《高考物理最新模拟题精选训练(机械能守恒定律)专题03 机械能守恒综合问题(含解析)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理最新模拟题精选训练(机械能守恒定律)专题03 机械能守恒综合问题(含解析)(10页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、专题03 机械能守恒综合问题1.(12 分)(2017湖南怀化期中)如图所示,坚直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R=1.6 m,A端与圆心0等高,B端 在O的正上方,与A右侧相连的是高和宽都为L=0.3m的台阶,台阶有若干级,一个质量为m=0.3kg的小球从A点正上方h处,由静止释放,自由下落至A点后进入圆形轨道,不计小球进入轨道时的能量损失,不计空气阻力,小球恰能到达轨道的最高点B,求:(1)释放点距A点的坚直高度h。(2)若释放点距A点的竖直高度H=3R,则小球在B点时对轨道的压力是多大?小球会落在第几级台阶上?设g=10m/s2. (2)对小球从刚释放到B点,由动能定理: 1分对小球
2、在B点由牛顿第二定律: 1分 1分由牛顿第三定律可知,小球在B点对轨道的压力大小是 1分连接B、A两点并延长,得一倾角的斜面,小球从B点飞出后做平抛运动,设小球经过时间落到斜面上,水平位移为,竖直位移为y,落到斜面上时竖直分速度为,由平抛运动规律,得: 1分 1分(或) 1分(或) 1分 打在第38级台阶上 1分 2.(2016乐山市三诊)利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处。如图4所示,已知传送轨道平面与水平方向成37角,倾角也是37的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数0.25。皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v4 m/s,
3、两轮轴心相距L5 m,B、C分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑。现将质量m1 kg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v08 m/s,A、B间的距离x1 m。工件可视为质点,g取10 m/s2。(sin 370.6, cos 370.8)求: (1)弹簧的最大弹性势能;(2)工件沿传送带上滑的时间。 (2)工件沿传送轨道减速向上滑动过程mgsin 37mgcos 37ma1与传送带共速需要时间t10.5 s工件滑行位移大小x13 mL因为tan 37,所以工件将沿传送带继续减速上滑mgsin 37mgcos 37ma2假设工件
4、速度减为0时,工件未从传送带上滑落。则t21 s工件滑行位移大小x22 mLx1故假设成立,工件沿传送带上滑的时间为tt1t21.5 s。答案(1)38 J(2)1.5 s 3.(2016联考)一个水平方向足够长的传送带以恒定的速度3m/s沿顺时针方向转动,传送带右端固定着一个光滑曲面,并且与曲面相切,如图所示小物块从曲面上高为h的P点由静止滑下,滑到传送带上继续向左运动,物块没有从左边滑离传送带已知传送带与物体之间的动摩擦因数=0.2,不计物块滑过曲面与传送带交接处的能量损失,g取10m/s2(1)若h1=1.25m,求物块返回曲面时上升的最大高度;(2)若h1=0.2m,求物块返回曲面时上
5、升的最大高度设物块上升的高度H1,由动能定理得,mv2=mgH1代入解得H1=0.45m(2)若h2=0.2m,根据动能定理得, mgh2=mv22, 代入解得v2=2m/s3m/s,所以物块先减速到速度为零后,又返回做加速运动,返回曲面底端时速度大小仍为2m/s,直到滑上曲面,上升的高度仍为0.2m4.(20分)(2016北京市东城区联考)传送带被广泛应用于各行各业。由于不同的物体与传送带之间的动摩擦因数不同,物体在传送带上的运动情况也有所不同。如图所示,一倾斜放置的传送带与水平面的倾角=370,在电动机的带动下以v=2m/s的速率顺时针方向匀速运行。M、N为传送带的两个端点,MN两点间的距
6、离L=7m。N端有一离传送带很近的挡板P可将传送带上的物块挡住。在传送带上的O处先后由静止释放金属块A和木块B,金属块与木块质量均为1kg,且均可视为质点,OM间距离L=3m。sin37 = 0.6,cos37=0.8,g取10m/s2。传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦。(1)金属块A由静止释放后沿传送带向上运动,经过2s到达M端,求金属块与传送带间的动摩擦因数1。 (2)木块B由静止释放后沿传送带向下运动,并与挡板P发生碰撞。已知碰撞时间极短,木块B与挡板P碰撞前后速度大小不变,木块B与传送带间的动摩擦因数2=0.5。求: a.与挡板P第一次碰撞后,木块B所达到的最高位置与挡板P的
7、距离; b.经过足够长时间,电动机的输出功率恒定,求此时电动机的输出功率。【名师解析】(20分)(1)金属块A在传送带方向上受摩擦力和重力的下滑分力,先做匀加速运动,并设其速度能达到传送带的速度v=2m/s,然后做匀速运动,达到M点。 金属块由O运动到M有 即 且 t1+t2t 即 t1+t22 v=at1 即 2=at1 根据牛顿第二定律有 由式解得 t1=1st=2s 符合题设要求,加速度a=2m/s2 由式解得金属块与传送带间的动摩擦因数1=1 1分 1分 1分 因此与挡板P第一次碰撞后,木块B所达到的最高位置与挡板P的距离1分 b. 木块B上升到最高点后,沿传送带以加速度a1向下做匀加
8、速运动,与挡板P发生第二次碰撞,碰撞前的速度为v2 1分与挡板第二次碰撞后,木块B以速度v2被反弹,先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v,此过程运动距离为s3;之后以加速度a1继续做匀减速运动直到速度为0,此时上升到最高点,此过程运动距离为s4。 1分 1分 木块B上升到最高点后,沿传送带以加速度a1向下做匀加速运动,与挡板P发生第三次碰撞,碰撞前的速度为v3 1分 与挡板第三次碰撞后,木块B以速度v3被反弹,先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v,此过程运动距离为s5;之后以加速度a1继续做匀减速运动直到速度为0,此时上升到最高点,此过程运动距离为s6。 1分 1分
9、以此类推,经过多次碰撞后木块B以2m/s的速度被反弹,在距N点1m的范围内不断以加速度a2做向上的减速运动和向下的加速运动。 木块B对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力 故电动机的输出功率解得P=8W 5.(2016洛阳联考)一水平传送带足够长,以v1=2m/s的速度匀速运动。将一粉笔头无初速度放在传送带上,达到相对静止时产生的划痕长L1=4m。求:(1)粉笔头与传送带间的动摩擦因数;(2)若关闭发动机让传送带以a2=1.5m/s2的加速度减速运动,同时将该粉笔头无初速度放在传送带上,求粉笔头相对传送带滑动的位移大小L2。(取g=10 m/s2)【参照答案】(1)=0.5.(2)L2=0.8
10、3m。【名师解析】解:(1)设二者之间的动摩擦因数为,第一次粉笔头打滑时间为t,根据产生的划痕长L1可得:v1t- v1t /2= L1。粉笔头的加速度a1=g= v1/t,解得:=0.5.【命题意图】本题意在考查匀变速直线运动、牛顿运动定律等,意在考查对相关知识的理解和在实际问题中的运用。6.(14分) (2016山东省即墨市联考)如图所示,是利用电力传送带装运麻袋包的示意图.传送带长=20m,倾角,麻袋包与传送带间的动摩擦因数,传送带的主动轮和从动轮半径R相等,主动轮顶端与货车底板间的高度差为m,传送带匀速运动的速度为v=2m/s.现在传送带底端 (传送带与从动轮相切位置)由静止释放一只麻
11、袋包(可视为质点),其质量为100kg,麻袋包最终与传送带一起做匀速运动,到达主动轮时随轮一起匀速转动.如果麻袋包到达主动轮的最高点时,恰好水平抛出并落在车箱中心,重力加速度g=10m/s2,求 (1)主动轮轴与货车车箱中心的水平距离及主动轮的半径; (2)麻袋包在平直传送带上运动的时间 (3)该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能. 【参照答案】(1)x =1.2 m ,R =0.4 m(2)t=12.5 s(3)=15400 J【名师解析】(1)设麻袋包平抛运动时间为t,有 (1分) (1分)解得: x =1.2 m (1分)麻袋包在主动轮的最高点时,有 (1分)解得: R =0.4
12、m (1分)(3)设麻袋包匀加速时间内相对传送带位移为,需额外消耗的电能为,有 (1分) (2分)解得: =15400 J 7(14分)(2016唐山联考)有一水平传送带AB长L=8m,距离水平地面h=5m,地面上C点在传送带右端点B的正下方。一小物块以水平初速度v0=2m/s自A点滑上传送带,它与传送带间的动摩擦因数=0.2。(取g=10m/s2) (1)若传送带静止不动,求小物块滑行的距离; (2)若传送带正以恒定速度向右传送,小物块从A点滑上传送带经时间t后落在D点,CD长S=3m。求时间t。【参照答案】(1)1m (2)3. 75s【名师解析】(1)设小物块滑行的距离为x1,由动能定理得 -mgx1=0 -mv02解得:x1=1m。(2)设小物块滑行到B点时的速度为v,滑出传送带后做平抛运动,运动时间为t3,由平抛运动规律,h=gt32,s=vt3,联立解得:t3=1s,v=3m/s。设小物块在传送带时加速运动的位移为L1,加速度a=mg/m=2m/s2。根据v2-v02=2aL1,解得L1=1.25mL。说明小物块在传送带上先加速后匀速运动。设加速运动时间为t1,根据v=v0+at1解得t1=0.5s。设匀速运动时间为t2,根据v t2=L-L1解得t2=2.25s。小物块运动总时间t= t1+ t2+ t3=3.75s。