【題型一】動能定理的理解
1.如圖所示,在觀光車沿水平路面直線行駛的過程中,下列說法正確的是( )
A.若觀光車勻速行駛,合力對乘客做正功
B.若觀光車勻速行駛,合力對乘客做負功
C.若觀光車加速行駛,合力對乘客做正功
D.若觀光車減速行駛,合力對乘客做正功
【答案】C
【詳解】AB.若觀光車勻速行駛,觀光車的動能不變,根據(jù)動能定理可知,合力對乘客不做功,故AB錯誤;
C.若觀光車加速行駛,觀光車的動能增加,根據(jù)動能定理可知,合力對乘客做正功,故C正確;
D.若觀光車減速行駛,觀光車的動能減小,根據(jù)動能定理可知,合力對乘客做負功,故D錯誤。
故選C。
2.小車在水平地面上沿軌道從左向右運動,動能一直減少。如果用帶箭頭的線段表示小車在軌道上相應(yīng)位置處所受合力,下列四幅圖正確的是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【詳解】物體做曲線運動的合力方向位于軌跡的凹側(cè),且小車在水平地面上沿軌道從左向右運動,動能一直減少,根據(jù)動能定理可知,合力一直做負功,則合力方向與速度方向(沿切線方向)的夾角大于。
故選A。
3.關(guān)于動能定理,下列說法中正確的是( )
A.在某過程中,外力做的總功等于各個力單獨做功的絕對值之和
B.動能定理既適用于直線運動,又適用于曲線運動
C.只要有力對物體做功,物體的動能就一定改變
D.動能定理既適用于恒力做功,又適用于變力做功
【答案】BD
【詳解】A.在某過程中,外力做的總功等于各個力單獨做功的代數(shù)和,故A錯誤;
B.動能定理既適用于直線運動,又適用于曲線運動,故B正確;
C.有力對物體做功,但如果合力對物體做功為0,則物體的動能保持不變,故C錯誤;
D.動能定理既適用于恒力做功,又適用于變力做功,故D正確。
故選BD。
【題型二】動能定理的基本應(yīng)用
1.靜止于水平地面的足球,被運動員從位置1以踢出后,沿如圖所示的軌跡運動到位置3,在最高點2時距地面高度為h且速度大小為v,已知足球質(zhì)量為m,重力加速度為g,下列說法正確的是( )
A.從位置1到位置3的過程,足球的機械能守恒
B.從位置2到位置3的過程,足球的動能增加mgh
C.踢球時,運動員對足球做的功等于
D.從位置1到位置2的過程,阻力對足球做功
【答案】D
【詳解】A.若足球做斜拋運動可知12間距離等于23間的距離,由于兩段水平距離不等,故足球做的不是斜拋運動,受到空氣阻力,所以機械能不守恒,故A錯誤;
B.足球受到空氣阻力,從位置2到位置3的過程,設(shè)克服空氣阻力做功為,根據(jù)動能定理
故足球的動能增加量小于mgh,故B錯誤;
CD.踢球時,設(shè)運動員對足球做的功為W,可得
1到2過程中克服空氣阻力做功為,根據(jù)動能定理
可得
故C錯誤;
D.從位置1到位置2的過程,阻力對足球做功為
故D正確。
故選D。
2.某同學嘗試用無人機空投包裹。他先讓無人機帶著質(zhì)量為m的包裹(含降落傘)升空并懸停在距離地面H處的空中,某時刻無人機釋放了包裹,下落的加速度大小恒為;在包裹下落h時打開降落傘做減速運動,加速度大小恒為,當落到地面時,速度大小為v。已知重力加速度為g。下列判斷不正確的是( )
A.包裹從開始下落h時的動能為
B.包裹從打開降落傘到落到地面這個過程中,合力所做的功為
C.根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹重力的平均功率
D.根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹機械能的減少量
【答案】A
【詳解】A.包裹從開始下落h時,由動能定理有
故A錯誤,符合題意;
B.包裹從打開降落傘到落到地面這個過程中,由動能定理有
故B正確,不符合題意;
C. 根據(jù)題中信息可知包裹從開始下落h時的時間為
由運動公式
解得此時速度為
包裹從打開降落傘到落到地面的時間為
聯(lián)立解得
可以求出整個過程包裹重力的平均功率
根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹重力的平均功率,故C正確,不符合題意;
D.整個過程包裹機械能的減少量等于阻力做的功
包裹從開始下落h時,阻力做功大小為
包裹從打開降落傘到落到地面阻力做功大小為
聯(lián)立解得
根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹機械能的減少量,故D正確,不符合題意。
故選A。
3.如圖,用長為L的輕繩將質(zhì)量為m的小球懸掛于O點,靜止時小球位于A點?,F(xiàn)給小球施加大小為mg的水平恒力F,當小球運動到B點時,輕繩與豎直方向的夾角為45°。已知重力加速度大小為g,,求:
(1)小球運動到B點時,小球的速度大小;
(2)小球運動到B點時,拉力F的瞬時功率;
(3)小球運動到B點的一瞬間,輕繩的拉力大小。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)設(shè)小球運動到B點時的速度大小為v,根據(jù)動能定理
解得
(2)小球運動到B點時,拉力F的瞬時功率
解得
(3)當小球運動到B點時,合力剛好沿輕繩指向O點,則
解得
【題型三】動能定理與圖像
1.從地面豎直向上拋出一物體,其機械能等于動能與重力勢能之和。取地面為重力勢能零點,該物體的和隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取。由圖數(shù)據(jù)可知下列錯誤的是( )
A.物體的質(zhì)量為2kg
B.時,物體的速率為20m/s
C.時,物體的動能
D.從地面至,物體的動能減少100J
【答案】B
【詳解】A.由圖像可知,物體在h=4m時的重力勢能為
EP=mgh=80J
則物體的質(zhì)量為
m=2kg
故A正確,不符題意;
B.h=0時,物體的機械能為100J,即動能為100J,則速率為
故B錯誤,符合題意;
C.h=2 m時,物體重力勢能為40J,機械能為90J,則物體的動能Ek=50 J,故C正確,不符題意;
D.h=4 m處,機械能與重力勢能相等,則動能為零,則物體的動能減少100 J,故D正確,不符題意。
故選B。
2.質(zhì)量m=1kg的物體,在水平恒定拉力F(拉力方向與物體初速度方向相同)的作用下,沿粗糙水平面運動,經(jīng)過的位移為4 m時,拉力F停止作用,運動到位移為8 m時物體停止運動,運動過程中Ek-x圖像如圖所示。取g=10 m/s2,求:
(1)物體的初速度大小;
(2)物體和水平面間的動摩擦因數(shù);
(3)拉力F的大小。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)從圖中可看出物體初動能為,有
解得
(2)撤去后,物體在水平方向上只受摩擦力作用,根據(jù)動能定理,有
解得
(3)有拉力作用時,根據(jù)動能定理,有
解得
3.一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力的作用下,由靜止開始在水平地面上沿x軸運動,出發(fā)點為x軸零點,拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度大小取10m/s2。下列說法正確的是( )
A.從x=0運動到x=2m過程中拉力的大小為12N
B.在x=3m時,物體的動能為15J
C.從x=0運動到x=2m,物體機械能增加了4J
D.從x=0運動到x=4m的過程中,物體的最大速度為2m/s
【答案】C
【詳解】A.由于拉力在水平方向,則拉力做的功為,可看出圖像的斜率代表拉力F,則從x=0運動到x=2m過程中拉力的大小
故A錯誤;
B.由圖可知從x=0運動到x=3m,拉力做功為W=15J,根據(jù)動能定理有
可得x=3m時物體的動能為
故B錯誤;
C.從x=0運動到x=2m,拉力做功
W=12J
物體克服摩擦力做的功為
根據(jù)功能關(guān)系
故C正確;
D.根據(jù)圖像可知在0~2m的過程中,2~4m的過程中,由于物體受到的摩擦力恒為f=4N,則物體在x=2m處速度最大,根據(jù)動能定理有
可得
故D錯誤。
故選C。
4.如圖甲所示,質(zhì)量為的物塊初始時靜止在傾角為的斜面上,施加給物塊一沿斜面的恒定拉力F,使物塊開始沿斜面運動,物塊運動了時撤去拉力F。物塊的動能隨物塊沿斜面上滑距離x變化的部分圖像如圖乙所示,物塊與斜面間的最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力,取重力加速度大小。下列說法正確的是( )
A.物塊受到的滑動摩擦力大小為B.恒定拉力F的大小為
C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為D.物塊運動到最高點后會沿斜面下滑
【答案】C
【詳解】A.物塊從運動到過程中,根據(jù)動能定理
解得
故A錯誤;
B.物塊從運動到過程中,根據(jù)動能定理
解得
故B錯誤;
C.物塊受到的滑動摩擦力
解得
故C正確;
D.物塊運動到最高點后,重力沿斜面向下的分力
最大靜摩擦力
所以物塊運動到最高點后,最大靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,即物塊恰好靜止,故D錯誤。
故選C。
5.如圖甲所示,物體以一定初速度從傾角α=30°的斜面底端沿斜面向上運動,經(jīng)1.5s物體上升到最高點。選擇地面為參考平面,在開始上升的一段時間內(nèi),物體的動能隨高度h的變化如圖乙所示。重力加速度,下列說法正確的是( )
A.物體的質(zhì)量m=3kg
B.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)
C.物體上升過程的加速度大小
D.物體回到斜面底端時的動能
【答案】D
【詳解】A.設(shè)物體的初速度為,根據(jù)運動學公式可得
根據(jù)圖乙比例關(guān)系可知物體上升的最大高度為
則有
由圖乙可知物體的初動能為
解得物體的質(zhì)量為
故A錯誤;
BC.根據(jù)動能定理可得
可得
由圖乙斜率可知物體受到的合力大小為
根據(jù)牛頓第二定律可得
解得
,
故BC錯誤;
D.物體返回到斜面底端時,根據(jù)動能定理可得
解得物體回到斜面底端時的動能為
故D正確。
故選D。
【題型四】動能定理解決多過程問題
1.如圖甲所示,用輕繩連接質(zhì)量為m的小球,在豎直面內(nèi)做完整的圓周運動。在最低點時,繩上拉力為T,速度大小為v,不斷改變v的大小,繪制出的T-v2圖像如圖乙所示,則( )
A.當?shù)氐闹亓铀俣葹?br>B.輕繩的繩長為
C.小球在軌跡最高點的最小速度為
D.小球在軌跡最高點和軌跡最低點時,繩子的拉力差始終為6b
【答案】BCD
【詳解】A.小球在最低點繩上拉力為T,速度大小為v,由牛頓第二定律有
解得
當時,可得
則當?shù)氐闹亓铀俣葹?br>故A錯誤;
B.小球豎直面內(nèi)做完整的圓周運動,在最低點的最小速度的平方為
而最高點剛好通過,有繩的拉力為零,可知
由動能定理可知
聯(lián)立解得
故B正確;
C.小球在軌跡最高點的最小速度為
故C正確;
D.小球在軌跡最低點和軌跡最高點時,有
聯(lián)立可得繩子的拉力差為
故D正確。
故選BCD。
2.如圖所示,軌道半徑的光滑豎直半圓形軌道CDE固定在光滑水平地面上,與地面相切于C點,水平面左側(cè)有一高度的曲面軌道,與地面相切于B點。質(zhì)量的滑塊從曲面最高點A處由靜止開始下滑,下滑過程中始終未脫離曲面。經(jīng)過水平面后進入半圓軌道,通過E點時對軌道的壓力大小。取重力加速度大小,滑塊可視為質(zhì)點,水平地面BC起夠長。求:
(1)滑塊經(jīng)過C點的速度大小;
(2)滑塊從E點飛出落到水平地面時離C點的距離x;
(3)滑塊在曲面上運動時克服阻力做的功。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)根據(jù)牛頓第三定律,滑塊通過E點時對軌道的壓力大小等于軌道對滑塊的支持力,對滑塊,根據(jù)牛頓第二定律
解得
滑塊由C點到E點的過程,根據(jù)動能定理
解得
(2)滑塊從E點飛出落到水平地面過程,滑塊做平拋運動,在豎直方向
解得
水平方向
(3)滑塊在光滑水平地面上做勻速直線運動,即
滑塊從A點運動到B點的過程中,根據(jù)動能定理
解得
3.如圖甲所示,在豎直平面內(nèi),粗糙的傾斜直軌道AB和光滑的圓軌道BCD相切于B點,C是圓軌道最低點,圓心角,D點與圓心等高,最低點C處有壓力傳感器?,F(xiàn)有一個質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的小物塊從D點正上方靜止釋放后,恰好沿D點進入軌道DCB,壓力傳感器測出不同高度h釋放時第一次經(jīng)過C點的壓力示數(shù)F,做出F與高度h的圖像,如圖乙所示。已知,,。
(1)求小物塊的質(zhì)量m和圓軌道的半徑R;
(2)若,軌道AB的長度,改變小物塊與軌道AB間的動摩擦因數(shù),試求小物塊在斜面軌道AB上滑行的路程s與的關(guān)系。
【答案】(1)0.2kg,1m;(2)m()或()或()
【詳解】(1)當時,由圖像截距可知
N

由圖像可知,當時,對軌道的壓力N,根據(jù)動能定理有
解得
(2)①當較小,則小物塊滑離斜面,此時有
解得
小球的路程為1.8m;
②當較大,小物塊能停在斜面上,有
解得
根據(jù)動能定理有
解得
③當時,小物塊最終在與B點等高水平線范圍內(nèi)往復(fù)運動,則有
解得
綜上可知,小物塊在斜面軌道AB上滑行的路程s與μ的關(guān)系為:
m()或()或()
4.如圖所示為一豎直放置的玩具軌道裝置模型,一質(zhì)量的小滑塊從P點靜止釋放,沿曲線軌道AB滑下后沖入豎直圓形軌道BC,再經(jīng)過水平軌道BD,最后從D點飛出落在水平薄板MN上,各軌道間平滑連接。其中圓軌道BC的半徑,水平軌道BD的長,BD段與滑塊間的動摩擦因數(shù),其余部分摩擦不計,薄板MN的寬度,M點到D點的水平距離,薄板MN到水平軌道BD的豎直高度,不計空氣阻力,取重力加速度。
(1)若小滑塊恰好落在薄板MN上的N點,求小滑塊在D點的動能;
(2)若小滑塊恰好過圓弧最高點C,判斷小滑塊能否落在MN上。
【答案】(1);(2)能
【詳解】(1)小滑塊從D點飛出后做平拋運動,根據(jù)平拋運動規(guī)律
解得
則小滑塊在D點的動能
(2)小滑塊恰好不脫離軌道,根據(jù)牛頓第二定律,在C點滿足
小滑塊從C運動到D,設(shè)小滑塊運動到D點時速度為,由動能定理可得
解得
若小滑塊從D點飛出剛好落在M點,由運動學公式
解得
因為,所以小滑塊能落在MN上。
1.如圖所示,摩托車做騰躍特技表演,沿曲面沖上高0.8m頂部水平高臺,接著以水平速度離開平臺,落至地面時,恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。A、B為圓弧兩端點,其連線水平。已知圓弧半徑為,人和車的總質(zhì)量為200kg,特技表演的全過程中,阻力忽略不計。(計算中取。)求:
(1)從平臺飛出到A點,人和車運動的水平距離s;
(2)從平臺飛出到A點時速度大小及圓弧對應(yīng)圓心角;
(3)人和車運動到圓弧軌道最低點O,求此時對軌道的壓力大小。
【答案】(1);(2),;(3)8600N
【詳解】(1)從平臺飛出到A點的過程,人和車做平拋運動,根據(jù)平拋運動規(guī)律,有
解得
從平臺飛出到A點,人和車運動的水平距離為
(2)從平臺飛出到A點,根據(jù)動能定理,有
解得
如圖
可知



(3)從A到O的過程中由動能定理有
在最低點,有
解得
根據(jù)牛頓第三定律可知人和車對軌道的壓力大小為8600N。
2.如圖所示,在豎直平面內(nèi),粗糙的斜面軌道的下端與光滑的圓弧軌道相切于B,C是最低點,圓心角,D與圓心O等高,圓弧軌道半徑R,現(xiàn)有一個質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的小物體,從D點的正上方E點處自由下落,物體恰好到達斜面頂端A處。已知距離為,物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)。重力加速度為g。(取,),求:
(1)物體第一次到達C點時的速度大小和受到的支持力大?。?br>(2)斜面的長度L;
(3)若可變,求取不同值時,物塊在斜面上滑行的路程s。
【答案】(1),;(2);(3)見解析
【詳解】(1)設(shè)物體到達C點的速度為v,從E到C,由動能定理得
代入數(shù)據(jù)得
在C點,有
代入數(shù)據(jù)得
(2)從C到A,由動能定理得
代入數(shù)據(jù)得
(3)設(shè)摩擦因數(shù)為μ1時物塊剛好能靜止在斜面上,則有
解得
①若,物塊將滑出斜面,則物塊的路程為
②若,則
所以物塊在斜面上多次往返,最后在B點速度為零,則有全程由能量守恒定律,可得
解得
③若,則
則物塊將停在斜面上,則有
解得
3.如圖所示,是一游戲裝置的簡化示意圖,在同一豎直平面內(nèi)的軌道由四分之一光滑圓弧軌道、粗糙的水平軌道、光滑圓弧軌道、粗糙斜軌道組成,圓弧分別與直軌道、相切。斜軌道的傾角,底端處有一彈性擋板。一質(zhì)量的滑塊(比圓管內(nèi)徑稍小)從A點正上方的點無初速釋放,滑塊通過圓弧的最高點時對軌道沒有任何作用力,滑塊運動到點(點為四分之一圓弧軌道的圓心,點為圓弧軌道的圓心,且兩圓心和在同一水平高度)碰撞彈性擋板后被等速反彈。已知滑塊與水平軌道和斜軌道間的動摩擦因數(shù)均為,兩圓弧軌道的半徑均為,重力加速度,,,不計空氣阻力,滑塊可視為質(zhì)點。求:
(1)滑塊經(jīng)過點時的速度大小;
(2)滑塊經(jīng)過點時,圓弧軌道對滑塊的支持力大??;
(3)滑塊釋放點與面間的高度差;
(4)滑塊在斜軌道上運動的總路程s。
【答案】(1);(2);(3);(4)
【詳解】(1)滑塊在點,由牛頓第二定律得
解得
(2)對滑塊從點運動到點的過程,由動能定理得
滑塊在點有
解得
(3)由幾何關(guān)系得
對滑塊從點運動到點的過程,由動能定理得
解得
(4)由幾何關(guān)系得
滑塊在點的動能
滑塊從點運動到點,克服摩擦力做的功為
由于
滑塊反彈后無法回到點,判斷出滑塊最后停在點,對滑塊通過點到靜止的過程,由動能定理得
解得
4.滑板運動是一項極限運動。某滑板運動的軌道如圖所示,和CD均是圓弧形軌道,BC是地面上一段長為的水平軌道,均與BC平滑連接。一運動員站在滑板(運動員和滑板視為一個整體,且視為質(zhì)點)上從AB軌道上離地高度為處以大小為的初速度下滑,經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道,到離地高度為2h時速度減為零。運動員(含滑板)的質(zhì)量為m,在軌道上受到的摩擦力大小不變,重力加速度大小為,不計圓弧軌道上的摩擦,求:
(1)運動員第一次經(jīng)過點時的速度大小;
(2)運動員在BC軌道上受到的摩擦力大小;
(3)運動員最后停在BC軌道中點時累計通過該點的次數(shù)(含最后停留的次數(shù))。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)從A到B由動能定理
解得
(2)從A到D由動能定理
解得
(3)從A點到最后停在AB中點,則由動能定理
解得
5.如圖所示,一輕彈簧左端固定于豎直墻面,水平面上A點左側(cè)AD光滑,右側(cè)AB粗糙,AB與光滑半圓軌道BEC平滑連接,軌道半徑R=0.6m,E點和圓心O的連線與水平面平行。一質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點)以某一水平向右的初速度,從C點進入半圓軌道內(nèi)側(cè),沿半圓軌道滑下,第一次剛到達B點時,軌道對小物塊的彈力大小為小物塊重力的6倍。小物塊與AB間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小物塊第一次剛到B點時速度vB的大?。?br>(2)小物塊剛進入半圓軌道最高點C時的水平初速度v0的大?。?br>(3)小物塊與彈簧碰撞后,水平向右反向彈回,第一次返回半圓軌道后恰能到達E點。若小物塊每次與彈簧碰撞過程中損失機械能0.2J,則小物塊最終停止的位置距離A點多遠。
【答案】(1);(2);(3)0.7m
【詳解】(1)滑塊在B點時由牛頓第二定律
解得
(2)從C到B由機械能守恒定律
解得
(3)小物塊與彈簧碰撞后,水平向右反向彈回,第一次返回半圓軌道后恰能到達E點。由能量關(guān)系
解得
LAB=2.2m
物塊從E點返回時由能量關(guān)系
解得
x=2.9m
則小物塊最終停止的位置距離A點2.9m-2.2m=0.7m。
6.如圖所示,AB為高臺滑雪某段滑道的示意圖,由一段傾斜軌道和一段圓弧軌道組成,A、B兩點間的豎直高度差為。質(zhì)量為的滑雪運動員(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始下滑,從B點斜向上飛出后運動軌跡如圖中BCD所示,C為軌跡最高點,B、C兩點的豎直高度差為,B、D兩點位于同一水平面上,它們之間的距離為。取重力加速度,不計空氣阻力。求:
(1)運動員到達B點時的速度大??;
(2)從A到B的過程中運動員克服阻力做的功。
【答案】(1)10m/s;(2)700J
【詳解】(1)設(shè)運動員到達點時的水平速度大小為,豎直速度大小為,從到,根據(jù)運動學規(guī)律可得,豎直方向
,
水平方向
合速度
解得
(2)從A到B,據(jù)動能定理可得
解得
7.過山車是一種機動游樂設(shè)施,深受年輕游客的喜愛(如圖a所示)。可將過山車(含游客)看作質(zhì)點,其質(zhì)量kg。部分軌道如圖(b)所示,AB是長m、傾角為37°的傾斜直軌道,過山車與軌道間的滑動摩擦因數(shù);BC段可視半徑m的光滑圓弧軌道,O為圓心,D點為軌道最高點,。過山車經(jīng)過A點時速度,之后靠慣性沖上軌道最高點D,則過山車在運動過程中(取,,),求:
(1)過山車在AB段的加速度大?。?br>(2)摩擦力對過山車的沖量大?。?br>(3)過山車運動到最高點D時對軌道的壓力。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)設(shè)過山車在AB段的加速度大小為,由題意,根據(jù)牛頓第二定律有
解得
(2)設(shè)過山車運動到B所用時間為,由運動學公式可得
解得
或(不合題意,舍去)
故從A到B的過程中,摩擦力對過山車沖量的大小為
(3)由以上分析可知,過山車到達B點時的速度為
設(shè)到達D點的速度為,從B到D由動能定理可得
解得
另設(shè)過山車在D點時軌道對過山車的支持力為,過山車在圓弧上做圓周運動,運動到最高點時有
解得
則由牛頓第三定律可得過山車運動到最高點D時對軌道的壓力
8.如圖所示為某滑雪場滑道示意圖?;┻\動員及裝備(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為,運動員從平臺上水平飛出后恰好能從A點沿圓弧切線進入豎直面內(nèi)的光滑圓弧滑道ABC,并沿滑道滑上與圓弧滑道在C點相切的粗糙傾斜直滑道CD,CD滑道足夠長。已知圓弧滑道半徑為,圓心為O,AO連線與豎直方向夾角為,AO與CO連線互相垂直。平臺與A點之間的高度差為。取重力加速度大小,,,不計空氣阻力。求:
(1)運動員離開平臺瞬間的速度大?。?br>(2)運動員第一次運動到圓弧滑道最低點B時,受到的支持力大小;
(3)為保證運動員不從A點滑離圓弧滑道,運動員與CD段之間動摩擦因數(shù)的最小值。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)設(shè)運動員在A點豎直方向的分速度為vy
在A點
解得
(2)運動員在A點的速度大小
從A點到B點由動能定理可得
在B點對運動員進行受力分析可得
解得
(3)運動員恰好不從A點滑離軌道時,運動員與粗糙軌道之間動摩擦因數(shù)最小。從A點到C點由動能定理可得
設(shè)從C點向上滑動距離x后運動員速度減為零,據(jù)動能定理可得
運動員從A點進入圓弧滑道到回到A點的過程,由動能定理可得
解得
目錄
01 模擬基礎(chǔ)練
【題型一】動能定理的理解
【題型二】動能定理的基本應(yīng)用
【題型三】動能定理與圖像
【題型四】動能定理解決多過程問題
02 重難創(chuàng)新練

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