《高考物理二轮复习 专题突破练7 应用力学三大观点解决综合问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 专题突破练7 应用力学三大观点解决综合问题（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、廉政文化是社会主义文化建设的重要组成部分，是在我国五千多年文明历史发展过程中形成的博大精深的中华文化，是中华民族的传统美德专题突破练7应用力学三大观点解决综合问题(时间:45分钟满分:100分)计算题(本题共5个小题,共100分)1.(20分)(2017湖北武汉模拟)如图所示,质量为m=1 kg的小物块由静止轻轻放在水平匀速运动的传送带上,从A点随传送带运动到水平部分的最右端B点,经半圆轨道C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道,恰能做圆周运动。C点在B点的正上方,D点为轨道的最低点。小物块离开D点后,做平抛运动,恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的E点。已知半圆轨道的半径R=0.9 m,D
2、点距水平面的高度h=0.75 m,g取10 m/s2,试求:(1)摩擦力对小物块做的功;(2)小物块经过D点时对轨道压力的大小;(3)倾斜挡板与水平面间的夹角。答案 (1)4.5 J(2)60 N(3)60解析 (1)设小物块经过C点时的速度大小为v1,因为经过C时恰好能完成圆周运动,由牛顿第二定律可得:mg=mv12R,解得v1=3 m/s小物块由A到B过程中,设摩擦力对小物块做的功为W,由动能定理得:W=12mv12,解得W=4.5 J故摩擦力对物块做的功为4.5 J。(2)设小物块经过D点时的速度为v2,对由C点到D点的过程,由动能定理得mg2R=12mv22-12mv12小物块经过D点
3、时,设轨道对它的支持力大小为FN,由牛顿第二定律得FN-mg=mv22R联立解得FN=60 N,v2=35 m/s由牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力大小为FN=FN=60 N。故小物块经过D点时对轨道的压力大小为60 N。(3)小物块离开D点做平抛运动,设经时间t打在E点,由h=12gt2得t=1510 s设小物块打在E点时速度的水平、竖直分量分别为vx、vy,速度跟竖直方向的夹角为,则vx=v2vy=gt又tan =vxvy=3联立解得=60再由几何关系可得=60故倾斜挡板与水平面的夹角为60。2.(20分)如图所示,上表面光滑的水平平台左端与竖直面内半径为R的光滑半圆轨道相切,整体固定
4、在水平地面上。平台上放置两个滑块A、B,其质量mA=m,mB=2m,两滑块间夹有被压缩的轻质弹簧,弹簧与滑块不拴接。平台右侧有一小车,静止在光滑的水平地面上,小车质量m=3m,车长l=2R,小车的上表面与平台的台面等高,滑块与小车上表面间的动摩擦因数=0.2。解除弹簧约束,滑块A、B在平台上与弹簧分离,在同一水平直线上运动。滑块A经C点恰好能够通过半圆轨道的最高点D,滑块B冲上小车。两个滑块均可视为质点,重力加速度为g。求:(1)滑块A在半圆轨道最低点C处时的速度大小;(2)滑块B冲上小车后与小车发生相对运动过程中小车的位移大小;(3)若右侧地面上有一高度略低于小车上表面的立桩(图中未画出),
5、立桩与小车右端的距离为x,当小车右端运动到立桩处立即被牢固粘连。请讨论滑块B在小车上运动的过程中,克服摩擦力做的功Wf与x的关系。答案 (1)5gR(2)3R4(3)当x34R时,Wf=11mgR10当x34R时,Wf=0.4mg(2R+x)解析 (1)滑块A在半圆轨道运动,设到达最高点的速度为vD,则有:mg=mvD2R,解得:vD=gR;滑块A在半圆轨道运动的过程中,机械能守恒,所以有:2mgR+12mvD2=12mvA2,解得vA=5gR。(2)A、B在弹簧恢复原长的过程中动量守恒,则有:mAvA+(-mBvB)=0,解得:vB=5gR2,假设滑块B可以在小车上与小车共速,由动量守恒得:
6、mBvB=(mB+m)v共,解得:v共=25vB=5gR5,滑块B滑上小车后加速度大小为a=g,则滑块B从滑上小车到与小车共速时的位移为xB=v共2-vB2-2g=21R8,小车的加速度a车=215g,此过程中小车的位移为x车=v共22a车=34R滑块B相对小车的位移为:x=xB-x车=15R8(l-x),滑块B会脱离小车。小车与立桩相碰静止后,滑块B继续运动脱离小车过程中,滑块B克服摩擦力做功为Wf2=2mg(l-x)=mgR20,所以,当x34R时,滑块B克服摩擦力做功为Wf=Wf1+Wf2=11mgR10。当xE,所以滑块B一定能滑离小车,则滑块B克服摩擦力做功为:Wf=2mg(l+x)
7、=0.4mg(2R+x)。3.(20分)(2017山东济南质检)如图所示,x轴与水平传送带重合,坐标原点O在传送带的左端,传送带长l=8 m,匀速运动的速度v0=5 m/s。一质量m=1 kg的小物块,轻轻放在传送带上xP=2 m的P点。小物块随传送带运动到Q点后冲上光滑斜面且刚好到达N点(小物块到达N点后被收集,不再滑下)。若小物块经过Q处无机械能损失,小物块与传送带间的动摩擦因数=0.5,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)N点的纵坐标;(2)小物块在传送带上运动产生的热量;(3)若将小物块轻轻放在传送带上的某些位置,最终均能沿光滑斜面越过纵坐标yM=0.5 m的M点,求这些位置的横坐
8、标范围。导学号88904147答案 (1)1.25 m(2)12.5 J(3)0x7 m解析 (1)小物块在传送带上做匀加速运动的加速度a=g=5 m/s2。小物块与传送带共速时,所用时间t=v0a=1 s运动的位移x=12at2=2.5 m(L-xP)=6 m故小物块与传送带共速后以v0=5 m/s的速度匀速运动到Q,然后冲上光滑斜面到达N点,由机械能守恒定律得12mv02=mgyN解得yN=1.25 m。(2)小物块在传送带上相对传送带滑动的位移x相对=v0t-x=2.5 m产生的热量Q=mgx相对=12.5 J。(3)设在坐标为x1处轻轻将小物块放在传送带上,最终刚好能到达M点,由能量守
9、恒得mg(l-x1)=mgyM代入数据解得x1=7 m故小物块在传送带上的位置横坐标范围是0x7 m。4.(20分)如图所示,劲度系数为k的轻弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一质量为m的物体A,一不可伸长的轻绳跨过滑轮,两端分别与物体A及质量为2m的物体B连接。不计空气阻力、定滑轮与轻绳间的摩擦,重力加速度为g,弹簧的形变始终在弹性限度内。(1)用手托住物体B,使两边轻绳和弹簧都处于竖直状态,轻绳恰能拉直且弹簧处于原长,然后无初速度释放物体B,物体B可下落的最大距离为l。求物体B下落过程中,弹簧的最大弹性势能。(2)用手托住物体B,使两边轻绳和弹簧都处于竖直状态,轻绳中恰好不产生拉力,然后无
10、初速度释放物体B,求物体A的最大速度。(3)将物体B放在动摩擦因数为=32、倾角为=30的固定斜面上,用手按住,恰能使轻绳拉直,且弹簧处于原长,如图所示。若要使物体B下滑距离也为l,则物体B沿斜面向下的初速度至少要多大?答案 (1)mgl(2)2mg23k(3)5gl3解析 (1)根据题意知,物体A、B与弹簧组成的系统机械能守恒,弹簧的最大弹性势能Ep=2mgl-mgl=mgl。(2)释放前,设弹簧的压缩量为x1,则mg=kx1,解得x1=mgk当物体A的速度最大时,设弹簧的伸长量为x2,有mg+kx2=2mg解得x2=mgk因为x1=x2,所以物体A速度最大时弹簧的弹性势能与释放前的弹性势能
11、相等根据系统机械能守恒定律得2mg(x1+x2)=mg(x1+x2)+123mv2解得v=2mg23k。(3)由(1)知,物体B在斜面上下滑距离为l时,弹簧的弹性势能最大,仍为Ep=mgl由能量守恒定律得123mv02+2mglsin =mgl+2mglcos +Ep解得v0=5gl3。5.(20分)将一带有14光滑圆弧轨道的长木板固定在水平面上,其中B点为圆弧轨道的最低点,BC段为长木板的水平部分,在长木板的右端与足够长的平板车紧靠在一起但不粘连,在平板车的右端放置一可视为质点的小铁块乙,忽略小铁块乙与平板车之间的摩擦力。现将完全相同的小铁块甲由14光滑圆弧的最高点A无初速度释放,小铁块甲经
12、C点滑到平板车的上表面,与小铁块乙碰后粘在一起。已知小铁块甲、小铁块乙以及平板车的质量均为m=1 kg,BC的长度l=3.5 m,14圆弧轨道的半径R=3.2 m,小铁块甲与长木板的BC段以及与平板车之间的动摩擦因数均为=0.4,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,平板车与水平面之间的摩擦力可忽略不计,g取10 m/s2。问:(1)小铁块甲刚到B点时对长木板的压力大小为多少?(2)小铁块甲在长木板的水平部分BC段滑动的时间为多少?(3)在整个运动过程中三者最终共速,则共速时小铁块甲与平板车左端的距离为多少?导学号88904148答案 (1)30 N(2)0.5 s(3)3316 m解析 (1)小铁
13、块甲由A点运动到B点时的速度为vB,由动能定理得mgR=12mvB2在B点,由牛顿第二定律得FN-mg=mvB2R联立解得长木板对小铁块甲的支持力为FN=3mg=30 N由牛顿第三定律得,小铁块甲刚到B点时对长木板的压力大小为FN=3mg=30 N。(2)小铁块甲在长木板上运动过程中有mg=mal=vBt-12at2联立解得t=0.5 s(t=3.5 s不合题意,舍去)。(3)小铁块甲刚滑上平板车时的速度v1=vB-at=6 m/s从小铁块甲滑上平板车到相对平板车静止过程中,平板车与小铁块甲组成的系统动量守恒,而小铁块乙保持静止,则有mv1=(m+m)v2小铁块甲与平板车的共同速度v2=3 m
14、/s此过程中小铁块甲相对平板车的位移为l1,则mgl1=12mv12-122mv22解得l1=94 m小铁块甲与平板车匀速运动直到小铁块甲与小铁块乙发生碰撞,小铁块甲与小铁块乙相互作用的过程中动量守恒,有:mv2=(m+m)v3此后小铁块甲与小铁块乙组成的系统与平板车发生相互作用,且该过程中动量守恒,且达到共同速度v4,得:(m+m)v3+mv2=(m+m+m)v4此过程中小铁块甲相对平板车的位移大小为l2,则:mgl2=12mv22+122mv32-123mv42解得l2=316 m因小铁块甲与小铁块乙碰撞后的共同速度v3小于平板车的速度v2,故小铁块甲最终与平板车左端的距离为x=l1-l2=3316 m。廉政文化进校园、进教材、进课堂。这是培养大学生廉洁自律，实现民族伟大复兴的战略举措。是新时期全面建成小康社会的需要
