高考物理精做16动能定理的应用大题精做新人教版116Word文件下载.docx
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根据动能定理
解得
【名师点睛】本题的重点的C恰好降落到地面时,B物体受力的临界状态的分析,此为解决第二问的关键,也是本题分析的难点。
2.(2017·
新课标全国Ⅰ卷)一质量为8.00×
104kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。
飞船在离地面高度1.60×
105m处以7.50×
103m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面。
取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8m/s2。
(结果保留2位有效数字)
(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;
(2)求飞船从离地面高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。
(1)
(1)4.0×
108J2.4×
1012J
(2)9.7×
108J
(2)飞船在高度h'
=600m处的机械能为⑤
由功能原理得⑥
式中,W是飞船从高度600m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。
由②⑤⑥式和题给数据得
W=9.7×
108J⑦
【名师点睛】本题主要考查机械能及动能定理,注意零势面的选择及第
(2)问中要求的是克服阻力做功。
3.(2016·
天津卷)我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。
如图所示,质量m=60kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6m/s2匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度vB=24m/s,A与B的竖直高度差H=48m。
为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。
助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=–1530J,取g=10m/s2。
(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小;
(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。
(1)144N
(2)12.5m
【名师点睛】此题是力学综合题,主要考查动能定理及牛顿第二定律的应用;
解题的关键是搞清运动员运动的物理过程,分析其受力情况,然后选择合适的物理规律列出方程求解;
注意第
(1)问中斜面的长度和倾角未知,需设出其中一个物理量。
4.(2016·
浙江卷)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示。
P是一个微粒源,能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒。
高度为h的探测屏AB竖直放置,离P点的水平距离为L,上端A与P点的高度差也为h。
(1)若微粒打在探测屏AB的中点,求微粒在空中飞行的时间;
(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围;
(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等,求L与h的关系。
(1)打在中点的微粒①
②
(2)打在B点的微粒;
③
④
同理,打在A点的微粒初速度⑤
微粒初速度范围⑥
(3)由能量关系⑦
代入④、⑤式⑧
【名师点睛】此题是对平抛运动的考查;
主要是掌握平抛运动的处理方法,在水平方向是匀速运动,在竖直方向是自由落体运动;
解题时注意找到临界点;
此题难度不算大,意在考查学生对物理基本方法的掌握情况。
5.(2016·
上海卷)风洞是研究空气动力学的实验设备。
如图,将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=3.2m处,杆上套一质量m=3kg,可沿杆滑动的小球。
将小球所受的风力调节为F=15N,方向水平向左。
小球以初速度v0=8m/s向右离开杆端,假设小球所受风力不变,取g=10m/s2。
(1)小球落地所需时间和离开杆端的水平距离;
(2)小球落地时的动能。
(3)小球离开杆端后经过多少时间动能为78J?
(1)4.8m
(2)120J(3)0.24s
(1)小球在竖直方向做自由落体运动,运动时间为
小球在水平方向做匀减速运动,加速度
水平位移
【名师点睛】首先分析出小球的运动情况,竖直方向自由落体运动,水平方向匀减速直线运动,根据运动情况计算小球运动时间和水平位移;
通过动能定理计算小球落地动能;
通过动能定理和运动学关系计算时间。
6.(2016·
新课标全国Ⅰ卷)如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°
的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直平面内。
质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高点到达F点,AF=4R,已知P与直轨道间的动摩擦因数,重力加速度大小为g。
(取)
(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。
(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。
(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。
已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。
G点在C点左下方,与C点水平相距、竖直相距R,求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。
(1)
(2)(3)
(1)根据题意知,B、C之间的距离l为l=7R–2R①
设P到达B点时的速度为vB,由动能定理得②
式中θ=37°
,联立①②式并由题给条件得③
(3)设改变后P的质量为m1。
D点与G点的水平距离x1和竖直距离y1分别为⑨
⑩
式中,已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实。
设P在D点的速度为vD,由D点运动到G点的时间为t。
由平抛运动公式有
⑪
x1=vDt⑫
联立⑨⑩⑪⑫式得⑬
设P在C点速度的大小为vC。
在P由C运动到D的过程中机械能守恒,有
⑭
P由E点运动到C点的过程中,同理,由动能定理有
⑮
联立⑦⑧⑬⑭⑮式得⑯
【名师点睛】本题主要考查了动能定理、平抛运动、弹性势能。
此题要求熟练掌握平抛运动、动能定理、弹性势能等规律,包含知识点多、过程多,难度较大;
解题时要仔细分析物理过程,挖掘题目的隐含条件,灵活选取物理公式列出方程解答;
此题意在考查考生综合分析问题的能力。
7.(2015·
山东卷)如图甲所示,物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。
物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为l。
开始时物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。
现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60o角,如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;
再将小球由静止释放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍。
不计滑轮的大小和摩擦,重力加速度的大小为g。
(1)物块的质量;
(2)从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服阻力所做的功。
(1)3m
(2)0.1mgl
(1)设物块质量为M,开始时,设压力传感器读数F0,则F0+mg=Mg
当小球被抬高60°
角时,则对小球根据力的平行四边形法则可得:
T=mgcos60°
此时对物块:
1.25F0+T=Mg;
解得:
M=3m;
F0=2mg
(2)当小球摆到最低点时,对物块:
0.6F0+T1=Mg
对小球:
对小球摆到最低点的过程,根据动能定理可知:
,
联立解得:
Wf=0.1mgl
8.(2015·
浙江卷)如图所示,用一块长L1=1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面,桌面高H=0.8m,长L2=15m。
斜面与水平桌面的倾角可在0~60°
间调节后固定。
将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放,物块与斜面间的动摩擦因数,物块与桌面间的动摩擦因数,忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。
(重力加速度g取10m/s2;
最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)求角增大到多少时,物块能从斜面开始下滑;
(用正切值表示)
(2)当增大到37°
时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌面间的动摩擦因数;
(已知sin37°
=0.6,cos37°
=0.8)
(3)继续增大角,发现=53°
时物块落地点与墙面的距离最大,求此最大距离。
(1)
(2)(3)
(3)由动能定理可得⑥
代入数据得v=1m/s⑦
,t=0.4s⑧
x1=0.4m⑨
9.(2015·
广东卷)如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m,物块A以v0=6m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A、B的质量均为m=1kg(重力加速度g取10m/s2;
A、B视为质点,碰撞时间极短)。
(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F;
(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;
(3)求碰后AB滑至第n个(n<
k)光滑段上的速度vn与n的关系式。
【答案】⑴v=4m/sF=22N⑵k=45vn=m/s(其中n=1、2、3、·
·
、44)
(2)根据机械能守恒定律可知,物块A与物块B碰撞前瞬间的速度为v0,设碰后A、B瞬间一起运动的速度为v0′,根据动量守恒定律有:
mv0=2mv0′
v0′==3m/s
设物块A与物块B整体在粗糙段上滑行的总路程为s,根据动能定理有:
–2μmgs=0–
s==4.5m
所以物块A与物块B整体在粗糙段上滑行的总路程为每段粗糙直轨道长度的=45倍,即k=45
(3)物块A与物块B整体在每段粗糙直轨道上做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律可知,其加速度为:
a==–μg=–1m/s2
由题意可知AB滑至第n个(n<
k)光滑段时,先前已经滑过n个粗糙段,根据匀变速直线运动速度–位移关系式有:
2naL=–
vn==m/s(其中n=1、2、3、·
10.如图所示为S形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆连接而成的,圆半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,弹射装置将一个小球(可视为质点)从a点水平射向b点并进入轨道,经过轨道后从p点水平抛出,已知小球与地面ab段间的动摩擦因数μ=0.2,不计其他机械能损失,ab段长L=1.25m,圆的半径R=0.1m,小球质量m=0.01kg,轨道质量为M=0.15kg,g=10m/s2,求:
(1)若v0=5m/s,小球从p点抛出后的水平射程;
(2)若v0=5m/s,小球经过轨道的最高点时,管道对小球作用力的大小和方向;
(3)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当v0至少为多大时,轨道对地面的压力为零。
(1)x=0.4m
(2)F=1.1N,方向竖直向下(3)v0=5m/s
【
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