2020年高考物理《圓周運(yùn)動(dòng)與動(dòng)能定理的綜合考查》專(zhuān)題訓(xùn)練及答案解析

1、高考物理《圓周運(yùn)動(dòng)與動(dòng)能定理的綜合考查》專(zhuān)題訓(xùn)練 高考物理《圓周運(yùn)動(dòng)與動(dòng)能定理的綜合考查》專(zhuān)題訓(xùn)練1.(2015·全國(guó)卷Ⅰ，17)如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開(kāi)始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道。質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功。則( )A．W＝ mgR，質(zhì)

2、點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)12B．W＞ mgR，質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)12C．W＝ mgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離12D．W＜ mgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離12【答案】：C【解析】：根據(jù)動(dòng)能定理得P點(diǎn)動(dòng)能EkP＝mgR，經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律和向心力公式可得4mg－mg＝m，所以N點(diǎn)動(dòng)能為EkN＝ ，從P點(diǎn)到N點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理可得mgR－W＝ －mgR，即克服摩擦力做功W＝v2R3mgR23mgR2。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，半徑方向的合

3、力提供向心力即FN－mgcos θ＝ma＝mmgR2v2R，根據(jù)左右對(duì)稱(chēng)，在同一高度處，由于摩擦力做功導(dǎo)致在右邊圓形軌道中的速度變小，軌道彈力變小，滑動(dòng)摩擦力Ff＝μFN變小，所以摩擦力做功變小，那么從N到Q，根據(jù)動(dòng)能定理，Q點(diǎn)動(dòng)能EkQ＝3mgR2－mgR－W′＝ mgR－W′，由于W′＜12mgR2，所以Q點(diǎn)速度仍然沒(méi)有減小到0，會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離，對(duì)照選項(xiàng)，C正確。2.如圖，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高，

4、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開(kāi)始滑下，滑到最低點(diǎn)Q時(shí)，對(duì)軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g。質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過(guò)程中，克服摩擦力所做的功為( )m/s，在上端A點(diǎn)無(wú)初速度地放置一個(gè)質(zhì)量為m＝1 kg、大小可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬塊，它與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，金屬塊滑離傳送帶后，經(jīng)過(guò)彎道，沿半徑為R＝0.4 m的光滑圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，剛好能通過(guò)最高點(diǎn)E。已知B、D兩點(diǎn)的豎直高度差h＝0.5 m(g取10 m/s2)求：(1)

5、金屬塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度；(2)金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功?！敬鸢浮?(1)2m/s (2)3 J 5【解析】(1)金屬塊在E點(diǎn)時(shí)，mg＝m ，解得vE＝2 m/s，在從D到E過(guò)程中由動(dòng)能定理得：－mg·2R＝ mv － mv ， 解得vD＝2m/s。12 2 E 12 2 D 5(2)金屬塊剛剛放上傳送帶時(shí)，mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，解得a1＝10 m/s2，設(shè)經(jīng)位移x1達(dá)到共同速度，則v2＝2

6、a1x1，解得x1＝0.2 m＜3.2 m，繼續(xù)加速過(guò)程中，mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，解得a2＝2 m/s2，由x2＝L－x1＝3 m，v －v2＝2a2x2， 2 B解得vB＝4 m/s，在從B到D過(guò)程中由動(dòng)能定理得mgh－W＝ mv － mv ，12 2 D 12 2 B解得W＝3 J。5.如圖所示，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端各系一個(gè)小球a和b，跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿C和D上，質(zhì)量為ma的a球置于地面上，質(zhì)