資源簡介 專題強化12 動能定理的應用(二)(分值:50分)1~4題每題4分,5題7分,共23分1.如圖所示,用平行于斜面的推力F,使質量為m的物體(可視為質點)從傾角為θ的光滑固定斜面的底端,由靜止向頂端做勻加速運動。當物體運動到斜面中點時,撤去推力,物體剛好能到達頂端,重力加速度為g,則推力F大小為( )A.2mgsin θ B.mg(1-sin θ)C.2mgcos θ D.2mg(1+sin θ)2.如圖所示,物塊(可視為質點)以初速度v0從A點沿不光滑的軌道運動恰好到高為h的B點后自動返回,其返回途中仍經過A點,則經過A點的速度大小為(重力加速度為g,水平軌道與斜軌道平滑連接)( )A. B.C. D.3.如圖所示,某一斜面AB的頂端A到正下方水平面O點的高度為h,斜面與水平面平滑連接。一小木塊從斜面的頂端A由靜止開始滑下,滑到水平面上的C點停下,如果將斜面改成AB',仍然將小木塊從斜面的頂端A由靜止開始滑下,滑到水平面上的C'點停下,已知木塊與斜面及水平面的動摩擦因數μ相同,則( )A.C'點在C點的左側 B.C'點與C點重合C.C'點在C點的右側 D.數據不足無法確定4.(2023·大連市高一期中)如圖所示,ABCD是一個盆式容器,盆內側壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,BC水平,B、C兩點的距離為d=0.40 m,盆邊緣的高度為h=0.25 m。在A處放一個質量為m的小物塊(未畫出)并讓其從靜止滑下。已知盆內側壁是光滑的,而盆底BC與小物塊間的動摩擦因數為μ=0.10,重力加速度g=10 m/s2。小物塊在盆內來回滑動,最后停下來,則停的地點到B點的距離為( )A.0.1 m B.0.2 m C.0.3 m D.0.4 m5.(7分)如圖所示,輕彈簧左端固定在豎直墻上,右端點在O位置。質量為m的物塊A(可視為質點)以初速度v0從距O點右方x0的P點向左運動,與彈簧接觸后壓縮彈簧,將彈簧右端壓到O'點位置后,A又被彈簧彈回。A離開彈簧后,恰好回到P點,物塊A與水平面間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g,彈簧始終處于彈性限度內。(1)(3分)求物塊A從P點出發又回到P點的過程,克服摩擦力所做的功;(2)(4分)求O點和O'點間的距離x1。6題6分,7題9分,共15分6.質量為m的小球被系在長度為R的輕繩一端,在豎直平面內做半徑為R的圓周運動,如圖所示,運動過程中小球受到空氣阻力的作用。設某一時刻小球通過軌跡的最低點,此時繩子的張力為7mg,在此后小球繼續做圓周運動,經過半個圓周恰好能通過最高點,已知重力加速度為g,則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功是( )A.mgR B.mgR C.mgR D.mgR7.(9分)如圖甲所示為滑雪大跳臺,將其簡化為如圖乙所示模型:AB段和CD段是長度均為L=50 m的傾斜滑道,傾角均為37°;BC段是半徑R=20 m的一段圓弧軌道,圓心角為37°,與AB段平滑連接;DE段為結束區。一滑雪愛好者連同裝備總質量為m=60 kg,從A點由靜止出發沿著滑道AB、BC下滑,從C點水平拋出落到斜面CD上的N點,點N到C的距離d=48 m。該愛好者可看作質點,忽略其運動過程中所受的空氣阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)(6分)該愛好者運動到C點時對滑道的壓力大小;(2)(3分)從開始運動到落至N點的過程中摩擦阻力做的功。8.(12分)(2023·七臺河市高一期末)如圖所示,AB是傾角為θ的粗糙直軌道,BCD是光滑的圓弧軌道,AB恰好在B點與圓弧相切,圓弧的半徑為R。一個質量為m的物體(可以看作質點)從直軌道上的P點由靜止釋放,結果它能在軌道間做往返運動。已知P點與圓弧的圓心O等高,物體與軌道AB間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g。求:(1)(4分)物體做往返運動的整個過程中在AB軌道上通過的總路程;(2)(8分)最終當物體通過圓弧軌道最低點E時,對圓弧軌道的壓力。答案精析1.A [設斜面的長度為2L,對全過程,由動能定理可得FL-2Lmgsin θ=0,解得F=2mgsin θ,故選A。]2.B [物塊由A運動到B的過程中,由動能定理可得-mgh-W克f=0-m①物塊由B運動到A的過程中,由動能定理可得mgh-W克f=m②聯立①②可得v1=,故選B。]3.B [設斜面傾角為θ,運動到與O點相距s時停止,對木塊運動的整個過程,根據動能定理得mgh-μmgcos θ·-μmg(s-)=0,解得s=,可知s與斜面傾角沒有關系,C'點與C點重合,A、C、D錯誤,B正確。]4.A [對全過程運用動能定理得mgh-μmgs=0,解得s== m=2.5 m,由s=6d+0.1 m,可知停止的位置到B點的距離為0.1 m。故選A。]5.(1)m (2)-x0解析 (1)設克服摩擦力所做的功為W克f,物塊A從P點出發又回到P點的過程,由動能定理得-W克f=0-m,可得W克f=m。(2)物塊A從P點出發又回到P點的過程,據動能定理可得-μmg·2(x0+x1)=0-m,可得x1=-x0。6.C [小球通過最低點時,設繩的張力為T,則T-mg=m,即6mg=m;小球恰好通過最高點,繩子拉力為零,則有mg=m;小球從最低點運動到最高點的過程中,由動能定理得-mg·2R-Wf=m-m,聯立解得Wf=mgR,故C正確。]7.(1)1 368 N (2)-12 720 J解析 (1)從C處做平拋運動,豎直方向有dsin 37°=gt2水平方向有dcos 37°=vCt解得vC=16 m/s在C處,根據牛頓第二定律有FN-mg=m解得滑道對該愛好者的支持力大小為FN=1 368 N根據牛頓第三定律,該愛好者運動到C點時對滑道的壓力大小與FN大小相等,為1 368 N。(2)從A到C由動能定理得mg[Lsin 37°+R(1-cos 37°)]+Wf=m,解得Wf=-12 720 J。8.(1) (2)(3-2cos θ)mg,方向豎直向下解析 (1)因為在AB軌道上摩擦力始終對物體做負功,物體最終在圓心角為2θ的圓弧上往復運動,整個過程中在AB軌道上通過的總路程為s,對全過程由動能定理得mgRcos θ-μmgcos θ·s=0-0解得s=(2)設物體最終經過E點時的速度為v,物體從B到E過程中,由動能定理得mgR(1-cos θ)=mv2-0在E點,由牛頓第二定律得FN-mg=m由牛頓第三定律,物體對圓弧軌道的壓力大小為FN'=FN聯立解得FN'=(3-2cos θ)mg,方向豎直向下。專題強化12 動能定理的應用(二)[學習目標] 1.能夠靈活應用動能定理解決多過程問題(重點)。2.能夠應用動能定理解決往復運動問題(重點)。3.能夠應用動能定理分析平拋運動、圓周運動(難點)。一、應用動能定理解決多過程問題一個物體的運動如果包含多個運動階段,既可以將復雜的過程分割成一個個子過程,對每個子過程的做功情況和初、末動能進行分析,然后應用動能定理列式聯立求解,也可以全過程應用動能定理,這樣不涉及中間量,解決問題會更簡單方便。選擇全過程應用動能定理時,要注意有些力不是全過程都作用的,必須根據不同的情況區別處理,弄清楚物體所受的力在哪段位移上做功,做正功還是負功,正確寫出總功。例1 如圖所示,一質量為2 kg的鉛球從離地面2 m高處自由下落,陷入沙坑2 cm深處,空氣阻力不計,取g=10 m/s2。求沙子對鉛球的平均阻力f。二、應用動能定理解決往復運動問題1.物體做往復運動時,如果用運動學、動力學觀點去分析運動過程,會十分繁瑣,甚至無法確定往復運動的具體過程和終態。由于動能定理解題的優越性,求解多過程往復運動問題時,一般應用動能定理。2.在有摩擦力做功的往復運動過程中,注意兩種力做功的區別:(1)重力做功只與初、末位置有關,而與路徑無關;(2)滑動摩擦力做功與路徑有關,克服摩擦力做的功W克f=fs(s為路程)。例2 如圖所示,光滑固定斜面AB的傾角θ=53°,BC為水平面,BC長度lBC=1.1 m,CD為光滑的圓弧,半徑R=0.6 m。一個質量m=2 kg的物體,從斜面上A點由靜止開始下滑,物體與水平面BC間的動摩擦因數μ=0.2,軌道在B、C兩點平滑連接。當物體到達D點時,繼續豎直向上運動,最高點距離D點的高度h=0.2 m。不計空氣阻力,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s2。求:(1)物體第一次運動到C點時的速度大小vC;(2)A點距離水平面的高度H;(3)物體最終停止的位置到C點的距離s。三、動能定理在平拋運動、圓周運動中的應用動能定理常與平拋運動、圓周運動相結合,解決這類問題要特別注意:(1)與平拋運動相結合時,要注意應用運動的合成與分解的方法,如分解位移或分解速度求平拋運動的有關物理量。(2)與豎直平面內的圓周運動相結合時,應特別注意隱藏的臨界條件:①可提供支撐效果的豎直平面內的圓周運動,物體能通過最高點的臨界條件為vmin=0。②不可提供支撐效果的豎直平面內的圓周運動,物體能通過最高點的臨界條件為只有重力提供向心力,mg=,vmin=。例3 如圖所示,一可以看成質點的質量m=2 kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飛出后,恰好從A點沿切線方向進入固定圓弧軌道,BC為圓弧的豎直直徑,其中B為軌道的最低點,C為最高點且與水平桌面等高,圓弧AB對應的圓心角θ=53°,軌道半徑R=0.5 m。已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,不計空氣阻力,g取10 m/s2。(1)求小球的初速度v0的大小;(2)若小球恰好能通過最高點C,求在圓弧軌道上摩擦力對小球做的功。答案精析例1 2 020 N解析 方法一 應用動能定理分段求解設鉛球自由下落到沙面時的速度為v,由動能定理得mgH=mv2-0,設鉛球在沙中受到的平均阻力大小為f,由動能定理得mgh-fh=0-mv2,聯立以上兩式得f=2 020 N方法二 應用動能定理全程求解鉛球下落全過程都受重力,只有進入沙中鉛球才受阻力f,重力做功WG=mg(H+h),阻力做功Wf=-fh,由動能定理得mg(H+h)-fh=0-0,代入數據得f=2 020 N例2 (1)4 m/s (2)1.02 m (3)0.4 m解析 (1)物體由C點運動到最高點,根據動能定理得:-mg(h+R)=0-m代入數據解得:vC=4 m/s(2)物體由A點運動到C點,根據動能定理得:mgH-μmglBC=m-0代入數據解得:H=1.02 m(3)從物體開始下滑到最終停止,根據動能定理得:mgH-μmgs1=0代入數據解得s1=5.1 m由于s1=4lBC+0.7 m所以物體最終停止的位置到C點的距離為:s=0.4 m。例3 (1)3 m/s (2)-4 J解析 (1)在A點,由平拋運動規律得:vA==v0小球由桌面到A點的過程中,由動能定理得mg(R+Rcos θ)=m-m聯立解得:v0=3 m/s;(2)若小球恰好能通過最高點C,在最高點C處有mg=,小球從桌面運動到C點的過程中,由動能定理得Wf=m-m代入數據解得Wf=-4 J。(共39張PPT)DISIZHANG第四章專題強化12 動能定理的應用(二)1.能夠靈活應用動能定理解決多過程問題(重點)。2.能夠應用動能定理解決往復運動問題(重點)。3.能夠應用動能定理分析平拋運動、圓周運動(難點)。學習目標一、應用動能定理解決多過程問題二、應用動能定理解決往復運動問題專題強化練內容索引三、動能定理在平拋運動、圓周運動中的應用應用動能定理解決多過程問題一一個物體的運動如果包含多個運動階段,既可以將復雜的過程分割成一個個子過程,對每個子過程的做功情況和初、末動能進行分析,然后應用動能定理列式聯立求解,也可以全過程應用動能定理,這樣不涉及中間量,解決問題會更簡單方便。選擇全過程應用動能定理時,要注意有些力不是全過程都作用的,必須根據不同的情況區別處理,弄清楚物體所受的力在哪段位移上做功,做正功還是負功,正確寫出總功。 如圖所示,一質量為2 kg的鉛球從離地面2 m高處自由下落,陷入沙坑2 cm深處,空氣阻力不計,取g=10 m/s2。求沙子對鉛球的平均阻力f。例1答案 2 020 N方法一 應用動能定理分段求解設鉛球自由下落到沙面時的速度為v,由動能定理得mgH=mv2-0,設鉛球在沙中受到的平均阻力大小為f,由動能定理得mgh-fh=0-mv2,聯立以上兩式得f=2 020 N方法二 應用動能定理全程求解鉛球下落全過程都受重力,只有進入沙中鉛球才受阻力f,重力做功WG=mg(H+h),阻力做功Wf=-fh,由動能定理得mg(H+h)-fh=0-0,代入數據得f=2 020 N返回應用動能定理解決往復運動問題二1.物體做往復運動時,如果用運動學、動力學觀點去分析運動過程,會十分繁瑣,甚至無法確定往復運動的具體過程和終態。由于動能定理解題的優越性,求解多過程往復運動問題時,一般應用動能定理。2.在有摩擦力做功的往復運動過程中,注意兩種力做功的區別:(1)重力做功只與初、末位置有關,而與路徑無關;(2)滑動摩擦力做功與路徑有關,克服摩擦力做的功W克f=fs(s為路程)。 如圖所示,光滑固定斜面AB的傾角θ=53°,BC為水平面,BC長度lBC=1.1 m,CD為光滑的圓弧,半徑R=0.6 m。一個質量m=2 kg的物體,從斜面上A點由靜止開始下滑,物體與水平面BC間的動摩擦因數μ=0.2,軌道在B、C兩點平滑連接。當物體到達D點時,繼續豎直向上運動,最高點距離D點的高度h=0.2 m。不計空氣阻力,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s2。求:(1)物體第一次運動到C點時的速度大小vC;例2答案 4 m/s 物體由C點運動到最高點,根據動能定理得:-mg(h+R)=0-m代入數據解得:vC=4 m/s物體由A點運動到C點,根據動能定理得:mgH-μmglBC=m-0代入數據解得:H=1.02 m(2)A點距離水平面的高度H;答案 1.02 m從物體開始下滑到最終停止,根據動能定理得:mgH-μmgs1=0代入數據解得s1=5.1 m由于s1=4lBC+0.7 m所以物體最終停止的位置到C點的距離為:s=0.4 m。(3)物體最終停止的位置到C點的距離s。答案 0.4 m返回動能定理在平拋運動、圓周運動中的應用三動能定理常與平拋運動、圓周運動相結合,解決這類問題要特別注意:(1)與平拋運動相結合時,要注意應用運動的合成與分解的方法,如分解位移或分解速度求平拋運動的有關物理量。(2)與豎直平面內的圓周運動相結合時,應特別注意隱藏的臨界條件:①可提供支撐效果的豎直平面內的圓周運動,物體能通過最高點的臨界條件為vmin=0。②不可提供支撐效果的豎直平面內的圓周運動,物體能通過最高點的臨界條件為只有重力提供向心力,mg=,vmin=。 如圖所示,一可以看成質點的質量m=2 kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飛出后,恰好從A點沿切線方向進入固定圓弧軌道,BC為圓弧的豎直直徑,其中B為軌道的最低點,C為最高點且與水平桌面等高,圓弧AB對應的圓心角θ=53°,軌道半徑R=0.5 m。已知sin 53°=0.8,cos 53°= 0.6,不計空氣阻力,g取10 m/s2。(1)求小球的初速度v0的大小;例3答案 3 m/s在A點,由平拋運動規律得:vA==v0小球由桌面到A點的過程中,由動能定理得mg(R+Rcos θ)=m-m聯立解得:v0=3 m/s;(2)若小球恰好能通過最高點C,求在圓弧軌道上摩擦力對小球做的功。答案 -4 J若小球恰好能通過最高點C,在最高點C處有mg=,小球從桌面運動到C點的過程中,由動能定理得Wf=m-m代入數據解得Wf=-4 J。返回專題強化練四對一對答案12345678題號 1 2 3 4 5 6答案 A B B A (1)m (2)-x0 C題號 7 8答案 (1)1 368 N (2)-12 720 J (1) (2)(3-2cos θ)mg,方向豎直向下1.如圖所示,用平行于斜面的推力F,使質量為m的物體(可視為質點)從傾角為θ的光滑固定斜面的底端,由靜止向頂端做勻加速運動。當物體運動到斜面中點時,撤去推力,物體剛好能到達頂端,重力加速度為g,則推力F大小為A.2mgsin θ B.mg(1-sin θ)C.2mgcos θ D.2mg(1+sin θ)12345678基礎強化練√設斜面的長度為2L,對全過程,由動能定理可得FL-2Lmgsin θ=0,解得F=2mgsin θ,故選A。答案2.如圖所示,物塊(可視為質點)以初速度v0從A點沿不光滑的軌道運動恰好到高為h的B點后自動返回,其返回途中仍經過A點,則經過A點的速度大小為(重力加速度為g,水平軌道與斜軌道平滑連接)A. B.C. D.√12345678答案12345678物塊由A運動到B的過程中,由動能定理可得-mgh-W克f=0-m ①物塊由B運動到A的過程中,由動能定理可得mgh-W克f=m ②聯立①②可得v1=,故選B。答案3.如圖所示,某一斜面AB的頂端A到正下方水平面O點的高度為h,斜面與水平面平滑連接。一小木塊從斜面的頂端A由靜止開始滑下,滑到水平面上的C點停下,如果將斜面改成AB',仍然將小木塊從斜面的頂端A由靜止開始滑下,滑到水平面上的C'點停下,已知木塊與斜面及水平面的動摩擦因數μ相同,則A.C'點在C點的左側B.C'點與C點重合C.C'點在C點的右側D.數據不足無法確定√12345678答案設斜面傾角為θ,運動到與O點相距s時停止,對木塊運動的整個過程,根據動能定理得mgh-μmgcos θ·-μmg(s-)=0,解得s=,可知s與斜面傾角沒有關系,C'點與C點重合,A、C、D錯誤,B正確。12345678答案4.(2023·大連市高一期中)如圖所示,ABCD是一個盆式容器,盆內側壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,BC水平,B、C兩點的距離為d=0.40 m,盆邊緣的高度為h=0.25 m。在A處放一個質量為m的小物塊(未畫出)并讓其從靜止滑下。已知盆內側壁是光滑的,而盆底BC與小物塊間的動摩擦因數為μ=0.10,重力加速度g=10 m/s2。小物塊在盆內來回滑動,最后停下來,則停的地點到B點的距離為A.0.1 m B.0.2 mC.0.3 m D.0.4 m12345678√答案對全過程運用動能定理得mgh-μmgs=0,解得s== m=2.5 m,由s=6d+0.1 m,可知停止的位置到B點的距離為0.1 m。故選A。12345678答案5.如圖所示,輕彈簧左端固定在豎直墻上,右端點在O位置。質量為m的物塊A(可視為質點)以初速度v0從距O點右方x0的P點向左運動,與彈簧接觸后壓縮彈簧,將彈簧右端壓到O'點位置后,A又被彈簧彈回。A離開彈簧后,恰好回到P點,物塊A與水平面間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g,彈簧始終處于彈性限度內。(1)求物塊A從P點出發又回到P點的過程,克服摩擦力所做的功;12345678答案 m 答案設克服摩擦力所做的功為W克f,物塊A從P點出發又回到P點的過程,由動能定理得-W克f=0-m,可得W克f=m。12345678答案(2)求O點和O'點間的距離x1。12345678答案 -x0物塊A從P點出發又回到P點的過程,據動能定理可得-μmg·2(x0+x1)=0-m,可得x1=-x0。答案6.質量為m的小球被系在長度為R的輕繩一端,在豎直平面內做半徑為R的圓周運動,如圖所示,運動過程中小球受到空氣阻力的作用。設某一時刻小球通過軌跡的最低點,此時繩子的張力為7mg,在此后小球繼續做圓周運動,經過半個圓周恰好能通過最高點,已知重力加速度為g,則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功是A.mgR B.mgRC.mgR D.mgR12345678√能力綜合練答案12345678小球通過最低點時,設繩的張力為T,則T-mg=m,即6mg=m;小球恰好通過最高點,繩子拉力為零,則有mg=m;小球從最低點運動到最高點的過程中,由動能定理得-mg·2R-Wf=m-m,聯立解得Wf=mgR,故C正確。答案7.如圖甲所示為滑雪大跳臺,將其簡化為如圖乙所示模型:AB段和CD段是長度均為L=50 m的傾斜滑道,傾角均為37°;BC段是半徑R=20 m的一段圓弧軌道,圓心角為37°,與AB段平滑連接;DE段為結束區。一滑雪愛好者連同裝備總質量為m=60 kg,從A點由靜止出發沿著滑道AB、BC下滑,從C點水平拋出落到斜面CD上的N點,點N到C的距離d=48 m。該愛好者可看作質點,忽略其運動過程中所受的空氣阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)該愛好者運動到C點時對滑道的壓力大小;12345678答案 1 368 N 答案12345678從C處做平拋運動,豎直方向有dsin 37°=gt2水平方向有dcos 37°=vCt解得vC=16 m/s在C處,根據牛頓第二定律有FN-mg=m解得滑道對該愛好者的支持力大小為FN=1 368 N根據牛頓第三定律,該愛好者運動到C點時對滑道的壓力大小與FN大小相等,為1 368 N。答案(2)從開始運動到落至N點的過程中摩擦阻力做的功。12345678答案 -12 720 J從A到C由動能定理得mg[Lsin 37°+R(1-cos 37°)]+Wf=m,解得Wf=-12 720 J。答案8.(2023·七臺河市高一期末)如圖所示,AB是傾角為θ的粗糙直軌道,BCD是光滑的圓弧軌道,AB恰好在B點與圓弧相切,圓弧的半徑為R。一個質量為m的物體(可以看作質點)從直軌道上的P點由靜止釋放,結果它能在軌道間做往返運動。已知P點與圓弧的圓心O等高,物體與軌道AB間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g。求:(1)物體做往返運動的整個過程中在AB軌道上通過的總路程;尖子生選練答案 12345678答案12345678因為在AB軌道上摩擦力始終對物體做負功,物體最終在圓心角為2θ的圓弧上往復運動,整個過程中在AB軌道上通過的總路程為s,對全過程由動能定理得mgRcos θ-μmgcos θ·s=0-0解得s=答案(2)最終當物體通過圓弧軌道最低點E時,對圓弧軌道的壓力。答案 (3-2cos θ)mg,方向豎直向下12345678答案12345678設物體最終經過E點時的速度為v,物體從B到E過程中,由動能定理得mgR(1-cos θ)=mv2-0在E點,由牛頓第二定律得FN-mg=m由牛頓第三定律,物體對圓弧軌道的壓力大小為FN'=FN聯立解得FN'=(3-2cos θ)mg,方向豎直向下。返回答案 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第四章 專題強化12 動能定理的應用(二) 練習(含解析).docx 第四章 專題強化12 動能定理的應用(二).docx 第四章 專題強化12 動能定理的應用(二).pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫