江蘇省2019版高中物理學(xué)業(yè)水平測(cè)試復(fù)習(xí) 專題三 功和能綜合應(yīng)用(二)沖A集訓(xùn).doc
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功和能綜合應(yīng)用(二) 1.(2018啟東中學(xué)學(xué)測(cè)最后一考)如圖1所示,質(zhì)量m為70 kg的運(yùn)動(dòng)員以10 m/s的初速度v0,從高為10 m的滑雪場(chǎng)A點(diǎn)沿斜坡自由滑下,一切阻力可忽略不計(jì),以B點(diǎn)所在的水平地面為零勢(shì)能面.g取10 m/s2.求: 圖1 (1)運(yùn)動(dòng)員在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能; (2)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小; (3)若運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)沿右側(cè)斜坡向上運(yùn)動(dòng),他能到達(dá)的最大高度. 2.(2018南通學(xué)測(cè)模擬)2017年11月,波士頓動(dòng)力(Boston Dynamics)研制的機(jī)器人Atlas(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)起跳后,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2中ABC所示,B為最高點(diǎn),C為落地點(diǎn).機(jī)器人質(zhì)量為m,B與A、C間的高度差分別為h1、h2,B、C間的水平距離為L(zhǎng),重力加速度為g,忽略空氣阻力.求: 圖2 (1)機(jī)器人從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t; (2)機(jī)器人落地時(shí)的速度vC; (3)機(jī)器人起跳時(shí)獲得的動(dòng)能EkA. 3.(2018南通學(xué)測(cè)模擬)如圖3所示,斜面ABC下端與光滑的圓弧軌道CDE相切于C,整個(gè)裝置豎直固定,D是最低點(diǎn),圓心角∠DOC=37,E、B與圓心O等高,圓弧軌道半徑R=0.30 m,斜面長(zhǎng)L=1.90 m,AB部分光滑,BC部分粗糙.現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m=0.10 kg的小物塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上端A點(diǎn)無初速度下滑,物塊P與斜面BC部分之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.75.取sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度g=10 m/s2,忽略空氣阻力.求: 圖3 (1)物塊第一次通過C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC; (2)物塊第一次通過D點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大小FD; (3)物塊最終所處的位置. 4.(2018鎮(zhèn)江學(xué)測(cè)模擬)如圖4裝置由水平彈簧發(fā)射器及兩個(gè)軌道組成:軌道Ⅰ是光滑軌道AB,AB高度差h1=0.20 m;軌道Ⅱ由AE和螺旋圓形EFG兩段光滑軌道和粗糙軌道GB平滑連接而成,且A與F等高.軌道最低點(diǎn)與AF所在直線的高度差h2=0.40 m.當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí),恰能使質(zhì)量m=0.05 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))沿軌道Ⅰ上升到B點(diǎn),當(dāng)彈簧壓縮量為2d時(shí),恰能使滑塊沿軌道Ⅱ上升到B點(diǎn),滑塊兩次到達(dá)B點(diǎn)處均被裝置鎖定不再運(yùn)動(dòng).已知彈簧彈性勢(shì)能Ep與彈簧壓縮量x的平方成正比,彈簧始終處于彈性限度范圍內(nèi),不考慮滑塊與發(fā)射器之間的摩擦,重力加速度g取10 m/s2. 圖4 (1)當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí),求彈簧的彈性勢(shì)能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大?。? (2)求滑塊經(jīng)過最高點(diǎn)F處時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。? (3)求滑塊通過GB段過程中克服摩擦力所做的功. 答案精析 1.(1)1.05104 J (2)17.3 m/s (3)15 m 解析 (1)運(yùn)動(dòng)員在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能 EA=mv02+mgh=1.05104 J (2)由機(jī)械能守恒定律得EA=EB=mvB2 解得vB≈17.3 m/s (3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員在右側(cè)斜坡上最高到達(dá)C點(diǎn),C點(diǎn)高度為H,由機(jī)械能守恒定律得 EA=EC=mgH 解得H=15 m. 2.(1) (2) (3)mg(h1+) 解析 (1)機(jī)器人從B點(diǎn)至C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),則 h2=gt2解得t= (2)設(shè)機(jī)器人在B點(diǎn)的速度為vB,則vB= 落地時(shí)的豎直分速度vy= 由于vC= 解得vC= (3)由A→B,由機(jī)械能守恒定律有EkA-mvB2=mgh1 解得EkA=mg(h1+). 3.(1)4.2 m/s (2)7.4 N (3)距離C點(diǎn)0.35 m處 解析 (1)斜面BC部分的長(zhǎng)度l==0.40 m 設(shè)物塊第一次通過B點(diǎn)時(shí)的速度為vB,根據(jù)動(dòng)能定理有 mg(L-l)sin 37=mvB2-0 代入數(shù)據(jù)得vB=3 m/s≈4.2 m/s 物塊在BC部分滑動(dòng)受到的摩擦力大小 Ff=μmgcos 37=0.60 N 在BC部分下滑過程受到的合力F=mgsin 37-Ff=0 則物塊第一次通過C點(diǎn)時(shí)的速度vC=vB=4.2 m/s (2)設(shè)物塊第一次通過D點(diǎn)時(shí)的速度為vD,則從C→D由機(jī)械能守恒定律得 mvD2=mvC2+mgR(1-cos 37) 在D點(diǎn),F(xiàn)D-mg=m 代入數(shù)據(jù)得FD=7.4 N (3)物塊每通過一次BC部分減小的機(jī)械能 ΔE=Ffl=0.24 J 物塊能經(jīng)過BC部分的次數(shù)n==3.75 設(shè)物塊在第四次經(jīng)過BC部分時(shí)最終在距離C點(diǎn)x處停止,則mg(L-x)sin 37-Ff(3l+x)=0 代入數(shù)據(jù)得x=0.35 m. 4.(1)0.1 J 2 m/s (2)3.5 N (3)0.3 J 解析 (1)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得 Ep1=mgh1 解得Ep1=0.1 J 又Ep1=mv2 解得v=2 m/s (2)根據(jù)題意,彈簧壓縮量為2d時(shí), 彈簧彈性勢(shì)能為Ep2=0.4 J 根據(jù)題意,滑塊到達(dá)F處過程,有Ep2=mv′2 得v′=4 m/s 根據(jù)牛頓第二定律可得mg+FN=m 解得FN=3.5 N 根據(jù)牛頓第三定律,滑塊在F處對(duì)軌道的壓力大小為3.5 N. (3)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得 Ep2=mgh1+W克 解得W克=0.3 J.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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