专题9 力学计算题专题之动能定理的综合应用- 备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】（全国通用）

备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】 （全国通用） 专题9 力学计算题专题之动能定理的综合应用 一、解答题 1．（2023·湖南邵阳·统考模拟预测）某游乐场过山车的运动情况可以抽象为如右图所示的模型：弧形轨道AB的下端B点与半径为R的竖直圆轨道平滑连接，一质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止开始滚下，A点距离地面高度为h，小球进入竖直圆轨道后能顺利通过圆轨道最高点C，途经ABCBD，不考虑摩擦等阻力，重力加速度为g。求： （1）小球运动到B点时的速度大小； （2）小球从A点运动到C点的过程中，重力所做的功； （3）小球经过C点时的动能。 2．（2023·贵州毕节·统考三模）由于三大常规能源的短缺，新能源汽车成为当下各国研发的主方向。理论上汽车刹车车轮抱死的情况下，刹车距离与速度的平方成正比，与动摩擦因数成反比，当摩擦因数一定时，刹车距离取决于车速。现实生活中，车速一样的情况下，往往车载重越重，刹车距离就越长。为探究这个问题，研究小组对某新能源汽车进行研究，该车质量为，额定功率为，以额定功率在水平路面上启动，受到的阻力恒为。保持额定功率行驶时间时，速度达到最大，随即刹车（防抱死制动装置ABS启动，不考虑反应时间），测得制动距离等于启动到最大速度距离的倍。查得抱死时动摩擦因数为，计算发现防抱死时刹车系统的制动力小于车轮抱死时与地面的滑动摩擦力。由此可知，这就是车载重越重刹车距离越长的原因。求： （1）该车从启动到最大速度的过程中，汽车行驶的位移大小； （2）上述刹车过程中刹车系统的制动力。 3．（2023·湖北武汉·华中师大一附中校考三模）如图1所示，为一游乐场的飞天大转盘娱乐项目，现将该游戏简化为图2所示的情形。一粗糙的倾斜圆盘，与水平面的夹角为，绕垂直圆盘的轴线以角速度逆时针方向转动，一质量为m=1kg的物体放在转盘上，随转盘一起转动，且物体转到最低点A时恰好与圆盘不发生相对滑动，已知物体与圆盘间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，在物体从A运动半周至最高点B的过程中，求： （1）圆盘对物体所做的功； （2）圆盘对物体的摩擦力的冲量大小。 4．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模）如图所示，“”形轨道abcdef固定在竖直平面内，轨道的各弯折部分均平滑连接，其中ab、ef在同一条水平线上，bc、de部分竖直，cd为半径为R的半圆，，两轻质弹簧A、B的一端分别固定在a、f位置，质量为m的细环（可视为质点）套在轨道上，推动细环压缩弹簧A后锁定（细环与弹簧A未连接）。现解除弹簧A的锁定，释放细环，细环运动到轨道bc的右侧（整个空间包括bc）时受到与水平方向的夹角的恒力。细环经过b后匀速运动至c，且经过c点时对圆弧轨道的压力恰好为0。已知轨道abcd部分光滑，轨道def部分与细环之间的动摩擦因数，重力加速度为g，，。求： （1）弹簧A处于锁定状态时的弹性势能。 （2）细环对圆弧轨道压力的最大值。 （3）细环最终停止运动时的位置。 5．（2023秋·四川泸州·高三四川省泸县第一中学校考开学考试）如图所示，一可视为质点的遥控电动赛车，从A点由静止开始，以恒定功率P沿水平地面向右加速运动，当到达固定在竖直面内的光滑半圆轨道最低点B时关闭发动机，赛车恰好能通过最高点C（BC为半圆轨道的竖直直径）。已知赛车的质量为m，半圆轨道的半径为R，A、B两点间的距离为2R，赛车在地面上运动时受到的阻力大小恒为车重的，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）赛车通过C点后落回水平地面位置距B点的距离； （2）赛车从A点运动到B点的时间。 6．（2023秋·辽宁·高三校联考开学考试）如图甲所示，水平地面上固定有光滑的圆形轨道，其半径m，A、B分别是圆弧的两端点。紧靠B的右侧，水平地面上放有质量kg、高度m的木板，木板的上表面与B点水平相切，小滑块Q静止在木板上表面的左端点。将小滑块P从A点的正上方高m处由静止释放，P从A点进入圆形轨道，离开B后与Q发生碰撞并粘合在一起向右滑动，一段时间后从木板右侧滑出，这一过程中木板的图像如图乙所示。已知P、Q的质量分别为kg、kg，与长木板间的动摩擦因数均为。不计P、Q的碰撞时间，取，求： （1）PQ合为一体后的瞬间速度的大小； （2）木板与水平面间的动摩擦因数； （3）木板的长度。 7．（2023秋·河北·高三校联考开学考试）如图所示，有一悬线长，一端固定，另一端接有质量的小球，将悬线拉至水平后由静止释放，小球运动到最低点时恰与静置于水平面上的小滑块发生弹性正碰，碰后小滑块进入由两个半径均为的四分之一圆组成的竖直细圆弧管道，圆弧管道的底端与水平传送带所在平面平滑连接。已知传送带长，以的速率顺时针转动，小滑块与传送带间的动摩擦因数，其它摩擦和阻力均不