2022年高三物理一轮复习动能定理 .pdf

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1、学习必备欢迎下载高三物理一轮复习：动能定理（多过程）1.如图 5212 所示， AB 是倾角为的粗糙直轨道，BCD 是光滑的圆弧轨道，AB 恰好在B 点与圆弧相切， 圆弧的半径为R.一个质量为m 的物体 (可以看作质点)从直轨道上的P 点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动已知P 点与圆弧的圆心 O 等高，物体与轨道AB 间的动摩擦因数为 .求：(1)物体做往返运动的整个过程中在AB 轨道上通过的总路程；(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E 时，对圆弧轨道的压力；(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D， 释放点距 B点的距离 L应满足什么条件解析： (1)因为摩擦始终对物体做负功，所以

2、物体最终在圆心角为2的圆弧上往复运动对整体过程由动能定理得：mgR cos mg cos s0，所以总路程为sR. ( 2) 对BE 过程 mgR(1cos )12mv2EFNmgmv2ER由 得对轨道压力：FN(32cos )mg. (3)设物体刚好到D 点，则 mgmv2DR对全过程由动能定理得：mgLsin mg cos LmgR(1cos )12mv2D由 得应满足条件：L 32cos 2(sin cos ) R. 答案： (1)R(2)(32cos )mg(3)32cos 2(sin cos ) R2在 20XX 年四川汶川大地震抗震救灾活动中，为转移被困群众动用了直升飞机设被救人员

3、的质量m80 kg，所用吊绳的拉力最大值Fm1 200 N，所用电动机的最大输出功率为Pm12 kW ，为尽快吊起被困群众，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，而后电动机又以最大功率工作，被救人员上升h90 m 时恰好达到最大速度(g 取10 m/s2)，试求：(1)被救人员刚到达机舱时的速度；(2)这一过程所用的时间解析： (1)第一阶段绳以最大拉力拉着被救人员匀加速上升，当电动机达到最大功率时，功率保持不变，被救人员变加速上升，速度增大，拉力减小，当拉力与重力相等时速度达到最大由PmFTvmmgvm得 vmPmmg121038010m/s15 m/s (2)a1Fmmg

4、m1 200801080m/s2 5 m/s2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页学习必备欢迎下载匀加速阶段的末速度v1PmFm121031 200m/s 10 m/s，时间 t1v1a1105s2 s 上升的高度h1v12t11022 m10 m 对于以最大功率上升过程，由动能定理得：Pmt2mg(hh1)12mv2m12mv21代入数据解得t25.75 s，所以此过程所用总时间为t t1t2(25.75) s7.75 s. 答案： (1)15 m/s(2)7.75 s 3.如图 5218 所示，质量m0.5 kg

5、的小球从距离地面高H5 m 处自由下落，到达地面时恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动，半圆形槽的半径R0.4 m，小球到达槽最低点时速率恰好为10 m/s， 并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出且沿竖直方向上升、下落，如此反复几次，设摩擦力大小恒定不变，取g10 m/s2，求：(1)小球第一次飞出半圆形槽上升到距水平地面的高度h 为多少？(2)小球最多能飞出槽外几次？解析： (1)在小球下落到最低点的过程中，设小球克服摩擦力做功为Wf，由动能定理得：mg(HR)Wf12mv20 从小球下落到第一次飞出半圆形槽上升到距水平地面h 高度的过程中，由动能定理得mg(Hh)2Wf00 联立解得： hv2

6、gH2R10210m5 m20.4 m4.2 m. (2)设小球最多能飞出槽外n 次，则由动能定理得：mgH2nWf 00 解得： nmgH2WfmgH2 mg(HR)12mv2gH2g(HR) v26.25 故小球最多能飞出槽外6 次答案： (1)4.2 m(2)6 次4如图 5219 甲所示， 一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD 和光滑圆轨道DCE 组成，AD 与 DCE 相切于 D 点， C 为圆轨道的最低点，将一小物块置于轨道ADC 上离地面高为H 处由静止下滑， 用力传感器测出其经过C 点时对轨道的压力FN，改变 H 的大小，可测出相应的 FN的大小， FN随 H 的变化关系如图乙折线

7、 PQI 所示 (PQ 与 QI 两直线相连接于Q点)，QI 反向延长交纵轴于F 点(0,5.8 N) ，重力加速度g 取 10 m/s2，求：(1)小物块的质量m；(2)圆轨道的半径及轨道DC 所对应的圆心角 .(可用角度的三角函数值表示) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页学习必备欢迎下载(3)小物块与斜面AD 间的动摩擦因数 . 解析： (1)如果物块只在圆轨道上运动，则由动能定理得mgH12mv2解得 v2gH；由向心力公式FNmgmv2R，得 FNmv2Rmg2mgRH mg；结合 PQ 曲线可知mg5 得

8、 m0.5 kg. (2)由图象可知2mgR10 得 R1 m显然当H0.2 m 对应图中的D 点，所以 cos 10.210.8， 37 . (3)如果物块由斜面上滑下，由动能定理得：mgH mg cos (H0.2)sin 12mv2解得 mv22mgH83 mg (H 0.2) 由向心力公式FNmgmv2R得 FNmv2Rmg2mg83 mgRH1.63 mg mg结合 QI 曲线知1.63 mg mg5.8，解得 0.3. 答案： (1)0.5 kg(2)37 (3)0.3 5、 （20XX 年浙江卷） 24某校物理兴趣小组决定举行遥控塞车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点 A 出发，

9、沿水平直线轨道运动L 后，出 B 点进入半径为R 的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C 点，并能越过壕沟。已知赛车质量m0.1kg，通电后以额定功率 1.5W 工作，进入竖直圆轨道前受到的阻值为 0.3N，随后在运动中受到的阻力均可不计。图中 L10.00m，R=0.32m，h1.25m,S1.50m。问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？（取g10 m/s2）答案 2.53s 【解析】本题考查平抛、圆周运动和功能关系。设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1，由平抛运动的规律1Svt212hgt解得13/2RvSm shA B C S h L R 精选学习资料 -

10、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页学习必备欢迎下载设赛车恰好越过圆轨道，对应圆轨道最高点的速度为v2，最低点的速度为v3，由牛顿第二定律及机械能守恒定律22vmgmR223211222mvmvmgR解得354vghm/s 通过分析比较，赛车要完成比赛，在进入圆轨道前的速度最小应该是min4vm/s 设电动机工作时间至少为t，根据功能原理2min12PtfLmv由此可得t= 2.53s 6 （ 15 分）如图， MNP 为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN 与水平段NP 相切于 N、P 端固定一竖直挡板。M 相对于N 的高度为h，NP 长度为 s。一木块自M 端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在 MN 段的摩擦可忽略不计，物块与 NP 段轨道间的滑动摩擦因数为，求物块停止的地方与 N 点距离的可能值。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页