《高考物理考前冲刺30天第四讲必考计算题动力学方法和能量观点的综合应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理考前冲刺30天第四讲必考计算题动力学方法和能量观点的综合应用课件（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四讲 必考计算题4 动力学方法和能量观点的 综合应用 动力学方法和能量观点的综合应 用 内容索引 课时训练 动力学方法和能量观点的综合应用 命题点一 多过程组合问题 例1 如图1 固定在水平面上的组合轨道 由光滑的斜面 光滑的竖 直半圆 半径R 2 5 m 与粗糙的水平轨道组成 水平轨道动摩擦因数 0 25 与半圆的最低点相切 轨道固定在水平面上 一个质量为m 0 1 kg的小球从斜面上A处由静止开始滑下 并恰好能到达半圆轨道最 高点D 且水平抛出 落在水平轨道的最左端B点 处 不计空气阻力 小球在经过斜面与水平轨 道连接处时不计能量损失 g取10 m s2 求 图1 1 小球从D点抛出的速
2、度vD 解析答案 答案 5 m s 解析答案 2 水平轨道BC的长度x 答案 5 m 水平轨道BC的长度即为平抛运动的水平位移的大小 所以x vDt 5 1 m 5 m 解析 根据竖直方向上的自由落体运动可得 2R gt2 所以运动的时间为t s 1 s 方法感悟解析答案 3 小球开始下落的高度h 答案 7 5 m 方法感悟 多过程问题的解题技巧 1 抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程 将物理过程分解成几 个简单的子过程 2 两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带 也是解题的关键 很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口 题组阶梯突破 1 运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种
3、刺激性很强的运动项目 如 图2所示 AB是水平路面 BC是半径为20 m的圆弧 CDE是一段曲 面 运动员驾驶功率始终为P 1 8 kW的摩托车在AB段加速 通过B点 时速度已达到最大vm 20 m s 再经t 13 s的时间通过坡面到达E点 此刻关闭发动机水平飞出 已知人和车的总质 量m 180 kg 坡顶高度h 5 m 落 地点与E点的水平距离s 16 m 重力 加速度g 10 m s2 如果在AB段摩托车 所受的摩擦阻力恒定 且不计空气阻力 求 12 图2 1 AB段摩托车所受摩擦阻力的大小 解析 摩托车在水平面上已经达到了最大速度 牵引力与阻力相等 则 P Fvm Ffvm Ff 90
4、 N 答案 90 N 解析答案 12 2 摩托车过圆弧B点时受到地面支持力的大小 解析 摩托车在B点 由牛顿第二定律得 FN mg m FN m mg 5 400 N 答案 5 400 N 解析答案 12 3 摩托车在沿BCDE冲上坡顶的过程中克服摩擦阻力做的功 答案 27 360 J 解析答案 12 2 如图3所示 半径R 0 4 m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内 轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角 30 下端点C为 轨道的最低点且与粗糙水平面相切 一根轻质弹簧 的右端固定在竖直挡板上 质量m 0 1 kg的小物块 可视为质点 从空中A点以v0 2 m s的速度被水平 抛出 恰
5、好从B点沿轨道切线方向进入轨道 经过 C点后沿水平面向右运动至D点时 弹簧被压缩至 最短 C D两点间的水平距离L 1 2 m 小物块 与水平面间的动摩擦因数 0 5 g取10 m s2 求 12 图3 1 小物块经过圆弧轨道上B点时速度vB的大小 解析 小物块恰好从B点沿切线方向进入轨道 由几何关系有vB 4 m s 答案 4 m s 解析答案 12 2 小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小 解析 小物块由B点运动到C点 由动能定理有 mgR 1 sin 在C点处 由牛顿第二定律有FN mg m 解得FN 8 N 答案 8 N 解析答案 根据牛顿第三定律 小物块经过圆弧轨道上C点时对轨
6、道的压力FN 大小为8 N 12 3 弹簧的弹性势能的最大值Epm 解析 小物块从B点运动到D点 由能量守恒定律 有Epm mgR 1 sin mgL 0 8 J 答案 0 8 J 解析答案 12 例2 如图4所示 传送带与地面的夹角 37 A B两端间距L 16 m 传送带以速度 v 10 m s 沿顺时针方向运动 物体m 1 kg 无初速度地放置于A端 它与传送带间 的动摩擦因数 0 5 试求 1 物体由A端运动到B端的时间 命题点二 传送带模型问题 图4 解析答案 解析 物体刚放上传送带时受到沿斜面向下的滑动摩擦力 由牛顿 第二定律得 mgsin mgcos ma1 设物体经时间t1 加
7、速到与传送带同速 则v a1t1 x1 可解得 a1 10 m s2 t1 1 s x1 5 m 因mgsin mgcos 故当物体与传送带同速后 物体将继续加速 解析答案 由mgsin mgcos ma2 L x1 vt2 解得 t2 1 s 故物体由A端运动到B端的时间 t t1 t2 2 s 答案 2 s 2 系统因摩擦产生的热量 答案 24 J 解析 物体与传送带间的相对位移 x相 vt1 x1 L x1 vt2 6 m 故Q mgcos x相 24 J 方法感悟解析答案 方法感悟 传送带问题的分析流程和技巧 1 分析流程 方法感悟 2 相对位移 一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热
8、量Q Ff x相对 其中x相对是 物体间相对路径长度 如果两物体同向运动 x相对为两物体对地位移大 小之差 如果两物体反向运动 x相对为两物体对地位移大小之和 3 功能关系 1 功能关系分析 WF Ek Ep Q 2 对WF和Q的理解 传送带的功 WF Fx传 产生的内能Q Ffx相对 3 一质量为M 2 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动 被一 水平向左飞来的子弹击中 子弹从物块中穿过 如图5甲所示 地面 观察者记录了小物块被击穿后的速度随时间的变化关系 如图乙所示 图中取向右运动的方向为正方向 已知传送带的速度保持不变 g取 10 m s2 题组阶梯突破 34 图5 1 指出传送带的
9、速度v的方向及大小 说明理由 解析答案 解析 由题图可知 物块被击中后先向左做匀减速运动 速度为零 后 又向右做匀加速运动 当速度等于2 m s以后随传送带一起匀速 运动 所以传送带的速度方向向右 大小为2 m s 答案 方向向右 2 m s 理由见解析 34 2 计算物块与传送带间的动摩擦因数 解析答案 解析 由题图可知 a m s2 2 m s2 由牛顿第二定律得 滑动摩擦力Ff Ma 其中Ff FN FN Mg 答案 0 2 所以物块与传送带间的动摩擦因数 0 2 34 3 计算物块对传送带总共做了多少功 系统有多少能量转化为内能 解析答案 解析 由题图可知 传送带与物块存在摩擦力的时间
10、只有3 s 传送 带在这段时间内的位移 x vt 2 3 m 6 m 所以物块对传送带所做的功为 W Ffx 4 6 J 24 J 答案 24 J 36 J 选传送带为参考系 物块相对于传送带通过的路程 x t 3 m 9 m 所以转化为内能的能量EQ Ffx 4 9 J 36 J 34 4 如图6所示 与水平面夹角 30 的倾斜传送带始终绷紧 传送带下 端A点与上端B点间的距离L 4 m 传送带以恒定的速率v 2 m s向上 运动 现将一质量为1 kg的物体无初速度地放于A处 已知物体与传送 带间的动摩擦因数 取g 10 m s2 求 解析答案 图6 1 物体从A运动到B共需多长时间 34
11、解析 物体无初速度地放在A处后 因mgsin mgcos 37 或 tan 37 所以小物体不会停 在斜面上 小物体最后以C为中心 B为一侧最高点沿圆弧轨道做往 返运动 联立 解得Q 4 8 J 答案 4 8 J 从E点开始直至稳定 系统因摩擦所产生的热量 Q E E mg h Rcos 37 123456 5 2019 绍兴期末 如图5所示 已知半径分别为R和r的甲 乙两个光 滑的圆形轨道安置在同一竖直平面内 甲轨道左侧又连接一个光滑 的轨道 两圆形轨道之间由一条水平轨道CD相连 一小球自某一高度 由静止滑下 先滑过甲轨道 通过动摩擦因数为 的CD段 又滑过乙 轨道 最后离开 若小球在两圆轨
12、道的最高点对轨道压力都恰好为零 试求 解析答案 1 释放小球的高度h 图5 123456 解析 小球在光滑圆轨道上滑行时 机械能守恒 设小球滑过C点时 的速度为vC 通过甲环最高点速度为v 根据小球对最高点压力为 零 有mg m 取轨道最低点为零势能点 由机械守恒定律有 mg 2R mv 2 由 两式消去v 可得 vC 123456 解析答案 答案 2 5R 同理可得小球滑过D点时的速度为 vD 小球从甲轨道左侧光滑轨道滑至C点时机械能守恒 有 mgh 由 两式联立解得 h 2 5R 由此小球释放的高度为2 5R 123456 2 水平轨道CD段的长度 解析答案 答案 解析 设CD段的长度为l
13、 对小球滑过CD段过程应用动能定理有 mgl 由 三式联立解得 l 则水平轨道CD段的长度为 123456 6 2019 浙江1月学考 38 如图6所示为某种弹射小球的游戏装置 水平面 上固定一轻质弹簧及长度可调节的竖直管AB 细管下端接有一小段长度 不计的圆滑弯管 上端B与四分之一圆弧弯管BC相接 每次弹射前 推 动小球将弹簧压缩到同一位置后锁定 解除锁定 小球 即被弹簧弹出 水平射进细管A端 再沿管ABC 从C端水平射出 已知弯管BC的半径R 0 30 m 小球的质量为m 50 g 当调节竖直细管AB的长 度L至L0 0 90 m时 发现小球恰好能过管口C端 不计小球运动过程中的机械能损失
14、 g取10 m s2 123456 图6 1 求每次弹射时弹簧对小球所做的功W 解析答案 解析 小球恰好过C点 其速度vC 0 根据功能关系 每次弹射时弹簧对小球所做的功为 W mg L0 R 0 60 J 答案 0 60 J 123456 2 当L取多大时 小球落至水平面的位置离直管AB最远 解析答案 123456 解析答案 解析 设小球被弹出时的初速度为v0 到达C时的速度为v 根据动 能定理有W 0 根据机械能守恒定律有 综合 得v 根据平抛运动规律 小球落至水平面时的落点离直管AB的距离为 s vt R 其中t 123456 综合 得s 根据数学知识可判知 当L 0 30 m时 s最大 即当L取0 30 m时 小球落至水平面的位置离直管AB最远 答案 0 30 m 123456 3 调节L时 小球到达管口C时管壁对球的作用力FN也相应变化 考 虑到游戏装置的实际情况 L不能小于0 15 m 请在图7坐标纸上作出 FN随长度L变化的关系图线 取管壁对球的作用力FN方向向上为正 并要求在纵轴上标上必要的刻度值 图7 123456 返回解析答案 解析 设小球经过C端时所受管壁作用力方向向上 根据牛顿运动定 律有mg FN m 又v 则有FN 代入数据得FN L 2 5 N 0 90 m L 0 15 m 据此作出所求图线如图 123456 答案 见解析图 返回
