《物理二轮专题复习题型应考篇第3部分 题型三 计算题 力学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理二轮专题复习题型应考篇第3部分 题型三 计算题 力学课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题型三 计算题 第1部分 力 学,考查应用动力学观点解决问题 1.(2009安徽22)(14分)在2008年北 京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索 向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了 残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不 息的精神.为了探求上升过程中运动 员与绳索和吊椅间的作用,可将过程 简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一 端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,图1,如图1所示.设运动员的质量为65 kg,吊椅的质量为 15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重力加速度取 g=10 m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时,试求： (1)运动员竖直向下拉绳的力. (2
2、)运动员对吊椅的压力. 解析 解法一 (1)设运动员和吊椅的质量分别为M和m,绳拉运动员的力为F.当运动员和吊椅整体为研究对象,受到重力的大小为(M+m)g,向上的拉力为2F,根据牛顿第二定律有 2F-(M+m)g=(M+m)a,解得F=440 N 根据牛顿第三定律,运动员拉绳的力的大小为440 N,方向竖直向下. (2)以运动员为研究对象,运动员受到三个力的作用,重力大小为Mg,绳的拉力F,吊椅对运动员的支持力FN.根据牛顿第二定律 F+FN-Mg=Ma 解得FN=275 N 根据牛顿第三定律,运动员对吊椅压力大小为275 N,方向竖直向下. 解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员
3、竖直向下的拉力大小为F,对吊椅的压力大小为FN.,根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支持力大小为FN.分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律 F+FN-Mg=Ma F-FN-mg=ma 由得F=440 N FN=275 N 答案 (1)440 N,方向竖直向下 (2)275 N,方向竖直向下,2.(2009海南15)(9分)一卡车拖挂一相同质量的车厢,在水平直道上以v0=12 m/s的速度匀速行驶,其所受阻力可视为与车重成正比,与速度无关.某时刻,车厢脱落,并以大小为a=2 m/s2的加速度减速滑行.在车厢脱落t=3 s后,司机才发觉并紧急刹车,刹车时阻力为正常
4、行驶的3倍.假设刹车前牵引力不变,求卡车和车厢都停下后两者之间的距离. 解析 设卡车的质量为M,车所受阻力与车重之比为 ;刹车前卡车牵引力的大小为F,卡车刹车前后加速度的大小分别为a1和a2,重力加速度大小为g.由牛顿第二定律有,F-2 Mg=0 F- Mg=Ma1 Mg=Ma 3 Mg=Ma2 设车厢脱落后,t=3 s内卡车行驶的路程为s1,末速度为v1,根据运动学公式有 s1=v0t+ a1t2 v1=v0+a1t v12=2a2s2,式中,s2是卡车在刹车后减速行驶的路程.设车厢脱落后滑行的路程为s,有 v02=2as 卡车和车厢都停下来后相距 s=s1+s2-s 由以上各式得 s= 代
5、入数据得s=36 m 答案 36 m,考查多运动组合的多过程问题力学内综合一 3.(2009浙江24)(18分)某校物理兴趣小组决定 举行遥控赛车比赛.比赛路径如图2所示,赛车从起 点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径 为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在 光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟.已知赛 车质量m=0.1 kg,通电后以额定功率P=1.5 W工作, 进入竖直轨道前受到的阻力恒为0.3 N,随后在运 动中受到的阻力均可不计.图中L=10.00 m,R= 0.32 m,h=1.25 m,s=1.50 m.问：要使赛车完成比 赛,电动机至少工作多长时间？(取g=1
6、0 m/s2),图2,解析 设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律 s=v1t h= 解得v1= =3 m/s 设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v2,最低点速度为v3,由牛顿运动定律及机械能守恒定律得,mg=mv22/R +mg(2R) 解得v3= =4 m/s 通过分析比较,赛车要完成比赛,在进入圆轨道前的速度最小应该是vmin=4 m/s 设电动机工作时间至少为t,根据功能原理 Pt-FfL= mvmin2 由此解得t=2.53 s 答案 2.53 s,考查动力学观点和功能观点的结合力学内综合二 4.(2009四川23)(16分)示图3为修建 高层建筑常用的塔式
7、起重机.在起重机 将质量m=5103 kg的重物竖直吊起的 过程中,重物由静止开始向上做匀加速 直线运动,加速度a=0.2 m/s2,当起重机 输出功率达到其允许的最大值时,保持 该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动.取g= 10 m/s2,不计额外功.求： (1)起重机允许输出的最大功率. (2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率.,图3,解析 (1)设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时,拉力F0等于重力. P0=F0vm F0=mg 代入数据,有P0=5.1104 W (2)匀加速运动结束时,起重机达到允许输出的最大功率,设此时重物受到的拉
8、力为F,速度为v1,匀加速运动经历时间为t1,有 P0=Fv1 F-mg=ma v1=at1 ,由,代入数据,得t1=5 s t=2 s时,重物处于匀加速运动阶段,设此时速度为v2,输出功率为P,则 v2=at P=Fv2 由,代入数据,得P=2.04104 W 答案 (1)5.1104 W (2)5 s 2.04104 W,5.(2009宁夏24)(14分)冰壶比赛是在水平冰面 上进行的体育项目,比赛场地示意图如图4所示.比 赛时,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线 AB处放手让冰壶以一定的速度滑出,使冰壶的停止 位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远,运动员 可以用毛刷擦冰壶运行前方的
9、冰面,使冰壶与冰面 间的动摩擦因数减小.设冰壶与冰面间的动摩擦因 数为1=0.008,用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至 2=0.004.在某次比赛中,运动员使冰壶C在投掷 线中点处以2 m/s的速度沿虚线滑出.为使冰壶C能,够沿虚线恰好到达圆心O点,运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？(g取10 m/s2),图4,解析 设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s1,所受摩擦力的大小为Ff1;在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s2,所受摩擦力的大小为Ff2,则有 s1+s2=x 式中s为投掷线到圆心O的距离.,Ff1=1mg, Ff2=2mg 设冰壶的初速度为v0,由功能关系得 Ff1s1+Ff2s2
10、= 联立以上各式,解得s2= 代入数据得s2=10 m 答案 10 m,考查动量和能量观点力学内综合三 6.(2009广东19)(16分)如图5所示,水平地面上 静止放置着物块B和C,相距l=1.0 m.物块A以速度 v0=10 m/s沿水平方向与B正碰.碰撞后A和B牢固地,粘在一起向右运动,并再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v=2.0 m/s.已知A和B的质量均为m,C的质量为A质量的k倍,物块与地面的动摩擦因数=0.45(设碰撞时间很短,g取10 m/s2) (1)计算与C碰撞前瞬间AB的速度. (2)根据AB与C的碰撞过程分析k的取值范围,并讨论与C碰撞后AB的可能运动方向.,图5,解析
11、 (1)设AB碰撞后的速度为v1,AB碰撞过程由动量守恒定律得 mv0=2mv1 设与C碰撞前瞬间AB的速度为v2,由动能定理得 -2mgl= 联立以上各式解得v2=4 m/s (2)若A、B与C发生完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得 2mv2=(2+k)mv 代入数据解得k=2,此时AB的运动方向与C相同 若AB与C发生弹性碰撞,由动量守恒定律和能量守恒定律得 2mv2=2mv3+kmv 联立以上两式解得 v3= v= 代入数据解得k=6 此时AB的运动方向与C相反 若AB与C发生碰撞后AB的速度为0,由动量守恒定律得,2mv2=kmv 代入数据解得k=4 综上所述得 当2k4时,AB的运动方
12、向与C相同 当k=4时,AB的速度为0 当4k6时,AB的运动方向与C相反 答案 (1)4m/s (2)见解析,考查万有引力定律的应用 7.(2009北京22)(16分)已知地球半径为R,地球 表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响. (1)推导第一宇宙速度v1的表达式.,(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T的表达式.,解析 (1)设卫星的质量为m,地球的质量为M,地球表面处物体质量为m 在地球表面附近满足 则GM=R2g 卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力 则 将式代入式,得到v1= (2)卫星受到的万有引力为 F=,由牛顿第二定律得F=
13、式联立解得T=,答案 (1)v1=,分析全国各地2009年高考题,可以看出力学综合计算题考查的热点主要有以下几点:牛顿运动定律和运动学公式的综合应用;平抛运动、圆周运动等多运动问题的组合;应用动力学和能量观点解决问题;应用功能观点解决力学问题;动量和能量观点的综合应用.,预计2010年高考,以新材料为背景,设计多个运动过程,综合应用动力学方法和能量观点解题,将成为高考命题的热点.因为这样的题目考查知识点多,能融合多种物理思想和方法,较好地体现考纲要求,是命题者较为青睐的.题目难度为中档.,1.解决计算题的方法和观点 解决以上问题主要应用三大观点:动力学观点,包括牛顿定律和各运动规律;动量观点,
14、包括动量定理和动量守恒定律;能量观点,包括动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律.,2.解答计算题应注意规范性 主观题对考生的表述能力有很高的要求,所以在复习中应自觉提高表述能力,加强解题规范性的训练.解题规范化有如下几点要求: 一明确研究的对象,说清是某一单个物体还是系统. 二说清研究的是哪一物理过程,画好受力分析图或运动过程草图. 三明确解题过程中出现的各未知物理量符号的含义. 四说清所列物理方程依据的定理定律或运动规律. 五列好方程,明确结果.方程中字母和数字不能混杂出现,计算过程不必体现,物理量必须有单位,必要时对计算结果的物理意义加以讨论.,3.力学中三类题型的解答方
15、法 题型一:力和运动关系与能量的结合 这一题型属于力学综合题.主要考查牛顿定律和运动学规律,还有动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律的综合应用.解答这类问题要做到以下几方面:受力分析要仔细、慎重不漏力,画好受力图;运动过程分析清晰明了,可画运动草图;熟练应用各种运动规律公式(匀变速运动、平抛运动等);注意整体法和隔离法的应用,遇到追及和相遇问题时,注意速度相同时刻的特点;注重牛顿第二定律和牛顿第三定律的表述,关注动能定理与圆周运动的结合问题、摩擦力做功问题.,题型二:万有引力定律的应用 这一题型属于力和运动关系的内容.主要考查圆周运动规律和万有引力定律知识的综合应用.解题有两
16、条路:一是列出万有引力充当向心力的三个常用方程公式;二是利用星球表面物体所受万有引力近似等于物体重力的规律公式.考生可重点关注地球同步卫星、神州号飞船及嫦娥号卫星相关的各类数据资料和相关知识.,题型三:动量与能量的综合应用 这一题型属于力学综合题,难度较大.我们需要区别不同过程中动量守恒与机械能守恒的条件,解决弹性碰撞、完全非弹性碰撞以及碰撞的可能性判断问题.常见模型有子弹打木块模型,移动弹簧振子模型,系统内物体间相互作用的递推模型.解题的关键是选好研究对象和系统,列好动量守恒方程和各段能量关系方程.同时,注意动量守恒方程和机械能守恒方程联立求解的问题.,1.(2009福建省第二次质量检查) 图6为某工厂生 产流水线上水平传输装置的俯视图,它由传送带 和转盘组成.物品从A处无初速放到传送带上,运动 到B处后进入匀速转动
