《高考物理一轮复习专题5-5 动力学观点和能量观点解决力学综合问题（精练）（含答案解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习专题5-5 动力学观点和能量观点解决力学综合问题（精练）（含答案解析）（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题5.5 动力学观点和能量观点解决力学综合问题1(2019安徽皖南八校联考)如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行，一质量为m1 kg初速度大小为v2的小物块，从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带；若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的vt图象(以地面为参考系)如图乙所示则（ ）A小物块向左运动的过程中离A处的最大距离为4 mB03 s时间内，小物块受到的摩擦力的冲量大小为2 NsC04 s时间内，传送带克服摩擦力做功为16 JD小物块与传送带之间由摩擦产生的热能为18 J【答案】AD【解析】由vt图象可知，2 s时小物块向左运动的距离最远，根据vt图象得
2、面积等于位移，s124 m4 m，故A正确；小物块匀变速运动的加速度：a2 m/s2，由牛顿第二定律得：mgma2 N，03 s时间内，小物块受到的摩擦力方向都向右，冲量大小为Imgt6 Ns，故B错误；由vt图象，传送带速度大小：v22 m/s ，前3 s小物块与传送带间有相对运动，存在摩擦力，传送带克服摩擦力做功为Wmgv2t3223 J12 J，故C错误；小物块在传送带上滑动的3 s内，皮带的位移sv2t36 m，方向向右；小物块的位移：ss1s23 m，方向向左两个物体的相对位移sss9 m，整个过程中摩擦产生的热量：Qmgs18 J，故D正确2(2019华东师范大学附中模拟)如图所示
3、，质量为m的长木块A静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B，已知木块长为L，它与滑块之间的动摩擦因数为.现用水平向右的恒力F拉滑块B.(1)当长木块A的位移为多少时，B从A的右端滑出？(2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能【答案】(1)(2)mgL【解析】(1)设B从A的右端滑出时，A的位移为x，A、B的速度分别为vA、vB，由动能定理得mgxmv(Fmg)(xL)mv又因为vAaAtgtvBaBtt，解得x.(2)由功能关系知，拉力F做的功等于A、B动能的增加量和A、B间产生的内能，即有F(xL)mvmvQ解得QmgL.3. (2019江苏如东高中模拟)如图甲所示，
4、质量为m1 kg的滑块(可视为质点)，从光滑、固定的圆弧轨道的最高点A由静止滑下，经最低点B后滑到位于水平面的木板上已知木板质量M2 kg，其上表面与圆弧轨道相切于B点，且长度足够长整个过程中木板的vt图象如图乙所示，g10 m/s2.求：(1)滑块经过B点时对圆弧轨道的压力；(2)滑块与木板之间的动摩擦因数；(3)滑块在木板上滑过的距离【答案】(1)30 N，方向竖直向下(2)0.5(3)3 m【解析】(1)设圆弧轨道半径为R，从A到B过程，滑块的机械能守恒mgRmv2，经B点时，根据牛顿第二定律有FNmg，整理得FN3mg30 N，根据牛顿第三定律知，滑块对轨道的压力大小为30 N，方向竖
5、直向下(2)由vt图象知，木板加速的加速度大小为a11 m/s2，滑块与木板共同减速的加速度大小为a21 m/s2，设木板与地面之间的动摩擦因数为1，滑块与木板之间的动摩擦因数为2，在01 s内，对木板2mg1(mM)gMa1，在1 s2 s内，对滑块和木板1(mM)g(mM)a2，解得10.1，20.5.(3)滑块在木板上滑动过程中，设滑块与木板相对静止时的共同速度为v1，滑块从滑上木板到两者达到共同速度所用时间为t1.对滑块2mgma，v1vat1，v11 m/s，t11 s，木板的位移x1t1，滑块的位移x2t1，滑块在木板上滑过的距离xx2x1，代入数据解得x3 m.4. (2019浙
6、江效实中学模拟)如图，轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道B处，弹簧处于自然状态直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点(未画出)随后P沿轨道被弹回，最高到达F点，AF4R.已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g.(取sin 37，cos 37)(1)求P第一次运动到B点时速度的大小(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能(3)改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点G点在C点左下方，与
7、C点水平相距R、竖直相距R.求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量【解析】(1)根据题意知，B、C之间的距离为l7R2R，设P到达B点时的速度为vB，由动能定理得mglsin mglcos mv，式中37，联立式并由题给条件得vB2.(2)设BEx.P到达E点时速度为零，设此时弹簧的弹性势能为Ep.P由B点运动到E点的过程中，由动能定理有mgxsin mgxcos EP0mv，E、F之间的距离为l14R2Rx，P到达E点后反弹，从E点运动到F点的过程中，由动能定理有Epmgl1sin mgl1cos 0，联立式并由题给条件得xR，EPmgR.(3)设改变后P的质量为m1.D点与G点的水平距
8、离x1和竖直距离y1分别为x1RRsin ，y1RRRcos ，式中，已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为的事实设P在D点的速度为vD，由D点运动到G点的时间为t.由平抛运动公式有y1gt2，x1vDt，联立式得vD.设P在C点速度的大小为vC.在P由C点运动到D点的过程中机械能守恒，有m1vm1vm1g(RRcos )，P由E点运动到C点的过程中，由动能定理有Epm1g(x5R)sin m1g(x5R)cos m1v，联立式得m1m.5. (2019江西白鹭洲中学模拟)如图所示，质量M0.4 kg的长薄板BC静置于倾角为37的光滑斜面上，在A点有质量m0.1 kg的小物体(可视为质点
9、)以v04.0 m/s速度水平抛出，恰以平行斜面的速度落在薄板的最上端B并在薄板上运动，当小物体落在薄板上时，薄板无初速度释放开始沿斜面向下运动，小物体运动到薄板的最下端C时，与薄板速度恰好相等，已知小物体与薄板之间的动摩擦因数为0.5，sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2.求：(1)A点与B点的水平距离；(2)薄板BC的长度【答案】(1)1.2 m(2)2.5 m【解析】(1)小物体从A到B做平抛运动，下落时间为t1，水平位移为x，则gt1v0tan 37， xv0t1，联立得x1.2 m.(2)小物体落到B点的速度为v，则v，小物体在薄板上运动，则mgsin 37mgc
10、os 37ma1，薄板在光滑斜面上运动，则Mgsin 37mgcos 37Ma2，小物体从落到薄板到两者速度相等用时t2，则va1t2a2t2，小物体的位移x1vt2a1t，薄板的位移x2a2t，薄板的长度lx1x2，联立式得l2.5 m.6. (2019山东青岛二中模拟)如图所示，滑块质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为0.1，它以v03的初速度由A点开始向B点滑行，AB5R，并滑上光滑的半径为R的圆弧BC，在C点正上方有一离C点高度也为R的旋转平台，沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q，P、Q位于同一直径上，旋转时两孔均能达到C点的正上方若滑块滑过C点后穿过P孔，又恰能从Q孔落
11、下，则平台转动的角速度应满足什么条件？【答案】(n0,1,2，)【解析】设滑块滑至B点时速度为vB，对滑块由A点到B点应用动能定理有mg5Rmvmv，解得v8gR.滑块从B点开始，运动过程机械能守恒，设滑块到达P处时速度为vP，则mvmvmg2R，解得vP2，滑块穿过P孔后再回到平台的时间t4，要想实现题述过程，需满足t(2n1)，(n0,1,2，)7. (2019湖北孝感高级中学模拟)如图所示，半径R1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角37，另一端点C为轨道的最低点C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M1 kg，上表面与
12、C点等高质量为m1 kg的物块(可视为质点)从空中A点以v01.2 m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道已知物块与木板间的动摩擦因数0.2，取g10 m/s2.求：(1)物块经过C点时的速度vC；(2)若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q.【答案】(1)6 m/s(2)9 J【解析】(1)设物块在B点的速度为vB，在C点的速度为vC，从A到B物块做平抛运动，有vBsin v0，从B到C，根据动能定理有mgR(1sin )mvmv，解得vC6 m/s.(2)物块在木板上相对滑动过程中由于摩擦力作用，最终将一起共同运动设相对滑动时物块加速度为a1，木板加速度为a
13、2，经过时间t达到共同速度为v，则mgma1，mgMa2，vvCa1t，va2t.根据能量守恒定律有(mM)v2Qmv联立解得Q9 J.8. (2019重庆巴蜀中学模拟)如图所示，半径为R的光滑半圆轨道ABC与倾角37的粗糙斜面轨道DC相切于C，圆轨道的直径AC与斜面垂直。质量为m的小球从A点左上方距A高为h的斜上方P点以某一速度水平抛出，刚好与半圆轨道的A点相切进入半圆轨道内侧，之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到抛出点等高的D处。已知当地的重力加速度为g，取Rh，sin370.6，cos370.8，不计空气阻力，求：(1)小球被抛出时的速度v0；(2)小球到达半圆轨道最低点B时，对轨道的压力大小；
14、(3)小球从C到D过程中克服摩擦力做的功W。 【答案】(1)(2)5.6mg(3)mgh【解析】(1)小球到达A点时，速度与水平方向的夹角为，如图所示。设竖直方向的速度vy，则有v2gh由几何关系得v0vycot得v0(2)A、B间竖直高度HR(1cos)设小球到达B点时的速度为v，则从抛出点到B过程中有mvmg(Hh)mv2在B点，有FNmgm解得FN5.6mg由牛顿第三定律知，小球在B点对轨道的压力大小是5.6mg。(3)小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等于小球做平抛运动的初动能，有Wmvmgh。9(2019陕西西安中学模拟)为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列设想：取一个与水平方向夹角60，长L12m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为L2m的水平轨道BC相连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示。现将一个小球从距A点高h0.9m的水平台面上以一定的初速度v0水平弹出，到A点时速
