《高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 計(jì)算題專練部分 運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過程問題》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 計(jì)算題專練部分 運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過程問題(4頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 計(jì)算題專練部分 運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過程問題
1.如圖1所示,在豎直平面內(nèi)有一個(gè)粗糙的圓弧軌道,其半徑R=0.4 m,軌道的最低點(diǎn)距地面高度h=0.45 m.一質(zhì)量m=0.1 kg的小滑塊從軌道的最高點(diǎn)A由靜止釋放,到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)以一定的水平速度離開軌道,落地點(diǎn)C距軌道最低點(diǎn)的水平距離x=0.6 m.空氣阻力不計(jì),g取10 m/s2,求:(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
圖1
(1)小滑塊離開軌道時(shí)的速度大小;
(2)小滑塊運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)時(shí),對(duì)軌道的壓力大?。?
(3)小滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)的過程中,克服摩擦力所做的功.
答案 (1)2.0 m/s
2、 (2)2.0 N (3)0.2 J
解析 (1)小滑塊離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,初速度為v,則
x=vt
h=gt2
解得:v=2.0 m/s.
(2)小滑塊到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí),受重力和軌道對(duì)它的彈力為FN,根據(jù)牛頓第二定律:FN-mg=m
解得:FN=2.0 N
根據(jù)牛頓第三定律,軌道受到的壓力大小FN′=FN=2.0 N.
(3)在小滑塊從軌道的最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理:mgR+Wf=mv2-0
解得:Wf=-0.2 J
所以小滑塊克服摩擦力做功為0.2 J.
2.如圖2所示,質(zhì)量為m=1 kg的物塊,放置在質(zhì)量M=2 kg足夠長(zhǎng)木板的中間,物
3、塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,木板放置在光滑的水平地面上.在地面上方存在兩個(gè)作用區(qū),兩作用區(qū)的寬度L均為1 m,邊界距離為d,作用區(qū)只對(duì)物塊有力的作用:Ⅰ作用區(qū)對(duì)物塊作用力方向水平向右,Ⅱ作用區(qū)對(duì)物塊作用力方向水平向左.作用力大小均為3 N.將物塊與木板從圖示位置(物塊在Ⅰ作用區(qū)內(nèi)的最左邊)由靜止釋放,已知在整個(gè)過程中物塊不會(huì)滑離木板.取g=10 m/s2.
圖2
(1)在物塊剛離開Ⅰ區(qū)域時(shí),物塊的速度多大?
(2)若物塊剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)域時(shí),物塊與木板的速度剛好相同,求兩作用區(qū)的邊界距離d;
(3)物塊與木板最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí),求它們相對(duì)滑動(dòng)的路程.
答案 (1)2 m/s (2)1.
4、5 m (3)3 m
解析 (1)對(duì)物塊由牛頓第二定律:F-μmg=mam1
得:am1==2 m/s2
由L=am1t得t1= =1 s
vm1=am1t1=2 m/s.
(2)Ⅰ區(qū)域內(nèi),對(duì)木板:
由μmg=MaM1得aM1=0.5 m/s2
物塊到達(dá)Ⅰ區(qū)域邊緣處,木板的速度:
vM1=aM1t1=0.5 m/s
離開Ⅰ區(qū)域后:
對(duì)物塊:由μmg=mam2,得am2=1 m/s2
對(duì)木板:aM2=aM1=0.5 m/s2
當(dāng)物塊與木板達(dá)共同速度時(shí):vm1-am2t2=vM1+aM2t2
得t2=1 s
兩作用區(qū)邊界距離為d=vm1t2-am2t=1.5 m.
(
5、3)由于F>μmg,所以物塊與木板最終只能停在兩作用區(qū)之間.由全過程能量守恒與轉(zhuǎn)化規(guī)律:FL=μmgx
得:x==3 m.
3.如圖3所示,一劈形滑梯固定在水平地面上,高h(yuǎn)1=12 m,底角分別為37°、53°,A、B兩小物塊質(zhì)量分別為mA=2 kg、mB=4 kg,用輕繩連接,通過滑梯頂端的小滑輪跨放在左右兩斜面上,輕繩伸直時(shí),兩物塊離地高度h2=4 m,在滑輪處壓住細(xì)繩,已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.1,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,sin 53°=0.8.
圖3
(1)若在壓繩處突然剪斷繩,求A、B下滑過程中加速度之比;
(2)若松開繩,求B滑到底端
6、時(shí)的速度大小;
(3)松開繩,當(dāng)B滑到底端后,A沿斜面繼續(xù)向上滑行的距離.
答案 (1) (2) m/s (3) m
解析 (1)對(duì)A分析 FA=mAgsin 37°-μmAgcos 37°
對(duì)B分析 FB=mBgsin 53°-μmBgcos 53°
又F=ma,綜上所述,解得=
=
(2)由動(dòng)能定理:mBgh2-mAghA-(μmBgcos 53°+μmAgcos 37°)·x=(mA+mB)v2
由幾何關(guān)系得:hA=·sin 37°=3 m
x==5 m
聯(lián)立解得B滑到底端的速度v= m/s.
(3)A沿斜面上行,aA′=gsin 37°+μgcos 37°=6.8
7、 m/s2
由v=2aA′xA vA=v= m/s
上行距離:xA= m
4.滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)陸地上的“沖浪運(yùn)動(dòng)”,具有很強(qiáng)的觀賞性與趣味性.下坡式滑行軌道可簡(jiǎn)化為如下模型:如圖4所示,abcdef為同一豎直平面內(nèi)的滑行軌道,其中ab、df兩段均為傾角θ=37°的斜直粗糙軌道,bc為一段半徑為R=5 m的光滑圓弧,圓弧與ab相切于b點(diǎn),圓弧圓心O在c點(diǎn)的正上方.已知ab之間高度差H1=5 m,cd之間高度差H2=2.25 m,運(yùn)動(dòng)員連同滑板的總質(zhì)量m=60 kg.運(yùn)動(dòng)員從a點(diǎn)由靜止開始下滑后從c點(diǎn)水平飛出,落在軌道上的e點(diǎn),經(jīng)短暫的緩沖動(dòng)作后沿斜面方向下滑.de之間的高度差H3=9 m,運(yùn)
8、動(dòng)員連同滑板可視為質(zhì)點(diǎn),忽略空氣阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
圖4
(1)運(yùn)動(dòng)員剛運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)的速度大??;
(2)運(yùn)動(dòng)員(連同滑板)剛運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力;
(3)運(yùn)動(dòng)員(連同滑板)在由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)過程中阻力對(duì)它做的功.
答案 (1)8 m/s (2)1 368 N,方向豎直向下 (3)-1 680 J
解析 (1)物體從c到e點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng):H2+H3=gt2
t= = s=1.5 s
ce之間的水平距離為x== m=12 m
從c到e做平拋運(yùn)動(dòng),在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)
故vc== m/
9、s=8 m/s.
(2)在c點(diǎn),由牛頓第二定律可知FN-mg=m
FN=mg+m=60×10+60× N=1 368 N
根據(jù)牛頓第三定律可知,運(yùn)動(dòng)員對(duì)軌道的壓力為1 368 N,方向豎直向下.
(3)由a到c,由動(dòng)能定理可知
mg(H1+R-Rcos 37°)+Wf=mv
代入數(shù)據(jù)解得Wf=-1 680 J.
【必考模型2】 直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)組合模型
1.模型特點(diǎn):物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,經(jīng)歷直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)或三種運(yùn)動(dòng)兩兩組合.
2.表現(xiàn)形式:(1)直線運(yùn)動(dòng):水平面上的直線運(yùn)動(dòng)、斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、傳送帶上的直線運(yùn)動(dòng).(2)圓周運(yùn)動(dòng):繩模型圓周運(yùn)動(dòng)、桿模型圓周運(yùn)動(dòng)、拱形橋模型圓周運(yùn)動(dòng).(3)平拋運(yùn)動(dòng):與斜面相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)、與圓軌道相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng).,3.應(yīng)對(duì)模式:這類模型一般不難,各階段的運(yùn)動(dòng)過程具有獨(dú)立性,只要對(duì)不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可,兩個(gè)相鄰的過程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶.很多情況下平拋運(yùn)動(dòng)末速度的方向是解決問題的重要突破口.