训练04 动能定理的综合应用-突破2021年高考物理压轴大题专题针对训练

训练04 动能定理的综合应用 1．物理学研究向题一般从最简单的理想情况入手，由简入繁，逐渐贴近实际。在研究真实的向上抛出的物体运动时，我们可以先从不受阻力入手，再从受恒定阻力研究。最后再研究受到变化阻力的接近真实的运动情形。现将一个质量为m的小球以速度v0竖意向上抛出，重力加速度为g。 （1）若忽略空气阻力影响，求物体经过多长时间回到抛出点； （2）若空气阻力大小恒定为小球所受重力的k倍（0<k<1），求小球回到抛出点的速度大小vt （3）若空气阻力与速度成正比，小球运动的v-t图像如图所示，小球经过时间t1落回抛出点时速度大小为v1。求： a.小球从抛出到落回抛出点空气阻力的冲量； b.整个过程中加速度的最大值。 【答案】（1）；（2） ；（3）a.；b. 【详解】 （1）由机械能守恒可知；落回出发点的速度为，由 得 （2）上升过程，由牛顿第二定律 得 由，得 由动能定理 得 （3）a.由动量定理 得 b.由图可知小球最终做匀速运动即 刚抛出时加速度最大，解得 2．摩擦传动装置结构简单，容易制造，在生产生活中得到广泛应用。一种使用摩擦传动的变速箱，其内部结构可简化为图，薄壁圆筒1和薄壁圆筒2均可绕自身的光滑转轴转动，且它们的转轴平行。开始时圆筒2静止，圆筒1以角速度ω转动，某时刻使两圆筒相接触，由于摩擦，一段时间后两圆筒接触面间无相对滑动。圆筒1半径为R，质量为m1，圆筒2质量为m2。设两圆筒相互作用过程中无其他驱动力，不计空气阻力。求： (1)．两圆筒无相对滑动时圆筒2对圆1的摩擦力冲量I； (2)．从两圆筒接触到无相对滑动过程中圆筒1对圆筒2所做的功W。 【答案】(1). ；(2). 【详解】 (1). 把圆筒壁的转动看成“直线”运动，设筒1的速度为 ，经t时间两圆筒壁共速为，由题 由动量守恒 对筒1，由动量定理 得 (2).接a问，对筒2，由动能定理： 得 3．一物理爱好者通过实验测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角的关系，将某一物体每次以不变的初速率沿足够长的斜面向上运动，调节斜面与水平方向的夹角，实验测得x与斜面倾角的关系如图乙所示，g取，根据实验该同学的实验数据，试求出： （1）物体与斜面间的动摩擦因数； （2）当时，物体在斜面上能达到的最大位移。已知 【答案】（1）0.75；（2）1.44m 【详解】 (1)当斜面倾角为时，物体做竖直上抛运动，由图乙可知其上抛高度为： 根据匀变速直线运动规律，有 解得： 当斜面倾角为0°时，物体做水平运动，由图乙可知此时运动的水平位移 设物体质量为m，根据动能定理，有 解得物体与斜面间的动摩擦因数： (2)当斜面倾角为53°时，物体所受的合外力为，方向沿斜面向下根据动能定理，有 可得最大值： 4．如图所示，质量M的木块套在光滑水平杆上，并用不可伸长的细线将木块与质量m的小球相连。 （1）若按住M保持不动，给m一个向右水平速度，m刚好能绕M转到细线与水平成角位置，求大小； （2）用力拉着球带动木块一起向右匀加速运动时，细线与水平方向夹角为，而力恰好垂直于细线，运动中M、m相对位置保持不变，求的大小； （3）若从图中竖直的虚线位置m小球受到一个水平的恒力作用，由静止开始运动，当细线拉到水平位置时，M木块的位移是s，小球绕M木块的角速度为，已知绳子长度为L，求出此时木块的速度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】 （1）由机械能守恒 则有 （2）设加速度为a，绳子拉力为T，则有 得到 （3）此时M和m在杆方向速度为v，m在垂直杆方向速度为，此过程M位移是s，m的位移是，由动能定理 得到 5．如图甲所示，在水平面上固定一倾角、底端带有挡板的足够长的斜面，斜面体底端静止一质量的物块（可视为质点），从某时刻起，物块受到一个沿斜面向上的拉力作用，拉力随物块从初始位置第一次沿斜面向上的位移变化的关系如图乙所示，随后不再施加外力作用，物块与固定挡板碰撞前后速率不变，不计空气阻力，已知物块与斜面之间的动摩擦因数，，，重力加速度取，求： （1）物块在上滑过程中的最大速度的大小；（计算结果可保留根式） （2）物块沿斜面上滑的最大位移的大小和物块在斜面上运动的总路程。 【答案】(1)；(2)2m；5m 【详解】 (1)物块上滑过程中受拉力、摩擦力、重力、支持力的作用，先做加速运动后做减速运动，则有 当加速度为零时，速度最大，此时 由图乙可得出 则F=10N时，可得出 由动能定理可得 即 可得 (2)由动能定理可得 则 撤去F后，因为，所以物块最后停在斜面的底端，则有 则 6．如图甲所示，杂技运动员在固定的竖直金属杆上表演。当运动员开始表演时，它与金属杆接触处距离地面8.80m，运动员双腿夹紧金属杆倒立，并通过双腿对金属杆施加不同的压力来控制身体的运动。运动员整个下滑过程的v-t图