子弹动能的变化、木块获得的动能、由于摩擦增加的内能的比是多少。

S d

11. 质量为M 、厚度为d 的方木块,静置在光滑的水平面上,如图所示,一子弹以初速度0v 水平射穿木块,子弹的质量为m ,木块对子弹的阻力为f F 且始终不变,在子弹射穿木块的过程中,木块发生的位移为L 。求子弹射穿木块后,子弹和木块的速度各为多少?

v 0L d

12. 物体质量为10kg ,在平行于斜面的拉力F 作用下沿斜面向上运动,斜面与物体间的动摩擦因数为1.0=μ,当物体运动到斜面中点时,去掉拉力F ,物体刚好能运动到斜面顶端停下,斜面倾角为30°,求拉力F 多大?(2/10s m g =)

13.质量为4t 的汽车,以恒定功率沿平直公路行驶,在一段时间内前进了100m ,其速度从36km/h 增加到54km/h 。若车受到的阻力恒定,且阻力因数为0.02,求这段时间内汽车所做的功。(2/10s m g =)

14. 子弹以某速度击中静止在光滑水平面上的木块,当子弹进入木块深度为x 时,木块相对水平面移动距离

2

x ,求木块获得的动能1k E ?和子弹损失的动能2k E ?之比。

答案

1.D 2.A 3. A 4. C 、D 5. C 6. A 7. A

7. 错解:J mv mv W F 32)44(22

1)21(2122202=+?=--+= 选D 诊断:错在认为动能有方向,向左的16J 动能与向右的16J 动能不同。实际上动能是标量,没有方向,且是恒正的一个量,由动能定理得:02121202=-=

?=mv mv E W k F 答案:A 8.3.75×105W 、2.5×104N 提示:选机车为研究对象,它受到的重力

mg 、支持力F 2、阻力F 1和牵引力F 的作用,受力如图,在机车速度从10m/s

增加到15m/s 的过程中,重力和支持力不做功,牵引力F 对机车做正功,

阻力对机车做负功根据动能定理可得:Pt-F 1s=ΔE K 注意到上述过程中的

末状态速度为最大速度,这时有F =F 1,故P =F 1v 2 ,联立上面两式解得:)

(2)(222122s t v v v v m P --==3.75×105

W ,01v P F ==2.5×104N 9. 解:小球由A 落到B 只有重力作用,由B 到C 受沙坑阻力f 、重力作用。在A 点动能为零,在C 动能为零,0)(=-+h f h H mg mg h

h H f += f 为重力的h H +1倍(大于重力) 10. 解析:子弹打入木块直到一起运动为止,子弹与木块间有 摩擦力设为f 。

设木块质量M ,末速为v ,动能22

1Mv E K =木 子弹质量为m ,飞行速度0v ,飞行时动能2021mv E K =

弹 对木块221Mv fS = ① 对子弹2202

121)(mv mv d S f -=+ ② ①代入②得2202220)(2

121212121v M m mv mv Mv mv fd +-=--= 等号右边就是子弹打入木块过程中系统动能损失,即为内能增加值。

2

1=fd fS 由能量守恒知220)(2121v M m fd mv ++= ∴ 2

32121220=-fd mv mv 子弹动能减少量、木块动能、增加的内能比为2:1:3 11. 解析:子弹受力如左图所示,由题知子弹的初速度为0v ,位移为d L s +=,阻力为f F 。

子弹射穿木块的过程由动能定理得 ()2022121mv mv d l F f -=+- 解得m d L F v v f )(220+-= C B

A

f H h m

g mg v 0F N

F f N

F ′F N F f

Mg

木块受力如右图所示,由题知木块的初速度为0,发生的位移L s =,f F 为动力,子弹

射穿木块的过程由动能定理得212

1Mv L F f = 解得M L F v f 21= 12. 解析:木块受力如图4所示,设斜面的长度为s 。

木块受到的摩擦力?==30cos mg F F N f μμN N 7.82310101.0=?

??= 木块从开始运动到静止由动能定理得030sin 2

=?--mgs s F s F f 解得N N mg F F f 4.117)10102

17.8(2)30sin (2=??+?=?+= 13. 解析:以汽车为研究对象,在水平方向受牵引力F 和阻力f F 的作用。因为汽车的功率恒定,汽车的速度小时牵引力大,速度大时牵引力小,所以,此过程牵引力为变力,汽车的运动也是变速运动。此题用动能定理求解非常方便。

由动能定理,可得21222

121mv mv W W f -=+ 又kmgs s F W f f -=-= 其中s m h km v /10/361==,h km v /542=s m /15=

解得kmgs v v m W +-=)(2

12122 J J 1001010402.0)1015(1042

13223????+-???= J 5103.3?=

动能定理内涵丰富,解决问题简洁、实用,是其他物理规律和定理无法比拟的,应熟练掌握。

14. 错解:设子弹在木块中运动时,受到木块摩擦阻力大小为f F ,则由动能定理:

对子弹:2k k k f E E E x F ?-=-=?-初末 即x F E f k ?=?2

对木块:12k f E x F ?= 所以21221=??

=??x F x F E E f f k k 诊断及正解:错在使用动能定理时,乱用参考系,没有统一确定。以地面为参考系,木块的位移为2x ,子弹的位移为x x x 2321=+ 故3123221=??

=??x F x F E E f f k k 子弹损失的动能大于木块获得的动能,这表明子弹损失的动能中一大部分已转化为克服阻力做功而产生的热,使子弹和木块构成的系统内能增加。

F F N F f mg

最新高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

最新高考物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案) 一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用 1.如图所示,半径为R =1 m ,内径很小的粗糙半圆管竖直放置,一直径略小于半圆管内径、质量为m =1 kg 的小球,在水平恒力F =250 17 N 的作用下由静止沿光滑水平面从A 点运动到B 点,A 、B 间的距离x = 17 5 m ,当小球运动到B 点时撤去外力F ,小球经半圆管道运动到最高点C ,此时球对外轨的压力F N =2.6mg ,然后垂直打在倾角为θ=45°的斜面上(g =10 m/s 2).求: (1)小球在B 点时的速度的大小; (2)小球在C 点时的速度的大小; (3)小球由B 到C 的过程中克服摩擦力做的功; (4)D 点距地面的高度. 【答案】(1)10 m/s (2)6 m/s (3)12 J (4)0.2 m 【解析】 【分析】 对AB 段,运用动能定理求小球在B 点的速度的大小;小球在C 点时,由重力和轨道对球的压力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求小球在C 点的速度的大小;小球由B 到C 的过程,运用动能定理求克服摩擦力做的功;小球离开C 点后做平抛运动,由平抛运动的规律和几何知识结合求D 点距地面的高度. 【详解】 (1)小球从A 到B 过程,由动能定理得:212 B Fx mv = 解得:v B =10 m/s (2)在C 点,由牛顿第二定律得mg +F N =2 c v m R 又据题有:F N =2.6mg 解得:v C =6 m/s. (3)由B 到C 的过程,由动能定理得:-mg ·2R -W f =22 1122 c B mv mv - 解得克服摩擦力做的功:W f =12 J (4)设小球从C 点到打在斜面上经历的时间为t ,D 点距地面的高度为h , 则在竖直方向上有:2R -h = 12 gt 2

动能定理应用及典型例题(整理好用)

动能定理及应用 动能定理 1、内容: ________________________________________________________________________________ 2、动能定理表达式:_____________________________________________________________________ 3、理解:①F合在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。 F合做正功时,物体动能增加;F合做负功时,物体动能减少。 ②动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系。 4、适用范围:适用于恒力、变力做功;适用于直线运动,也适用于曲线运动。 5、应用动能定理解题步骤: A、明确研究对象及研究过程 B进行受力分析和做功情况分析 C确定初末状态动能 D列方程、求解。 1、一辆5吨的载重汽车开上一段坡路,坡路上S=100m坡顶和坡底的高度差h=10m汽车山坡前的速度是10m/s, 上到坡顶时速度减为 5.0m/s。汽车受到的摩擦阻力时车重的0.05倍。求汽车的牵引力。 2、一小球从高出地面H米处,由静止自由下落,不计空气阻力,球落至地面后又深入沙坑h米后停止,求沙坑对 球的平均阻力是其重力的多少 倍。 3、质量为5 x 105kg的机车,以恒定的功率沿平直轨道行驶,在大 速度15m/s ?若阻力保持不变,求机车的功率和所受阻力的数值. 3min内行驶了1450m,其速度从10m/s增加到最 4、质量为M、厚度为d的方木块,静置在光滑的水平面上,如图所示,一子弹以初速度V。水平射穿木块,子弹 的 质量为m,木块对子弹的阻力为f且始终不变,在子弹射穿木块的过程中,木块发生的位移为L。求子弹射穿木块后,子弹和木块的速度各为多少? 5、如图所示,质量m=1kg的木块静止在高h=1.2m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数使木块产生位移S=3m时撤去,木块又滑行9=1m时飞出平台,求木块落地时速度的大小?"=0.2,用水平推力F=20N, 2 (空气阻力不计, g=10m/s ) 图6-3-1

(word完整版)高中物理动能定理经典计算题和答案

动能和动能定理经典试题 例1 一架喷气式飞机,质量m =5×103kg ,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3×102m 时,达到起飞的速度v =60m/s ,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k =0.02),求飞机受到的牵引力。 例2 将质量m=2kg 的一块石头从离地面H=2m 高处由静止开始释放,落入泥潭并陷入泥中h=5cm 深处,不计空气阻力,求泥对石头的平均阻力。(g 取10m/s 2) 例3 一质量为0.3㎏的弹性小球,在光滑的水平面上以6m/s 的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同,则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv 和碰撞过程中墙对小球做功的大小W 为( ) A .Δv=0 B. Δv =12m/s C. W=0 D. W=10.8J 例4 在h 高处,以初速度v 0向水平方向抛出一个小球,不计空气阻力,小球着地时速度大小为( ) A. gh v 20+ B. gh v 20- C. gh v 220+ D. gh v 220- 例5 一质量为 m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点。小球在水平拉力F 作用下,从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q 点,如图2-7-3所示,则拉力F 所做的功为( ) A. mgl cos θ B. mgl (1-cos θ) C. Fl cos θ D. Flsin θ 例6 如图所示,光滑水平面上,一小球在穿过O 孔的绳子的拉力 作用下沿一圆周匀速运动,当绳的拉力为F 时,圆周半径为R ,当绳的 拉力增大到8F 时,小球恰可沿半径为R /2的圆周匀速运动在上述增大 拉力的过程中,绳的拉力对球做的功为________. 例7 如图2-7-4所示,绷紧的传送带在电动机带动下,始终保持 v 0=2m/s 的速度匀速运行,传送带与水平地面的夹角θ=30°,现把一质量m =l0kg 的工件2-7-3 θ F O P Q l h H 2-7-2

动能定理典型例题附答案

1、如图所示,质量m=0.5kg的小球从距地面高H=5m处自由下落,到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆槽半径R=0.4m.小球到达槽最低点时的速率为10m/s,并继续滑槽壁运动直至槽左端边缘飞出,竖直上升,落下后恰好又沿槽壁运动直至从槽右端边缘飞出,竖直上升、落下,如此反复几次.设摩擦力大小恒定不变:(1)求小球第一次离槽上升的高度h.(2)小球最多能飞出槽外几次 (g取10m/s2) 2、如图所示,斜面倾角为θ,滑块质量为m,滑块与斜 面的动摩擦因数为μ,从距挡板为s0的位置以v0的速度 沿斜面向上滑行.设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦 力,且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变,斜面足 够长.求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s. 3、有一个竖直放置的圆形轨道,半径为R,由左右两部分组成。如图所示,右半部分AEB是光滑的,左半部分BFA 是粗糙的.现在最低点A给一个质量为m的小球一个水平向右的初速度,使小球沿轨道恰好运动到最高点B,小球在B 点又能沿BFA轨道回到点A,到达A点时对轨道的压力为4mg 1、求小球在A点的速度v0 2、求小球由BFA回到A点克服阻力做的功 4、如图所示,质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点,与O 点处于同一水平线上的P点处有一根光滑的细钉,已知OP = L/2,在A点给小球一个水平向左的初速度v ,发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B.则:(1)小球到达B点时的速率(2)若不计空气阻力,则初速度v0为多少 (3)若初速度v0=3gL,则在小球从A到B的过程中克服空气阻力做了多少功v0 E F R

5、如图所示,倾角θ=37°的斜面底端B 平滑连接着半径r =0.40m 的竖直光滑圆轨道。质量m =0.50kg 的小物块,从距地面h =2.7m 处沿斜面由静止开始下滑,小物块与斜面间的动摩擦因数μ=,求:(sin37°=,cos37°=,g =10m/s 2 ) (1)物块滑到斜面底端B 时的速度大小。 (2)物块运动到圆轨道的最高点A 时,对圆轨道的压力大小。 6、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,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,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为( ) 7\如图所示,AB 与CD 为两个对称斜面,其上部都足够长,下部 分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为1200, 半径R=2.0m,一个物体在离弧底E 高度为h=3.0m 处,以初速 度V 0=4m/s 沿斜面运动,若物体与两斜面的动摩擦因数均为μ =,则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多少路程(g=10m/s 2 ). 8、如图所示,在光滑四分之一圆弧轨道的顶端a 点,质量为m 的物块(可视为质点)由静止开始下滑,经圆弧最低点b 滑上粗糙水平面,圆弧轨道在b 点与水平轨道平滑相接,物块最终滑至c 点停止.若圆弧轨道半径为R ,物块与水平面间的动摩擦因数为μ, 则:1、物块滑到b 点时的速度为 2、物块滑到b 点时对b 点的压力是 3、c 点与b 点的距离为 θ A B O h A B C D O R E h

动能和动能定理,机械能守恒典型例题和练习(精品)

学习目标 1. 能够推导并理解动能定理知道动能定理的适用围 2. 理解和应用动能定理,掌握外力对物体所做的总功的计算,理解“代数和”的含义。 3. 确立运用动能定理分析解决具体问题的步骤与方法 类型一 .常规题型 例1. 用拉力F 使一个质量为m 的木箱由静止开始在水平冰道上移动了s ,拉力 F 跟 木 箱 前进的方向的夹角为,木箱与冰道间的动摩擦因数为,求木箱获得的速度αμ 例2. 质量为m 的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F 的作用从静止起通过位移s 时的动能为E1,当物体受水平力2F 作用,从静止开始通过相同位移s ,它的动能为E2,则: A. E2=E1 B. E2=2E1 C. E2>2E1 D. E1<E2<2E1 针对训练 材料相同的两个物体的质量分别为m1和m2,且m m 124=,当它们以相同的初动能在水平面上滑行,它们的滑行距离之比s s 12:和滑行时间之比 t t 12:分别是多少?(两物体与水平面的动摩擦因数相同)

类型二、应用动能定理简解多过程问题 例3:质量为m的物体放在动摩擦因数为μ的水平面上,在物体上施加水平力F 使物体由静止开始运动,经过位移S后撤去外力,物体还能运动多远? 例4、一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开始运动处的水平距离为S,如图2-7-6,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数μ. 2-7-6 针对训练2 将质量m=2kg的一块石头从离地面H=2m高处由静止开始释放,落入泥潭并陷入泥中h=5cm深处,不计空气阻力,求泥对石头的平均阻力。(g 取10m/s2)

高中物理动能定理典型练习题含答案.doc

动能定理典型练习题 典型例题讲解 1.下列说法正确的是( ) A 做直线运动的物体动能不变,做曲线运动的物体动能变化 B 物体的速度变化越大,物体的动能变化也越大 C 物体的速度变化越快,物体的动能变化也越快 D 物体的速率变化越大,物体的动能变化也越大 【解析】 对于给定的物体来说,只有在速度的大小(速率)发生变化时它的动能才改变,速度的变化是矢量,它完全可以只是由于速度方向的变化而引起.例如匀速圆周运动.速度变化的快慢是指加速度,加速度大小与速度大小之间无必然的联系. 【答案】D 2.物体由高出地面H 高处由静止自由落下,不考虑空气阻力,落至沙坑表面进入沙坑h 停止(如图5-3-4所示).求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力 的多少倍? 【解析】 选物体为研究对象, 先研究自由落体过程,只有重力做功,设物体质量为m ,落到沙坑表面时速 度为v ,根据动能定理有 02 12 -= mv mgH ① 再研究物体在沙坑中的运动过程,重力做正功,阻做负功,根据动能定理有 22 1 0mv Fh mgh -=- ② 由①②两式解得 h h H mg F += 另解:研究物体运动的全过程,根据动能定理有 000)(=-=-+Fh h H mg 解得h h H mg F += 3.如图5-3-5所示,物体沿一曲面从A 点无初速度滑下,滑至曲面的最低点B 时,下滑高度为5m ,若物体的质量为lkg ,到B 点时的速度为6m/s ,则在下滑过程中,物体克服阻力所做的功为多少?(g 取10m/s 2) 【解析】设物体克服摩擦力 图5-3-5 H h 图5-3-4

图5-3-6 图5-3-7 所做的功为W ,对物体由A 运动到B 用动能定理得 22 1mv W mgh = - J mv mgh W 32612 1 51012122=??-??=-= 即物体克服阻力所做的功为32J. 课后创新演练 1.一质量为1.0kg 的滑块,以4m/s 的初速度在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起一向右水平力作用于滑块,经过一段时间,滑块的速度方向变为向右,大小为4m/s ,则在这段时间内水平力所做的功为( A ) A .0 B .8J C .16J D .32J 2.两物体质量之比为1:3,它们距离地面高度之比也为1:3,让它们自由下落,它们落地时的动能之比为( C ) A .1:3 B .3:1 C .1:9 D .9:1 3.一个物体由静止沿长为L 的光滑斜面下滑当物体的速度达到末速度一半时,物体沿斜面下滑了( A ) A .4L B .L )12(- C .2L D .2 L 4.如图5-3-6所示,质量为M 的木块放在光滑的水平面上,质量为m 的子弹以速度v 0沿水平射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离L ,子弹进入木块的深度为s .若木块对子弹的阻力f 视为恒定,则下列关系式中正确的是( ACD ) A .fL =21Mv 2 B .f s =2 1mv 2 C .f s =21mv 02-21(M +m )v 2 D .f (L +s )=21mv 02-2 1mv 2 5.如图5-3-7所示,质量为m 的物体静放在水平光滑平台上,系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面以速度v 0向右匀速走动的人拉着,设人从地面上且从平台的 边缘开始向右行 至绳和水平方向 成30°角处,在此 过程中人所做的功 为( D ) A .mv 02/2 B .mv 02

动能定理经典试题

动能定理试题 1、 一架喷气式飞机,质量m =5×103kg ,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3×102m 时,达到起飞的速度v =60m/s ,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k =0.02),求飞机受到的牵引力。 2、 在h 高处,以初速度v 0向水平方向抛出一个小球,不计空气阻力,小球着地时速度大小为( ) A. gh v 20+ B. gh v 20- C. gh v 220+ D. gh v 220- 3、 一质量为 m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点。小球在水平拉力F 作用下,从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q 点,如图2-7-3所示,则拉力F 所做的功为( ) A. mgl cos θ B. mgl (1-cos θ) C. Fl cos θ D. Flsin θ 4、 如图所示,光滑水平面上,一小球在穿过O 孔的绳子的拉力作用下沿一圆周匀速运动,当绳的拉力为F 时,圆周半径为R ,当绳的拉力增大到8F 时,小球恰可沿半径为R /2的圆周匀速运动在上述增大拉力的过程中,绳的拉力对球做的功为________. 5、 如图2-7-4所示,绷紧的传送带在电动机带动下,始终保持v 0=2m/s 的速度匀速运行,传送带与水平地面的夹角θ=30°,现把一质量m =l0kg 的工件轻轻地放在传送带底端,由传送带传送至h =2m 的高处。已知工件与传送带间的动摩擦因数2 3=μ,g 取10m/s 2。 (1) 试通过计算分析工件在传送带上做怎样的运动? (2) 工件从传送带底端运动至h =2m 高处的过程中摩擦力对工件做了多少功?. 6、 如图4所示,AB 为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m ,BC 是水平轨道,长S=3m ,BC 处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m=1kg 的物体,自A 点从静止起下滑到C 点刚好停止。求物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功。 2-7-3 θ F O P Q l 2-7-4

动能定理典型基础例题

动能定理典型基础例题 应用动能定理解题的基本思路如下: ①确定研究对象及要研究的过程 ②分析物体的受力情况,明确各个力是做正功还是做负功,进而明确合外力的功 ③明确物体在始末状态的动能 ④根据动能定理列方程求解。 例1.质量M=×103 kg 的客机,从静止开始沿平直的跑道滑行,当滑行距离S=×lO 2 m 时,达到起飞速度ν=60m/s 。求: (1)起飞时飞机的动能多大 (2)若不计滑行过程中所受的阻力,则飞机受到的牵引力为多大 (3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为F=×103 N ,牵引力与第(2)问中求得的值相等,则要达到上述起飞速度,飞机的滑行距离应多大 ~ 例2.一人坐在雪橇上,从静止开始沿着高度为 15m 的斜坡滑下,到达底部时速度为10m/s 。人和雪橇的总质量为60kg ,下滑过程中克服阻力做的功。 例3.在离地面高为h 处竖直上抛一质量为m 的物块,抛出时的速度为v 0,当它落到地面时速度为v ,用g 表示重力加速度,则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于:( ) 例4.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,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 ,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为:( ) A . 4mgR B .3mgR C .2 mgR D .mgR 例5.如图所示,质量为m 的木块从高为h 、倾角为α的斜面顶端由静止滑下。到达斜面底端时与固定不动的、与斜面垂直的挡板相撞,撞后木块以与撞前相同大小的速度反向弹回,木块运动到 高 2 h 处速度变为零。求: (1)木块与斜面间的动摩擦因数 (2)木块第二次与挡板相撞时的速度 (3)木块从开始运动到最后静止,在斜面上运动的总路程 , 例6.质量m=的物块(可视为质点)在水平恒力F 作用下,从水平面上A 点由静止开始运动,运动一段距离撤去该力,物块继续滑行t=停在B 点,已知A 、B 两点间的距离s=,物块与水平面间的动摩擦因数μ=,求恒力F 多大。(g=10m/s 2 ) 1、在光滑水平地面上有一质量为20kg 的小车处于静止状态。用30牛水平方向的力推小车,经过多大距离小车才能达到3m/s 的速度。 2、汽车以15m/s 的速度在水平公路上行驶,刹车后经过20m 速度减小到5m/s ,已知汽车质量是,求刹车动力。(设汽车受到的其他阻力不计) 3、一个质量是的小球在离地5m 高处从静止开始下落,如果小球下落过程中所受的空气阻力是,求它落地时的速度。 4、一辆汽车沿着平直的道路行驶,遇有紧急情况而刹车,刹车后轮子只滑动不滚动,从刹车开始 到汽车停下来,汽车前进12m 。已知轮胎与路面之间的滑动摩擦系数为,求刹车前汽车的行驶速度。 5、一辆5吨的载重汽车开上一段坡路,坡路上S=100m ,坡顶和坡底的高度差h=10m ,汽车山坡前的速度是10m/s ,上到坡顶时速度减为s 。汽车受到的摩擦阻力时车重的倍。求汽车的牵引力。 6、质量为2kg 的物体,静止在倾角为30o 的斜面的底端,物体与斜面间的摩擦系数为,斜面长1m ,用30N 平行于斜面的力把物体推上斜面的顶端,求物体到达斜面顶端时的动能。 7、质量为的铅球从离沙坑面高处自由落下,落入沙坑后在沙中运动了后停止,求沙坑对铅球的平均阻力。 ^ h m

高考物理动能与动能定理试题(有答案和解析)含解析

高考物理动能与动能定理试题(有答案和解析)含解析 一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理 1.如图所示,在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段长度为,上面铺设特殊材料,小物块与其动摩擦因数为,轨道其它部分摩擦不计。水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于原长状态。可视为质点的质量的小物块从轨道右侧A点以初速度冲上轨道,通过圆形轨道,水平轨道后压缩弹簧,并被弹簧以原速率弹回,取,求: (1)弹簧获得的最大弹性势能; (2)小物块被弹簧第一次弹回经过圆轨道最低点时的动能; (3)当R满足什么条件时,小物块被弹簧第一次弹回圆轨道时能沿轨道运动而不会脱离轨道。 【答案】(1)10.5J(2)3J(3)0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m 【解析】 【详解】 (1)当弹簧被压缩到最短时,其弹性势能最大。从A到压缩弹簧至最短的过程中,由动 能定理得:?μmgl+W弹=0?m v02 由功能关系:W弹=-△E p=-E p 解得 E p=10.5J; (2)小物块从开始运动到第一次被弹回圆形轨道最低点的过程中,由动能定理得 ?2μmgl=E k?m v02 解得 E k=3J; (3)小物块第一次返回后进入圆形轨道的运动,有以下两种情况: ①小球能够绕圆轨道做完整的圆周运动,此时设小球最高点速度为v2,由动能定理得 ?2mgR=m v22?E k 小物块能够经过最高点的条件m≥mg,解得R≤0.12m ②小物块不能够绕圆轨道做圆周运动,为了不让其脱离轨道,小物块至多只能到达与圆心 等高的位置,即m v12≤mgR,解得R≥0.3m; 设第一次自A点经过圆形轨道最高点时,速度为v1,由动能定理得:

动能和动能定理考试试题教程文件

动能和动能定理考试 试题

姓名:考号: 动能和动能定理 高一物理统练 使用时间:2014-05-20 编辑人:王喜宏 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100分,考试时间45分钟。 第Ⅰ卷(选择题共70分) 一、选择题(本大题共14道小题,每小题5分,在每道小题中有一个或多个 选项正确,全部选对得5分,有选对但不全得3分,选错得0分) 1.水平地面上有一个重力为G的物体受一水平方向的恒力F的作用,由静止 开始无摩擦地运动,水平位移为s,则物体所具有的动能为() A.0 B.Gs C.Fs D.(G+F)s 2.当某物体动能不变时,下列说法正确的是() A.速度一定不变 B.机械能可能改变C.加速度可能不为零且不变D.物体所受的每一个 力做功都是零 3.A、B两物体的初动能相等,质量比为3:1,它们和水平地面间的动摩擦 因数相同,则它们在地面上开始滑动到停止的过程中,下面说法中正确的有() 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 A .经历的时间之比为1:3 B .经历的时间之比为3:1 C .通过的位移之比为1:3 D .通过的位移之比为3:1 4.两物体质量比为1∶4,速度比为4∶1,则两物体的动能比是( ) A.1∶1 B.1∶4 C. 2∶1 D. 4∶1 5.物体从高h 的斜面顶端A 由静止滑下,到斜面底端后又沿水平面运动到C 点而停止.要使这个物体从C 点沿原路返回到A ,则在C 点处物体应具有的速度大小至少是( ) A. B . C. D. 6.质量为m 的汽车发动机的功率恒为P ,摩擦阻力恒为f ,牵引力为F .汽车由静止开始,经过时间t 行驶了位移s 时,速度达到最大值v m ,对发动机 所做的功以下表述错误的是( ) A .Fs B .Pt C .fv m t D .221m mv +fs 7.如图所示,小车上有固定支架,支架上用细线拴一个小球,线长为l (小球可看作质点),小车与小球一起以速度v 0沿水平方向向左匀速运动。当小 车突然碰到矮墙后车立即停止运动,此后小球升高的最大高度可能是(线未被拉断)( ) A .大于 B .小于 g v 220 g v 220

动能定理典型例题

动能定理典型例题

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动能定理典型例题 【例题】 1、一架喷气式飞机,质量m=5.0×103kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s=5.3×102m,达到起飞速度v=60m/s,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k=0.02)。求飞机受到的牵引力。 2、在动摩擦因数为μ的粗糙水平面上,有一个物体的质量为m,初速度为V1,在与 运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移S,如图所示,试求物体的末速度V2。 拓展:若施加的力F变成斜向右下方且与水平方向成θ角,求物体的末速度V2 V滑上动摩擦因数为μ的粗糙水平面上,最后3、一个质量为m的物体以初速度 静止在水平面上,求物体在水平面上滑动的位移。

4、一质量为m的物体从距地面高h的光滑斜面上滑下,试求物体滑到斜面底端 的速度。 拓展1:若斜面变为光滑曲面,其它条件不变,则物体滑到斜面底端的速度是多少? 拓展2:若曲面是粗糙的,物体到达底端时的速度恰好为零,求这一过程中摩擦力做的功。 类型题 题型一:应用动能定理求解变力做功 1、一质量为m的小球,用长为L的轻绳悬挂于O点,小球在水平力F作用下,从平衡位置缓慢地移Q点如图所示,则此过程中力F所做的功为() A.mgLcos0 B.FLsinθ C.FLθ?D.(1cos). - mgLθ

2、如图所示,质量为m的物体静放在光滑的平台上,系在物体上的绳子跨过光 V向右匀速运动的人拉着,设人从地面上由平台的滑的定滑轮由地面上以速度 边缘向右行至绳与水平方向成30角处,在此过程中人所做的功为多少? 3、一个质量为m的小球拴在钢绳的一端,另一端用大小为F1的拉力作用,在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动(如图所示),今将力的大小改为F2,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2,小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功多大? 4、如图所示,AB为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m,BC是水平轨道,长S =3m,BC处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m=1kg的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。

高一物理动能、动能定理练习题

动能、动能定理练习 1、下列关于动能的说法中,正确的是( )A、动能的大小由物体的质量和速率决定,与物体的运动方向无关 B、物体以相同的速率分别做匀速直线运动和匀速圆周运动时,其动能不同.因为它在这两种情况下所受的合力不同、运动性质也不同 C、物体做平抛运动时,其动能在水平方向的分量不变,在竖直方向的分量增大 D、物体所受的合外力越大,其动能就越大 2、一质量为2kg的滑块,以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力.经过一段时间,滑块的速度方向变为向右,大小为4m/s.在这段时间里水平力做的功为( ) A、0 B、8J C、16J D、32J 3、质量不等但有相同动能的两物体,在动摩擦因数相同的水平地面上滑行直到停止,则( ) A、质量大的物体滑行距离小 B、它们滑行的距离一样大 C、质量大的物体滑行时间短 D、它们克服摩擦力所做的功一样多 4、一辆汽车从静止开始做加速直线运动,运动过程中汽车牵引力的功率保持恒定,所受的阻力不变,行驶2min速度达到10m/s.那么该列车在这段时间内行的距离( ) A、一定大于600m B、一定小于600m C、一定等于600m D、可能等于1200m 5、质量为1.0kg的物体,以某初速度在水平面上滑行,由于摩擦阻力的作用,其动能随位移变化的情况如下图所示,则下列判断正确的是(g=10m/s2)( ) A、物体与水平面间的动摩擦因数为0.30 B、物体与水平面间的动摩擦因数为0.25 C、物体滑行的总时间是2.0s D、物体滑行的总时间是4.0s 6、一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后,返回到斜面底端,已知小物块的初动能为E,它返回斜面底端的速度大小为υ,克服摩擦阻力做功为E/2.若小物块冲上斜面的初动能变为2E,则有( ) A、返回斜面底端的动能为E B、返回斜面底端时的动能为3E/2 C、返回斜面底端的速度大小为2υ D、返回斜面底端的速度大小为2υ 7、以初速度v0急速竖直上抛一个质量为m的小球,小球运动过程中所受阻力f大小不变,上升最大高度为h,则抛出过程中,人手对小球做的功() A. 1 20 2 mv B. mgh C. 1 20 2 mv mgh + D. mgh fh + 8、如图所示,AB为1/4圆弧轨道,BC为水平直轨道,圆弧的半径为R,BC的长度也是R,一质量为m的物 体,与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,当它由轨道顶端A从静止开始下落,恰好运动到C处停止,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为 A. 1 2 μmgR B. 1 2 mgR C. mgR D. () 1-μmgR 9、质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F的作用从静止起通过位移s时的动能为 E1,当物体受水平力2F作用,从静止开始通过相同位移s,它的动能为E2,则: A、E2=E1 B、E2=2E1 C、E2>2E1 D、E1<E2<2E1 10.质量为m,速度为V的子弹射入木块,能进入S米。若要射进3S深,子弹的初速度应为原来的(设子弹在木块中的阻力不变)( ) h/2 h 图5-17

【物理】物理动能定理的综合应用题20套(带答案)

【物理】物理动能定理的综合应用题20套(带答案) 一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用 1.北京老山自行车赛场采用的是250m 椭圆赛道,赛道宽度为7.6m 。赛道形如马鞍形,由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成,圆弧段倾角为45°(可以认为赛道直线段是水平的,圆弧段中线与直线段处于同一高度)。比赛用车采用最新材料制成,质量为9kg 。已知直线段赛道每条长80m ,圆弧段内侧半径为14.4m ,运动员质量为61kg 。求: (1)运动员在圆弧段内侧以12m/s 的速度骑行时,运动员和自行车整体的向心力为多大; (2)运动员在圆弧段内侧骑行时,若自行车所受的侧向摩擦力恰为零,则自行车对赛道的压力多大; (3)若运动员从直线段的中点出发,以恒定的动力92N 向前骑行,并恰好以12m/s 的速度进入圆弧段内侧赛道,求此过程中运动员和自行车克服阻力做的功。(只在赛道直线段给自行车施加动力)。 【答案】(1)700N;(2)2;(3)521J 【解析】 【分析】 【详解】 (1)运动员和自行车整体的向心力 F n =2(m)M v R + 解得 F n =700N (2)自行车所受支持力为 ()cos45N M m g F += ? 解得 F N 2N 根据牛顿第三定律可知 F 压=F N 2N (3)从出发点到进入内侧赛道运用动能定理可得

W F -W f 克+mgh = 212 mv W F =2 FL h = 1 cos 452 d o =1.9m W f 克=521J 2.在某电视台举办的冲关游戏中,AB 是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道,半径 R=1.6m ,BC 是长度为L 1=3m 的水平传送带,CD 是长度为L 2=3.6m 水平粗糙轨道,AB 、CD 轨道与传送带平滑连接,参赛者抱紧滑板从A 处由静止下滑,参赛者和滑板可视为质点,参赛者质量m=60kg ,滑板质量可忽略.已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为μ1=0.4、μ2=0.5,g 取10m/s 2.求: (1)参赛者运动到圆弧轨道B 处对轨道的压力; (2)若参赛者恰好能运动至D 点,求传送带运转速率及方向; (3)在第(2)问中,传送带由于传送参赛者多消耗的电能. 【答案】(1)1200N ,方向竖直向下(2)顺时针运转,v=6m/s (3)720J 【解析】 (1) 对参赛者:A 到B 过程,由动能定理 mgR(1-cos 60°)=12 m 2B v 解得v B =4m /s 在B 处,由牛顿第二定律 N B -mg =m 2B v R 解得N B =2mg =1 200N 根据牛顿第三定律:参赛者对轨道的压力 N′B =N B =1 200N ,方向竖直向下. (2) C 到D 过程,由动能定理 -μ2mgL 2=0- 12 m 2C v 解得v C =6m /s B 到 C 过程,由牛顿第二定律μ1mg =ma

高中物理动能定理的综合应用试题经典及解析

高中物理动能定理的综合应用试题经典及解析 一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用 1.一辆汽车发动机的额定功率P =200kW ,若其总质量为m =103kg ,在水平路面上行驶时,汽车以加速度a 1=5m/s 2从静止开始匀加速运动能够持续的最大时间为t 1=4s ,然后保持恒定的功率继续加速t 2=14s 达到最大速度。设汽车行驶过程中受到的阻力恒定,取g =10m/s 2.求: (1)汽车所能达到的最大速度; (2)汽车从启动至到达最大速度的过程中运动的位移。 【答案】(1)40m/s ;(2)480m 【解析】 【分析】 【详解】 (1)汽车匀加速结束时的速度 11120m /s v a t == 由P=Fv 可知,匀加速结束时汽车的牵引力 1 1F P v = =1×104N 由牛顿第二定律得 11F f ma -= 解得 f =5000N 汽车速度最大时做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可知, 此时汽车的牵引力 F=f =5000N 由P Fv =可知,汽车的最大速度: v=P P F f ==40m/s (2)汽车匀加速运动的位移 x 1= 1 140m 2 v t = 对汽车,由动能定理得 21121 02 F x Pt fs mv =--+ 解得 s =480m 2.如图甲所示,倾斜的传送带以恒定的速率逆时针运行.在t =0时刻,将质量为1.0 kg 的物块(可视为质点)无初速度地放在传送带的最上端A 点,经过1.0 s ,物块从最下端的B

点离开传送带.取沿传送带向下为速度的正方向,则物块的对地速度随时间变化的图象如图乙所示(g =10 m/s 2),求: (1)物块与传送带间的动摩擦因数; (2)物块从A 到B 的过程中,传送带对物块做的功. 【答案】(1) 3 5 (2) -3.75 J 【解析】 解:(1)由图象可知,物块在前0.5 s 的加速度为:21 11 a =8?m/s v t = 后0.5 s 的加速度为:222 22 2?/v v a m s t -= = 物块在前0.5 s 受到的滑动摩擦力沿传送带向下,由牛顿第二定律得: 1mgsin mgcos ma θμθ+= 物块在后0.5 s 受到的滑动摩擦力沿传送带向上,由牛顿第二定律得: 2mgsin mgcos ma θμθ-= 联立解得:3μ= (2)由v -t 图象面积意义可知,在前0.5 s ,物块对地位移为:11 12 v t x = 则摩擦力对物块做功:11· W mgcos x μθ= 在后0.5 s ,物块对地位移为:12 122 v v x t += 则摩擦力对物块做功22· W mgcos x μθ=- 所以传送带对物块做的总功:12W W W =+ 联立解得:W =-3.75 J 3.如图的竖直平面内,一小物块(视为质点)从H =10m 高处,由静止开始沿光滑弯曲轨道AB 进入半径R =4m 的光滑竖直圆环内侧,弯曲轨道AB 在B 点与圆环轨道平滑相接。之后物块沿CB 圆弧滑下,在B 点(无动量损失)进入右侧的粗糙水平面上压缩弹簧。已知物块的质量m =2kg ,与水平面间的动摩擦因数为0.2,弹簧自然状态下最左端D 点与B 点距离L =15m ,求:(g =10m/s 2)

高中物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高中物理动能定理的综合应用常见题型及答题技巧及练习题(含答案) 一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用 1.为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为θ=60°、长为L 1=23m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与长为L 2= 3 2 m 的水平轨道BC 相连,然后在C 处设计一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道上D 处,如图所示.现将一个小球从距A 点高为h =0.9m 的水平台面上以一定的初速度v 0水平弹出,到A 点时小球的速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小球与AB 和BC 间的动摩擦因数均为μ= 3 ,g 取10m/s 2. (1)求小球初速度v 0的大小; (2)求小球滑过C 点时的速率v C ; (3)要使小球不离开轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件? 【答案】(16m/s (2)6m/s (3)0

动能及动能定理典型例题剖析

动能和动能定理、重力势能·典型例题剖析例1一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,量得停止处对开始运动处的水平距离为S,如图8-27,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的摩擦因数相同.求摩擦因数μ. [思路点拨]以物体为研究对象,它从静止开始运动,最后又静止在平面上,考查全过程中物体的动能没有变化,即ΔEK=0,因此可以根据全过程中各力的合功与物体动能的变化上找出联系. [解题过程]设该面倾角为α,斜坡长为l,则物体沿斜面下滑时, 物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功,设平面上滑行距离为S2,则 对物体在全过程中应用动能定理:ΣW=ΔEk. mgl·sinα-μmgl·cosα-μmgS2=0 得h-μS1-μS2=0. 式中S1为斜面底端与物体初位置间的水平距离.故 [小结]本题中物体的滑行明显地可分为斜面与平面两个阶段,而且运动性质也显然分别为匀加速运动和匀减速运动.依据各阶段中动力学和运动学关系也可求解本题.比较上述两种研究问题的方法,不难显现动能定理解题的优越性.用动能定理解题,只需抓住始、末两状态动能变化,不必追究从始至末的过程中运动的细节,因此不仅适用于中间过程为匀变速的,同样适用于中间过程是变加速的.不仅适用于恒力作用下的问题,同样适用于变力作用的问题. 例2 质量为500t的机车以恒定的功率由静止出发,经5min行驶2.25km,速度达到最大值54km/h,设阻力恒定且取g=10m/s2.求:(1)机车的功率P=?(2)机车的速度为36km/h时机车的加速度a=? [思路点拨]因为机车的功率恒定,由公式P=Fv可知随着速度的增加,机车的牵引力必定逐渐减小,机车做变加速运动,虽然牵引力是变力,但由W=P·t可求出牵引力做功,由动能定理结合P=f·vm,可

高中物理动能与动能定理练习题及答案

高中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,圆弧轨道AB是在竖直平面内的1 4 圆周,B点离地面的高度h=0.8m,该处切 线是水平的,一质量为m=200g的小球(可视为质点)自A点由静止开始沿轨道下滑(不计小球与轨道间的摩擦及空气阻力),小球从B点水平飞出,最后落到水平地面上的D 点.已知小物块落地点D到C点的距离为x=4m,重力加速度为g=10m/s2.求: (1)圆弧轨道的半径 (2)小球滑到B点时对轨道的压力. 【答案】(1)圆弧轨道的半径是5m. (2)小球滑到B点时对轨道的压力为6N,方向竖直向下. 【解析】 (1)小球由B到D做平抛运动,有:h=1 2 gt2 x=v B t 解得: 10 410/ 220.8 B g v x m s h ==?= ? A到B过程,由动能定理得:mgR=1 2 mv B2-0 解得轨道半径R=5m (2)在B点,由向心力公式得: 2 B v N mg m R -= 解得:N=6N 根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力N=N=6N,方向竖直向下 点睛:解决本题的关键要分析小球的运动过程,把握每个过程和状态的物理规律,掌握圆周运动靠径向的合力提供向心力,运用运动的分解法进行研究平抛运动. 2.如图所示,在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段长度为,上面铺设特殊材料,小物块与其动摩擦因数为,轨道其它部分摩擦不计。水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于原长状态。可视为质点的质量的小物块从轨道右侧A点以初速度冲上轨道,通过圆形轨道,水平轨道

后压缩弹簧,并被弹簧以原速率弹回,取,求: (1)弹簧获得的最大弹性势能; (2)小物块被弹簧第一次弹回经过圆轨道最低点时的动能; (3)当R满足什么条件时,小物块被弹簧第一次弹回圆轨道时能沿轨道运动而不会脱离轨道。 【答案】(1)10.5J(2)3J(3)0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m 【解析】 【详解】 (1)当弹簧被压缩到最短时,其弹性势能最大。从A到压缩弹簧至最短的过程中,由动 能定理得:?μmgl+W弹=0?m v02 由功能关系:W弹=-△E p=-E p 解得 E p=10.5J; (2)小物块从开始运动到第一次被弹回圆形轨道最低点的过程中,由动能定理得 ?2μmgl=E k?m v02 解得 E k=3J; (3)小物块第一次返回后进入圆形轨道的运动,有以下两种情况: ①小球能够绕圆轨道做完整的圆周运动,此时设小球最高点速度为v2,由动能定理得 ?2mgR=m v22?E k 小物块能够经过最高点的条件m≥mg,解得R≤0.12m ②小物块不能够绕圆轨道做圆周运动,为了不让其脱离轨道,小物块至多只能到达与圆心 等高的位置,即m v12≤mgR,解得R≥0.3m; 设第一次自A点经过圆形轨道最高点时,速度为v1,由动能定理得: ?2mgR=m v12-m v02 且需要满足m≥mg,解得R≤0.72m, 综合以上考虑,R需要满足的条件为:0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m。 【点睛】 解决本题的关键是分析清楚小物块的运动情况,把握隐含的临界条件,运用动能定理时要注意灵活选择研究的过程。

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