2020年高考物理《圓周運動與動能定理的綜合考查》專題訓練及答案解析

1、高考物理《圓周運動與動能定理的綜合考查》專題訓練 高考物理《圓周運動與動能定理的綜合考查》專題訓練1.(2015·全國卷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。一質量為m的質點自P點上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點進入軌道。質點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功。則( )A．W＝ mgR，質

2、點恰好可以到達Q點12B．W＞ mgR，質點不能到達Q點12C．W＝ mgR，質點到達Q點后，繼續(xù)上升一段距離12D．W＜ mgR，質點到達Q點后，繼續(xù)上升一段距離12【答案】：C【解析】：根據(jù)動能定理得P點動能EkP＝mgR，經過N點時，由牛頓第二定律和向心力公式可得4mg－mg＝m，所以N點動能為EkN＝ ，從P點到N點根據(jù)動能定理可得mgR－W＝ －mgR，即克服摩擦力做功W＝v2R3mgR23mgR2。質點運動過程，半徑方向的合

3、力提供向心力即FN－mgcos θ＝ma＝mmgR2v2R，根據(jù)左右對稱，在同一高度處，由于摩擦力做功導致在右邊圓形軌道中的速度變小，軌道彈力變小，滑動摩擦力Ff＝μFN變小，所以摩擦力做功變小，那么從N到Q，根據(jù)動能定理，Q點動能EkQ＝3mgR2－mgR－W′＝ mgR－W′，由于W′＜12mgR2，所以Q點速度仍然沒有減小到0，會繼續(xù)向上運動一段距離，對照選項，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、質量為m的質點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g。質點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為( )m/s，在上端A點無初速度地放置一個質量為m＝1 kg、大小可視為質點的金屬塊，它與傳送帶的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，金屬塊滑離傳送帶后，經過彎道，沿半徑為R＝0.4 m的光滑圓軌道做圓周運動，剛好能通過最高點E。已知B、D兩點的豎直高度差h＝0.5 m(g取10 m/s2)求：(1)

5、金屬塊經過D點時的速度；(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點時，mg＝m ，解得vE＝2 m/s，在從D到E過程中由動能定理得：－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，mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，解得a1＝10 m/s2，設經位移x1達到共同速度，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過程中由動能定理得mgh－W＝ mv － mv ，12 2 D 12 2 B解得W＝3 J。5.如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端各系一個小球a和b，跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細桿C和D上，質量為ma的a球置于地面上，質