2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化練五 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決力學(xué)壓軸題 新人教版.doc

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2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化練五 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決力學(xué)壓軸題 新人教版 1．(xx惠州市第三次調(diào)研)單板滑雪U形池如圖7所示，由兩個(gè)完全相同的圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成，圓弧滑道的半徑R＝3.2 m，B、C分別為圓弧滑道的最低點(diǎn)，B、C間的距離s＝7.5 m，假設(shè)某次比賽中運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過水平滑道B點(diǎn)時(shí)水平向右的速度vB＝16 m/s，運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t＝0.5 s，從D點(diǎn)躍起時(shí)的速度vD＝6.0 m/s.設(shè)運(yùn)動(dòng)員連同滑板的質(zhì)量m＝50 kg，忽略空氣阻力的影響，重力加速度g取10 m/s2.求： 圖7 (1)運(yùn)動(dòng)員在B點(diǎn)對圓弧軌道的壓力； (2)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間； (3)運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程中需要克服摩擦阻力所做的功． 解析　(1)由FN－mg＝，可得FN＝4 500 N 由牛頓第三定律知，壓力為4 500 N. (2)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)員上升的時(shí)間為t1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vD＝gt1 運(yùn)動(dòng)員在空中完成動(dòng)作的時(shí)間t′＝2t1＝＝1.2 s (3)運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)到C點(diǎn)，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程的平均速度BC＝＝ 解得運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度 vC＝－vB＝14.0 m/s 運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中，克服摩擦力和重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理－Wf－mgR＝mv－mv 得運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功Wf＝mv－mv－mgR 代入數(shù)值解得Wf＝2 400 J 答案　(1)4 500 N　(2)1.2 s　(3)2 400 J 2．飛機(jī)若僅依靠自身噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力起飛需要較長的跑道，某同學(xué)設(shè)計(jì)在航空母艦上安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)起飛距離，他的設(shè)計(jì)思想如下：如圖8所示，航空母艦的水平跑道總長l＝180 m，其中電磁彈射器是一種長度為l1＝120 m的直線電機(jī)，這種直線電機(jī)從頭至尾可以提供一個(gè)恒定的牽引力F牽．一架質(zhì)量為m＝2.0104kg的飛機(jī)，其噴飛式發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供恒定的推力F推＝1.2105N.考慮到飛機(jī)在起飛過程中受到的阻力與速度大小有關(guān)，假設(shè)在電磁彈射階段的平均阻力為飛機(jī)重力的0.05倍，在后一階段的平均阻力為飛機(jī)重力的0.2倍．飛機(jī)離艦起飛的速度v＝100 m/s，航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)可視為質(zhì)量恒定的質(zhì)點(diǎn)．請你求出(計(jì)算結(jié)果均保留二位有效數(shù)字)： 圖8 (1)飛機(jī)在后一階段的加速度大??； (2)電磁彈射器的牽引力F牽的大??； (3)電磁彈射器輸出效率可以達(dá)到80%，則每彈射這樣一架飛機(jī)電磁彈射器需要消耗多少能量． 解析　(1)設(shè)后一階段飛機(jī)加速度為a2，平均阻力為Ff2＝0.2mg，則F推－Ff2＝ma2 所以飛機(jī)在后一階段的加速度大小：a2＝4.0 m/s2 (2)解法一　設(shè)電磁彈射階段飛機(jī)加速度為a1、末速度為v1，平均阻力為Ff1＝0.05mg 則v＝2a1l1，v2－v＝2a2(l－l1) 得：a1＝39.7 m/s2 由：F牽＋F推－Ff1＝ma1，得F牽＝6.8105N 解法二　由動(dòng)能定理得： F牽l1＋F推l－Ff1l1－Ff2(l－l1)＝mv2 解得F牽＝6.8105N (3)電磁彈射器對飛機(jī)做功：W＝F牽l1＝8.2107J 則其消耗的能量：E＝＝1.0108J 答案　(1)4.0 m/s2　(2)6.8105N　(3)1.0108J 3．如圖9所示，質(zhì)量為m＝0.1 kg的小球置于平臺末端A點(diǎn)，平臺的右下方有一個(gè)表面光滑的斜面體，在斜面體的右邊固定一豎直擋板，輕質(zhì)彈簧拴接在擋板上，彈簧的自然長度為x0＝0.3 m，斜面體底端C點(diǎn)距擋板的水平距離為d2＝1 m，斜面體的傾角為θ＝45，斜面體的高度h＝0.5 m．現(xiàn)給小球一大小為v0＝2 m/s的初速度，使之在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，恰好從斜面體的頂端B點(diǎn)無碰撞地進(jìn)入斜面，并沿斜面運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過C點(diǎn)后再沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)，過一段時(shí)間開始壓縮輕質(zhì)彈簧．小球速度減為零時(shí)，彈簧被壓縮了Δx＝0.1 m．已知小球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，設(shè)小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)無能量損失，重力加速度g取10 m/s2，求： 圖9 (1)平臺與斜面體間的水平距離d1； (2)小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1； (3)彈簧壓縮過程中的最大彈性勢能Ep. 解析　(1)小球到達(dá)斜面頂端時(shí)，豎直分速度為vBy＝v0tan θ 又根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)知識知，vBy＝gt 水平方向小球做勻速直線運(yùn)動(dòng) 則d1＝v0t，解得：d1＝0.4 m. (2)在B點(diǎn)小球的速度為vB，則vB＝ 小球由B點(diǎn)到C點(diǎn)過程中，由牛頓第二定律知： mgsin θ＝ma，v－v＝2a vC＝vB＋at1，解得：t1＝0.2 s，vC＝3 m/s. (3)小球在水平面上運(yùn)動(dòng)的過程中，由功能關(guān)系知： mv＝μmg(d2－x0)＋μmgΔx＋Ep，解得：Ep＝0.5 J 答案　(1)0.4 m　(2)0.2 s　(3)0.5 J 4．(xx四川卷，10)在如圖10所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ＝37的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應(yīng)平面平行．勁度系數(shù)k＝5 N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連．彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面．水平面處于場強(qiáng)E＝5104 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中．已知A、B的質(zhì)量分別為mA＝0.1 kg和mB＝0.2 kg，B所帶電荷量q＝＋410－6C.設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，B電荷量不變．取g＝10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8. 圖10 (1)求B所受靜摩擦力的大??； (2)現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a＝0.6 m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．A從M到N的過程中，B的電勢能增加了ΔEp＝0.06 J．已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4.求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率． 解析　A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，對于A、B根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件解決問題；當(dāng)A、B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律和功能關(guān)系解決問題． (1)F作用之前，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)．設(shè)B所受靜摩擦力大小為f0，A、B間繩中張力為T0，有對A：T0＝mAgsin θ ① 對B：T0＝qE＋f0 ② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得f0＝0.4 N ③ (2)物體A從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中，A、B兩物體的位移均為x，A、B間繩子張力為T，有qEx＝ΔEp ④ T－μmBg－qE＝mBa ⑤ 設(shè)A在N點(diǎn)時(shí)速度為v，受彈簧拉力為F彈，彈簧的伸長量為Δx，有 v2＝2ax ⑥ F彈＝kΔx ⑦ F＋mAgsin θ－F彈sin θ－T＝mAa ⑧ 由幾何關(guān)系知Δx＝ ⑨ 設(shè)拉力F的瞬時(shí)功率為P，有P＝Fv ⑩ 聯(lián)立④～⑩式，代入數(shù)據(jù)解得P＝0.528 W． ? 答案　(1)0.4 N　(2)0.528 W