动能定
1、在距离地面高为H 处,将质量为m 的小钢球以初速度v 0竖直下抛,落地理专题
后,小钢球陷入泥土中的深度为h 求: (1)求钢球落地时的速度大小v .
(2)泥土对小钢球的阻力是恒力还是变力? (3)求泥土阻力对小钢球所做的功. (4)求泥土对小钢球的平均阻力大小. 解:
(1) m
由A 到B :根据动能定理:
22
1122
mgH mv mv =-
v ∴(2)变力i .
(3) m 由B 到C ,根据动能定理:
2f 1
02mgh W mv +=-
()2
f 012W mv m
g H
h ∴=--+
(4) m 由B 到C :
f cos180W h =??
()
2022mv mg H h h
++∴=
提示:此题可有A 到C 全程列动能定理,可以试试!
2、在水平的冰面上,以大小为F =20N 的水平推力,推着质量m =60kg 的冰车,由静止开始运动. 冰车受到的摩擦力是它对冰面压力的0. 01倍,当冰车前进了s 1=30m 后,撤去推力F ,冰车又前进了一段距离后停止. 取g = 10m/s 2. 求: (1)撤去推力F 时的速度大小. (2)冰车运动的总路程s . 解:
(1) m 由1状态到2状态:根据动能定理1: 2111
cos0cos18002
Fs mgs mv μ+=-
3.74m/s v ∴=
(2) m 由1状态到3状态2:根据动能定理: 1cos0cos18000Fs mgs μ+=-
100m s ∴=
3、如图所示,光滑1/4圆弧半径为0.8m ,有一质量为1.0kg 的物体自A 点从静止开始下滑到B 点,然后沿水平面前进4m ,到达C 点停止. 求: (1)在物体沿水平运动中摩擦力做的功. (2)物体与水平面间的动摩擦因数. 解:
(1) m 由A 到C 3:根据动能定理:
.
f
A
A
f 00mgR W +=-
f 8J W mgR ∴=-=-
(2) m 由B 到C : f cos180W mg x μ=??
0.2μ∴=
4、汽车质量为m = 2×103kg ,沿平直的路面以恒定功率20kW 由静止出发,经过60s ,汽车达到最大速度20m/s. 设汽车受到的阻力恒定. 求: (1)阻力的大小.
(2)这一过程牵引力所做的功. (3)这一过程汽车行驶的距离. 解4:
(1)汽车速度v 达最大m v 时,有F f
=,故:
m m P F v f v =?=?
1000N f ∴=
(2)汽车由静止到达最大速度的过程中:
6F 1.210J W P t =?=?
(2)汽车由静止到达最大速度的过程中,由动能定理: 2
F m 1cos18002
W f l mv +??=-
800m l ∴=
5.固定的轨道ABC 如图所示,其中水平轨道AB 与半径为R /4的光滑圆弧轨道BC 相连接,AB 与圆弧相切于B 点。质量为m 的小物块静止在水一平轨道上的P 点,它与水平轨道间的动摩擦因数为μ=0.25,PB =2R 。用大小等于2mg 的水平恒力推动小物块,当小物块运动到B 点时,立即撤去推力(小物块可视为质点) (1)求小物块沿圆弧轨道上升后,可能达到的最大高度H ; (2)如果水平轨道AB 足够长,试确定小物块最终停在何处? 解:
(1)5 m :P →B ,根据动能定理:
()2
11202
F f R mv -=
- 其中:F =2mg ,f =μmg ∴ v 2
1=7Rg
m :B →C ,根据动能定理:
22
211122
mgR mv mv -=-
∴ v 2
2=5Rg
m :C 点竖直上抛,根据动能定理:
2
2
102
mgh mv -=- ∴ h =2.5R
∴ H=h +R =3.5R
.
f
(可由A 到C 全程列动能定理) (2)物块从H 返回A 点,根据动能定理: mgH -μmgs =0-0 ∴ s =14R
小物块最终停在B 右侧14R 处
6.如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R 。一质量为m 的小物块(视为质点)从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。(g 为重力加速度) (1)要使物块能恰好通过圆轨道最高点,求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 多大;
(2)要求物块能通过圆轨道最高点,且在最高点与轨道间的压力不能超过5mg 。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 的取值范围。 解:
(1) m :A →B →C 过程:根据动能定理:
21
(2)02
mg h R mv -=- ①
物块能通过最高点,轨道压力N =0
∵牛顿第二定律
2v mg m
R
= ②
∴ h =2.5R
(2)若在C 点对轨道压力达最大值,则 m :A’→B →C 过程:根据动能定理:
2max 2mgh mgR mv '-= ③
物块在最高点C ,轨道压力N =5mg ,∵牛顿第二定律
2
v mg N m
R
'+= ④
∴ h =5R
∴ h 的取值范围是:2.55R h R ≤≤
7.如图所示,某滑板爱好者在离地h =1.8m 高的平台上滑行,水平离开A 点后落在水平地面的B 点,其水平位移s 1=3m ,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为v =4m/s ,并以此为初速沿水平地面滑行s 2=8m 后停止,已知人与滑板的总质量m =60kg 。求:(空
气阻力忽略不计,g =10m/s 2
)
(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小; (2)人与滑板离开平台时的水平初速度; (3)着地过程损失的机械能。 解:
(1) 人:B →C 过程:根据动能定理: ∵
221c o s 18002
f s m v =-
∴ f =22
2s mv =60N
(2) 人:B →C 过程做平抛运动:
∵0212
x v t h gt =???=??
∴ v 0=h
g
s 21
=5m/s
(3) 人:B →C 过程:设PGB 0E =:
∵
22
011(0)()1350J 22E mv mv mgh ?=+-+=-
∴ 1350J
E E =?=损
(思考:如果没有能量损失,着地速度会是4吗?)
总结
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:动能定理常见题型
1 解决直线运动
2解决变力做功,如人抛小球
3处理多个阶段问题,能全程则全程列动能定理
4与圆周运动结合
5多个过程复杂问题
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