2017动能及动能定理典型例题剖析.doc
高考必刷题物理动能与动能定理题及解析

高考必刷题物理动能与动能定理题及解析一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.某校兴趣小组制作了一个游戏装置,其简化模型如图所示,在 A 点用一弹射装置可 将静止的小滑块以 v 0水平速度弹射出去,沿水平直线轨道运动到 B 点后,进入半径 R =0.3m 的光滑竖直圆形轨道,运行一周后自 B 点向 C 点运动,C 点右侧有一陷阱,C 、D 两点的竖 直高度差 h =0.2m ,水平距离 s =0.6m ,水平轨道 AB 长为 L 1=1m ,BC 长为 L 2 =2.6m ,小滑块与 水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.5,重力加速度 g =10m/s 2.(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点,求小滑块在 A 点弹射出的速度大小; (2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出,求小滑块在 A 点弹射出的速度大小的范围. 【答案】(1)(2)5m/s≤v A ≤6m/s 和v A ≥【解析】 【分析】 【详解】(1)小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v ,由牛顿第二定律及机械能守恒定律由B 到最高点2211222B mv mgR mv =+ 由A 到B :解得A 点的速度为(2)若小滑块刚好停在C 处,则:解得A 点的速度为若小滑块停在BC 段,应满足3/4/A m s v m s ≤≤ 若小滑块能通过C 点并恰好越过壕沟,则有212h gt =c s v t =解得所以初速度的范围为3/4/A m s v m s ≤≤和5/A v m s ≥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2m/s v =的速度顺时针匀速转动,倾角37θ=︒。
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78μ=,所运送的每个工件完全相同且质量2kg m =。
传送带长度为6m =L ,不计空气阻力。
高中物理动能与动能定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

【分析】
【详解】
(1)由图线2得知,小球的速度先增大,后减小.根据库仑定律得知,小球所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零.
(2)由线1可得:
EP=mgh=mgssinθ
斜率:
高中物理动能与动能定理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与动能定理
1.如图所示,固定的粗糙弧形轨道下端B点水平,上端A与B点的高度差为h1=0.3 m,倾斜传送带与水平方向的夹角为θ=37°,传送带的上端C点到B点的高度差为h2=0.1125m(传送带传动轮的大小可忽略不计).一质量为m=1 kg的滑块(可看作质点)从轨道的A点由静止滑下,然后从B点抛出,恰好以平行于传送带的速度从C点落到传送带上,传送带逆时针传动,速度大小为v=0.5 m/s,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.8,且传送带足够长,滑块运动过程中空气阻力忽略不计,g=10 m/s2,试求:
;
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.
所以
B到C根据动能定理有
高考物理动能与动能定理解题技巧分析及练习题(含答案)及解析

高考物理动能与动能定理解题技巧分析及练习题(含答案)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−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≤0.12m②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 v 12-m v 02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。
高考物理动能与动能定理试题经典及解析

(2)如果传送带保持不动,玩具滑车到达传送带右端轮子最高点时的速度和落水点位置。
(3)如果传送带是在以某一速度匀速运动的(右端轮子顺时针转),试讨论玩具滑车落水点与传送带速度大小之间的关系。
【答案】(1)80N;(2)6m/s,6m;(3)见解析。
【解析】
【详解】
【点睛】
经典力学问题一般先对物体进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。
2.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:
高考物理动能与动能定理试题经典及解析
一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理
1.如图所示,半径R=0.5 m的光滑圆弧轨道的左端A与圆心O等高,B为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道的右端C与一倾角θ=37°的粗糙斜面相切。一质量m=1kg的小滑块从A点正上方h=1 m处的P点由静止自由下落。已知滑块与粗糙斜面间的动摩擦因数μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2。
【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。
高考物理动能与动能定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析

高考物理动能与动能定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)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,质量m =3kg 的小物块以初速度秽v 0=4m/s 水平向右抛出,恰好从A 点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。
圆弧轨道的半径为R = 3.75m ,B 点是圆弧轨道的最低点,圆弧轨道与水平轨道BD 平滑连接,A 与圆心D 的连线与竖直方向成37︒角,MN 是一段粗糙的水平轨道,小物块与MN 间的动摩擦因数μ=0.1,轨道其他部分光滑。
最右侧是一个半径为r =0.4m 的半圆弧轨道,C 点是圆弧轨道的最高点,半圆弧轨道与水平轨道BD 在D 点平滑连接。
已知重力加速度g =10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求小物块经过B 点时对轨道的压力大小;(2)若MN 的长度为L 0=6m ,求小物块通过C 点时对轨道的压力大小; (3)若小物块恰好能通过C 点,求MN 的长度L 。
【答案】(1)62N (2)60N (3)10m 【解析】 【详解】(1)物块做平抛运动到A 点时,根据平抛运动的规律有:0cos37A v v ==︒ 解得:04m /5m /cos370.8A v v s s ===︒小物块经过A 点运动到B 点,根据机械能守恒定律有:()2211cos3722A B mv mg R R mv +-︒= 小物块经过B 点时,有:2BNB v F mg m R-= 解得:()232cos3762N BNBv F mg m R=-︒+=根据牛顿第三定律,小物块对轨道的压力大小是62N (2)小物块由B 点运动到C 点,根据动能定理有:22011222C B mgL mg r mv mv μ--⋅=- 在C 点,由牛顿第二定律得:2CNC v F mg m r+=代入数据解得:60N NC F =根据牛顿第三定律,小物块通过C 点时对轨道的压力大小是60N(3)小物块刚好能通过C 点时,根据22Cv mg m r=解得:2100.4m /2m /C v gr s s ==⨯=小物块从B 点运动到C 点的过程,根据动能定理有:22211222C B mgL mg r mv mv μ--⋅=- 代入数据解得:L =10m2.如图所示,不可伸长的细线跨过同一高度处的两个光滑定滑轮连接着两个物体A 和B ,A 、B 质量均为m 。
动能和动能定理,机械能守恒典型例题和练习

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X 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,假设物体受水平力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,从静止开始通过一样位移s ,它的动能为E2,如此:A. E2=E1B. E2=2E1C. E2>2E1D. E1<E2<2E1针对训练 材料一样的两个物体的质量分别为m1和m2,且m m 124=,当它们以一样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一样〕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一样.求动摩擦因数μ.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〕针对训练3 质量为m 的球由距地面高为h 处无初速下落,运动过程中空气阻力恒为重力的0.2倍,球与地面碰撞时无能量损失而向上弹起,球停止后通过的总路程是多少?类型三、应用动能定理求变力的功例5. 质量为m 的小球被系在轻绳的一端,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。
高考物理动能定理理解经典题型分析

1、动能定理的理解【例题解析】物体在合外力作用下做直线运动的v -t 图象如图所示.下列表述正确的是( )A .在0~1 s 内,合外力做正功B .在0~2 s 内,合外力总是做负功C .在1~2 s 内,合外力不做功D .在0~3 s 内,合外力总是做正功 【答案】A【例题解析】(多选)如图所示,A 、B 质量相等,它们与地面间的动摩擦因数也相等,且F A = F B ,如果A 、B 由静止开始运动相同的距离,那么: ( ) A .F A 对A 做的功与F B 对B 做的功相同B .F A 对A 做功的平均功率大于F B 对B 做功的平均功率C .到终点时物体A 获得的动能大于物体B 获得的动能D .到终点时物体A 获得的动能小于物体B 获得的动能【答案】ABC 【解析】由题意可知,A 、B 水平方向上运动的距离相等,且F 1=F 2,根据W=FLcosα可知,F 1、F 2做的功相同,故A 正确;由牛顿第二定律可知,F 1cosα-μ(mg-F 1sinα)=ma A ;F 2cosα-μ(mg+F 2sinα)=ma B ;因为F 1=F 2,可知a A >a B ,在相同距离内t A <t B ,又两力做功相同,由WP t可知:P A >P B ,故B 正确;受力分析可知A 受到的摩擦力f 1=μ(mg-F 1sinα)小于B 受到的摩擦力f 2=μ(mg+F 2sinα),根据动能定理可知:对A :W 合A =F 1cosα-μ(mg-F 1sinα)]L 对B :W 合B =F 2cosα-μ(mg+F 2sinα)]L ;即W 合A >W 合B ,可知A 获得的动能大于B 获得的动能,故C 正确,D 错误;【例题解析】(单选)如图所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB 、BC 两段,且1.5AB =BC 。
小物块P (可视为质点)与AB 、BC 两段斜面之间的动摩擦因数分别为μ1、μ2。
动能定理经典例题

态变化。
动能定理应用
根据动能定理列方程,求解未知量 。注意选择正方向,判断各力做功 的正负。
验证结果
将求解结果代入原方程进行验证, 确保结果正确无误。同时,可以进 一步分析结果的物理意义,加深对 问题的理解。
02
典型例题解析
例题一:光滑斜面滑块问题
问题描述
一滑块从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,求滑块滑到底端时的速度。
解题思路
根据动能定理,滑块在下滑过程中只有重力做功,因此重力势能的减少等于动 能的增加。设滑块的质量为$m$,斜面的高度为$h$,则$mgh = frac{1}{2}mv^2$,解得$v = sqrt{2gh}$。
例题二:弹簧振子问题
例题四:变力做功问题
问题描述
一物体在变力作用下做直线运动,求变力对物体做的功。
解题思路
根据动能定理,变力对物体做的功等于物体动能的增加量。 设物体的质量为$m$,初速度为$v_0$,末速度为$v$,变力 对物体做的功为$W$,则有$frac{1}{2}mv^2 frac{1}{2}mv_0^2 = W$,解得$W = frac{1}{2}mv^2 frac{1}{2}mv_0^2$。
向。
求解合力大小
02
已知物体动能变化和位移,可求解物体所受合外力的大小。
分析多力作用下的物体运动
03
对于受多个力作用的物体,可以通过动能定理分析各力对物体
运动的影响。
04
解题技巧与注意事项
选择合适的研究对象
隔离法
将复杂系统中的某个物体或某个过程 隔离出来作为研究对象,使问题简化 。
整体法
将几个物体视为一个整体作为研究对 象,适用于物体间相互作用力为内力 的情况。
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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
求出36km/h时的牵引力,再根据牛顿第二定律求出机车的加速度a.
[解题过程](1)以机车为研究对象,机车从静止出发至达速度最大值过程,根据ΣW=ΔEk,有
当机车达到最大速度时,F=f.所以
当机车速度v=36km/h时机车的牵引力
根据ΣF=ma可得机车v=36km/h时的加速度
[小结]机车以恒定功率起动,直到最大速度,属于变力做功的问
由于速度增大导致加速度减小,汽车做加速度逐渐减小而速度逐渐变大的变加速运动.此类问题应用牛顿第二定律求解,在中学物理范围内是无法求解的.但应用动能定理求解变力做功,进而求解相关物理量是一种简捷优化的解题思路与方法.
例3 一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体,如图8-28所示:绳的P端拴在车后的挂钩上,Q端拴在物体上,设绳的总长不变;绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时,车在A点,左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的,左侧绳绳长为H.提升时,车加速向左运动,沿水平方向从A经过B驶向C.设A到B的距离也为H,车经过B点时的速度为vB.求车由A移到B的过程中,绳Q端的拉力对物体做的功?
[思路点拨]汽车从A到B把物体提升的过程中,物体只受到拉力和重力的作用,根据物体速度的变化和上升的高度,特别是汽车运动速度vB与物体上升过程中的瞬时速度关系,应用动能定理即可求解.
[解题过程]以物体为研究对象,开始动能Ek1=0,随着车的加速拖动,重物上升,同时速度在不断增加.当车运动至B点时,左边的绳与水平面所成角θ=45°,设物体已从井底上升高度h,此时物体速度为vQ,即为收绳的速度,它等于车速沿绳子方向的一个分量,如图8-29
[小结]此题需明确:速度分解跟力的分解相似,两个分速度方向应根据运动的实际效果确定.车子向左运动时,绳端(P)除了有沿绳子方向的分运动外(每一瞬间绳均处于张紧的状态),还参与了绕定滑轮O的转动分运动(绳与竖直方向的夹角不断变化),因此还应该有一个绕O点转动的分速度,这个分速度垂直于绳长的方向.所以车子运动到B点时的速度分解如图8-29所示,有vQ=vB1=vBcosθ=vBcos45°.
例4在光滑水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32J,则在整个过程中,恒力甲做的功和恒力乙做的功各等于多少?
[思路点拨]由题意:物体先做匀加速运动,后做匀减速运动回到原处.整个过程中的位移为零,根据牛顿第二定律和运动学公式,即可确定两个力的大小关系,然后根据全过
程中两个力做功和动能的变化即可得解.
[解题过程]物体从静止受水平恒力F甲作用,做匀加速运动,经过一段时间t后的速度为
经时间t后回到原处,前后两段时间内的位移大小相等,方向相反,所以
因此F乙=3F甲.
设在F甲作用下物体的位移为S,对全过程应用动能定理F甲·S+F乙·S=ΔEk,代入F乙=3F 甲,F甲·S+3F甲·S=ΔEk,所以恒力甲和乙做的功分别为
[小结]本题属多阶段物理过程求功问题,运动往复性的不同阶段有不同的恒力作用,运用功能定理从整体上考证功能转换比从力和运动关系去研究要简便.当然此题也可根据两个力作用时间相同、两个物理过程中的位移大小相等,由平均速度的大小相等找出两者末速度的关系求解;也可以利用v-t图线更直观地得到启发,根据图线上下方与t轴间的面积相等求两段加速度之比,进而求解.
例5 如图8-30所示,长为L,质量为m1的木板A置于光滑水平面上,在A板上表面左端有一质量为m2的物块B,B与A的摩擦因数为μ,A和B一起以相同的速度v 向右运动,在A与竖直墙壁碰撞过程中无机械能损失,要使B一直不从A上掉下来,v 必须满足什么条件(用m1、m2、L、μ表示)?倘若V0已知,木板B的长度L应满足什么条件(用m1、m2、V0、μ表示)?
[思路点拨]A和墙壁碰撞后,A以大小为v的速度向左运动,B仍以原速向右运动.以后的运动过程有三种可能:(1)若m1>m2,则m1和m2最后以某一共同速度向左运动;
(2)若m1=m2,则A、B最后都停在水平面上,但不可能与墙壁发生第二次碰撞;(3)若m1<m2,则A将多次和墙壁碰撞、最后停在靠近墙壁处.
[解题过程]若m1>m2,碰撞后的总动量方向向左,以向左为正方向,系统Δp=0,
m1v-m2v=(m1+m2)v′,
若相对静止时B刚好在A板右端,则系统总机械能损失应为μm2gL,则功能关系为
若V0已知,则板长L应满足
若m1=m2,碰撞后系统总动量为零,最后都静止在水平面上,设静止时B在A的右端,则
若m1<m2,则A与墙壁将发生多次碰撞,每次碰撞后总动量方向都向右,而B相对于A 始终向右运动,设最后A静止在靠近墙壁处,B静止在A的右端,则有
[小结]在有些用字母表示已知物理量的题目中,物理过程往往随着已知量的不同取值范围而改变.对于这类题目,通常是将物理量的取值分成几个范围来讨论,分别在各个范围内求解.如本题中,由于m1和m2的大小关系没有确定,在解题时必须对可能发生的物理过程进行讨论,分别得出结果.。