2019年高考物理大一轮复习 专题强化练五 应用动力学观点和能量观点解决力学压轴题 新人教版.doc
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2019年高考物理大一轮复习 专题强化练五 应用动力学观点和能量观点解决力学压轴题 新人教版1(xx惠州市第三次调研)单板滑雪U形池如图7所示,由两个完全相同的圆弧滑道AB、CD和水平滑道BC构成,圆弧滑道的半径R3.2 m,B、C分别为圆弧滑道的最低点,B、C间的距离s7.5 m,假设某次比赛中运动员经过水平滑道B点时水平向右的速度vB16 m/s,运动员从B点运动到C点做匀变速直线运动所用的时间t0.5 s,从D点跃起时的速度vD6.0 m/s.设运动员连同滑板的质量m50 kg,忽略空气阻力的影响,重力加速度g取10 m/s2.求:图7 (1)运动员在B点对圆弧轨道的压力;(2)运动员从D点跃起后在空中运动的时间;(3)运动员从C点运动到D点的过程中需要克服摩擦阻力所做的功解析(1)由FNmg,可得FN4 500 N由牛顿第三定律知,压力为4 500 N.(2)运动员从D点跃起后在空中做竖直上抛运动,设运动员上升的时间为t1,根据运动学公式vDgt1运动员在空中完成动作的时间t2t11.2 s(3)运动员从B点到C点,做匀变速直线运动,运动过程的平均速度BC解得运动员到达C点时的速度vCvB14.0 m/s运动员从C点到D点的过程中,克服摩擦力和重力做功,根据动能定理WfmgRmvmv得运动员克服摩擦力做功WfmvmvmgR代入数值解得Wf2 400 J答案(1)4 500 N(2)1.2 s(3)2 400 J2飞机若仅依靠自身喷气式发动机产生的推力起飞需要较长的跑道,某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离,他的设计思想如下:如图8所示,航空母舰的水平跑道总长l180 m,其中电磁弹射器是一种长度为l1120 m的直线电机,这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力F牵一架质量为m2.0104kg的飞机,其喷飞式发动机可以提供恒定的推力F推1.2105N.考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关,假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍,在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍飞机离舰起飞的速度v100 m/s,航母处于静止状态,飞机可视为质量恒定的质点请你求出(计算结果均保留二位有效数字):图8 (1)飞机在后一阶段的加速度大小;(2)电磁弹射器的牵引力F牵的大小;(3)电磁弹射器输出效率可以达到80%,则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量解析(1)设后一阶段飞机加速度为a2,平均阻力为Ff20.2mg,则F推Ff2ma2所以飞机在后一阶段的加速度大小:a24.0 m/s2(2)解法一设电磁弹射阶段飞机加速度为a1、末速度为v1,平均阻力为Ff10.05mg则v2a1l1,v2v2a2(ll1)得:a139.7 m/s2由:F牵F推Ff1ma1,得F牵6.8105N解法二由动能定理得:F牵l1F推lFf1l1Ff2(ll1)mv2解得F牵6.8105N(3)电磁弹射器对飞机做功:WF牵l18.2107J则其消耗的能量:E1.0108J答案(1)4.0 m/s2(2)6.8105N(3)1.0108J3如图9所示,质量为m0.1 kg的小球置于平台末端A点,平台的右下方有一个表面光滑的斜面体,在斜面体的右边固定一竖直挡板,轻质弹簧拴接在挡板上,弹簧的自然长度为x00.3 m,斜面体底端C点距挡板的水平距离为d21 m,斜面体的倾角为45,斜面体的高度h0.5 m现给小球一大小为v02 m/s的初速度,使之在空中运动一段时间后,恰好从斜面体的顶端B点无碰撞地进入斜面,并沿斜面运动,经过C点后再沿粗糙水平面运动,过一段时间开始压缩轻质弹簧小球速度减为零时,弹簧被压缩了x0.1 m已知小球与水平面间的动摩擦因数0.5,设小球经过C点时无能量损失,重力加速度g取10 m/s2,求:图9 (1)平台与斜面体间的水平距离d1;(2)小球在斜面上的运动时间t1;(3)弹簧压缩过程中的最大弹性势能Ep.解析(1)小球到达斜面顶端时,竖直分速度为vByv0tan 又根据自由落体运动知识知,vBygt水平方向小球做匀速直线运动则d1v0t,解得:d10.4 m.(2)在B点小球的速度为vB,则vB小球由B点到C点过程中,由牛顿第二定律知:mgsin ma,vv2avCvBat1,解得:t10.2 s,vC3 m/s.(3)小球在水平面上运动的过程中,由功能关系知:mvmg(d2x0)mgxEp,解得:Ep0.5 J答案(1)0.4 m(2)0.2 s(3)0.5 J4(xx四川卷,10)在如图10所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角37的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行劲度系数k5 N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面水平面处于场强E5104 N/C、方向水平向右的匀强电场中已知A、B的质量分别为mA0.1 kg和mB0.2 kg,B所带电荷量q4106C.设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电荷量不变取g10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8.图10(1)求B所受静摩擦力的大小;(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动A从M到N的过程中,B的电势能增加了Ep0.06 J已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率解析A、B处于静止状态时,对于A、B根据共点力的平衡条件解决问题;当A、B做匀加速直线运动时,根据运动学公式、牛顿第二定律和功能关系解决问题(1)F作用之前,A、B处于静止状态设B所受静摩擦力大小为f0,A、B间绳中张力为T0,有对A:T0mAgsin 对B:T0qEf0联立式,代入数据解得f00.4 N(2)物体A从M点到N点的过程中,A、B两物体的位移均为x,A、B间绳子张力为T,有qExEpTmBgqEmBa设A在N点时速度为v,受弹簧拉力为F弹,弹簧的伸长量为x,有v22axF弹kxFmAgsin F弹sin TmAa由几何关系知x设拉力F的瞬时功率为P,有PFv联立式,代入数据解得P0.528 W答案(1)0.4 N(2)0.528 W- 配套讲稿:
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