动能定理在多过程问题中的应用 (含答案).docx

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动能定理在多过程问题中的应用 (含答案)

动能定理在多过程问题中的应用 模型特征:优先考虑应用动能定理的典型问题 (1)不涉及加速度、时间的问题. (2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题. (3)变力做功的问题. (4)含有F、l、m、v、W、Ek等物理量的力学问题. 1、 解析 (1)小滑块由C运动到A,由动能定理得 mgLsin 37°-μmgs=0 (2分) 解得μ=eq \f(24,35) (1分) (2)设在斜面上,拉力作用的距离为x,小滑块由A运动到C,由动能定理得 Fs-μmgs+Fx-mgLsin 37°=0 (2分) 解得x=1.25 m (1分) (3)小滑块由A运动到B,由动能定理得Fs-μmgs=eq \f(1,2)mv2 (2分) 由牛顿第二定律得F-mgsin 37°=ma (2分) 由运动学公式得x=vt+eq \f(1,2)at2 (2分) 联立解得t=0.5 s (1分) 答案 (1)eq \f(24,35) (2)1.25 m (3)0.5 s 2、一质量为2 kg的铅球从离地面2 m高处自由下落,陷入 沙坑中2 cm深处,如图所示,求沙子对铅球的平均阻力(g=10 m/s2). 答案 2 020 N 解析 小球的运动包括自由落体运动和陷入沙坑减速运动两个过程,知 道初末态动能和运动位移,应选用动能定理解决,处理方法有两种: 解法一 分段列式:铅球自由下落过程中,设小球落到沙面时速度为v,则:mgH=eq \f(1,2)mv2 v=eq \r(2gH)=eq \r(2×10×2) m/s=2eq \r(10) m/s. 铅球陷入沙坑过程中,只受重力和阻力Ff作用,由动能定理得:mgh-Ffh=0-eq \f(mv2,2) Ff=eq \f(mgh+\f(mv2,2),h)=eq \f(2×10×0.02+2×\f(?2\r(10)?2,2),0.02) N=2 020 N 解法二 全程列式:全过程都有重力做功,进入沙中又有阻力做功. 所以W总=mg(H+h)-Ffh 由动能定理得:mg(H+h)-Ffh=0-0 故:Ff=eq \f(mg?H+h?,h)=eq \f(2×10×?2+0.02?,0.02) N=2 020 N. 3、如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处 均由很小的圆弧平滑连接,其中轨道AB、CD段是光滑的, 水平轨道BC的长度s=5 m,轨道CD足够长且倾角θ=37°, A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30 m、h2=1.35 m. 现让质量为m的小滑块自A点由静止释放.已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: (1)小滑块第一次到达D点时的速度大小; (2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔. 答案 (1)3 m/s (2)2 s 解析 (1)物块从A→B→C→D过程中,由动能定理得 mg(h1-h2)-μmgs=eq \f(1,2)mvD2-0, 解得:vD=3 m/s (2)小物块从A→B→C过程中,有 mgh1-μmgs=eq \f(1,2)mveq \o\al( 2,C) 解得:vC=6 m/s 小物块沿CD段上滑的加速度 a=gsin θ=6 m/s2 小物块沿CD段上滑到最高点的时间 t1=eq \f(vC,a)=1 s 小物块从最高点滑回C点的时间t2=t1=1 s 故t=t1+t2=2 s 4、如图所示,粗糙水平地面AB与半径R=0.4 m的光滑半圆 轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心, BOD在同一竖直线上.质量m=2 kg的小物块在9 N的水 平恒力F的作用下,从A点由静止开始做匀加速直线运动. 已知AB=5 m,小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2.当小物块运动到B点时撤去力F.取重力加速度g=10 m/s2.求: (1)小物块到达B点时速度的大小; (2)小物块运动到D点时,轨道对小物块作用力的大小; (3)小物块离开D点落到水平地面上的点与B点之间的距离. 答案 (1)5 m/s (2)25 N (3)1.2 m 解析 (1)从A到B,根据动能定理有 (F-μmg)xAB=eq \f(1,2)mveq \o\al( 2,B) 得vB= eq \r(\f(2?F-

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