高考物理动能与动能定理题20套(带答案)及解析.docVIP

高考物理动能与动能定理题20套(带答案)及解析 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?mv02 由功能关系：W弹=-△Ep=-Ep 解得 Ep=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＝Ek?mv02 解得 Ek=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＝mv22?Ek 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mv12≤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＝mv12-mv02 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。 2．如图所示，两物块A、B并排静置于高h=0.80m的光滑水平桌面上，物块的质量均为M=0.60kg．一颗质量m=0.10kg的子弹C以v0=100m/s的水平速度从左面射入A，子弹射穿A后接着射入B并留在B中，此时A、B都没有离开桌面．已知物块A的长度为0.27m，A离开桌面后，落地点到桌边的水平距离s=2.0m．设子弹在物块A、B 中穿行时受到的阻力大小相等，g取10m/s2．(平抛过程中物块看成质点)求： （1）物块A和物块B离开桌面时速度的大小分别是多少； （2）子弹在物块B中打入的深度； （3）若使子弹在物块B中穿行时物块B未离开桌面，则物块B到桌边的最小初始距离． 【答案】（1）5m/s；10m/s；（2）（3） 【解析】 【分析】 【详解】 试题分析：(1)子弹射穿物块A后，A以速度vA沿桌面水平向右匀速运动，离开桌面后做平抛运 动： 解得：t=0.40s A离开桌边的速度，解得：vA=5.0m/s 设子弹射入物块B后，子弹与B的共同速度为vB，子弹与两物块作用过程系统动量守恒： B离开桌边的速度vB=10m/s （2）设子弹离开A时的速度为，子弹与物块A作用过程系统动量守恒： v1=40m/s 子弹在物块B中穿行的过程中，由能量守恒 ① 子弹在物块A中穿行的过程中，由能量守恒 ② 由①②解得m （3）子弹在物块A中穿行过程中，物块A在水平桌面上的位移为s1，由动能定理： ③ 子弹在物块B中穿行过程中，物块B在水平桌面上的位移为s2，由动能定理 ④ 由②③④解得物块B到桌边的最小距离为：， 解得： 考点：平抛运动；动量守恒定律；能量守恒定律． 3．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，