高中物理动能与动能定理题20套(带答案)含解析.pdf

高中物理动能与动能定理题20套(带答案)含解析

一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理
1．某小型设备工厂采用如图所示的传送带传送工件。传送带由电动机带动，以v2m/s的
速度顺时针匀速转动，倾角37。工人将工件轻放至传送带最低点A，由传送带传送至
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最高点B后再由另一工人运走，工件与传送带间的动摩擦因数为，所运送的每个工
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件完全相同且质量m2kg。传送带长度为L6m，不计空气阻力。（工件可视为质点，

sin370.6，cos370.8，g10m/s2）求：
(1)若工人某次只把一个工件轻放至A点，则传送带将其由最低点A传至B点电动机需额外
多输出多少电能？
(2)若工人每隔1秒将一个工件轻放至A点，在传送带长时间连续工作的过程中，电动机额
外做功的平均功率是多少？

【答案】(1)104J；(2)104W
【解析】
【详解】
(1)对工件
mgcosmgsinma

v22ax

vat
1

t2s
1
得

x2m

xvt2x
带1

xxx2m
相带
由能量守恒定律

EQEE
电pk
即
1
EmgcosxmgLsinmv2
电相2
代入数据得
E104J
电
(2)由题意判断，每1s放一个工件，传送带上共两个工件匀加速，每个工件先匀加速后匀速
运动，与带共速后工件可与传送带相对静止一起匀速运动。匀速运动的相邻的两个工件间
距为
xvt2m
Lxnx
得
n2
所以，传送带上总有两个工件匀加速，两个工件匀速
则传送带所受摩擦力为
f2mgcos2mgsin
电动机因传送工件额外做功功率为
Pfv104W

2．如图所示，光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连接，C点切线水平，长为
的粗糙水平传送带与平台无缝对接。质量分别为和两个小物体
L=4mBDm1=0.3kgm2=1kg
中间有一被压缩的轻质弹簧，用细绳将它们连接。已知传送带以的速度向左匀
v0=1.5m/s
速运动，小物体与传送带间动摩擦因数为．某时剪断细绳，小物体向左运动，
μ=0.15m1
向右运动速度大小为，取2．求：
m2v2=3m/sg10m/s

剪断细绳前弹簧的弹性势能
(1)Ep
从小物体滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中，为了维持传送带匀速运动，电
(2)m2
动机需对传送带多提供的电能E
为了让小物体从点水平飞出后落至平面的水平位移最大，竖直光滑半圆轨道
(3)m1CAB
的半径和小物体平抛的最大水平位移的大小。
ACRm1x
【答案】(1)19.5J(2)6.75J(3)R=1.25m时水平位移最大为x=5m
【解析】
【详解】
对和弹开过程，取向左为正方向，由动量守恒定律有：
(1)m1m2

0=m1v1-m2v2

解得

v1=10m/s
剪断细绳前弹簧的弹性势能为：
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Emv2mv2
p211222
解得

Ep=19.5J
设向右减速运动的最大距离为，由动能定理得：
(2)m2x
1
-μmgx=0-mv2
2222
解得
x=3m＜L=4m
则先向右减速至速度为零，向左加速至速度为，然后向左匀速运动，直至离
m2v0=1.5m/s
开传送带。
设小物体滑上传送带到第一次滑离传送带的所用时间为。取向左为正方向。
m2t
根据动量定理得：
（）
μm2gt=m2v0--m2v2
解得：
t=3s
该过程皮带运动的距离为：
x=vt=4.5m
带0
故为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能为：
E=μmgx
2带
解得：
E=6.75J
设竖直光滑轨道的半径为时小物体平抛的水平位移最大为。从到由机械
(3)ACRm1xAC
能守恒定律得：
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mv2mv22mgR
21121C
由平抛运动的规律有：

x=vCt1
1
2Rgt2
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联立整理得

x4R(104R)
根据数学知识知当
4R=10-4R
即R=1.25m时，水平位移最大为
x=5m

3．如图所示，一质量为M、足够长的平板静止于光滑水平面上，平板左端与水平轻弹簧
相连，弹簧的另一端固定在墙上．平板上有一质量为的小物块以速度向右运动，且在
mv0
本题设问中小物块保持向右运动．已知小物块与平板间的动摩擦因数为μ，弹簧弹性势能
与弹簧形变量的平方成正比，重力加速度为求：
Epxg.

v
(1)当弹簧第一次伸长量达最大时，弹簧的弹性势能为E，小物块速度大小为0求该过程
pm3
中小物块相对平板运动的位移大小；
(2)平板速度最大时弹簧的弹力大小；
m
(3)已知上述过程中平板向右运动的最大速度为v.若换用同种材料，质量为的小物块重复
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上述过程，则平板向右运动的最大速度为多大？