2022年高考物理总复习专题应用动力学和能量观点处理多过程问题课时作业 .pdf

学习好资料欢迎下载2016高考物理总复习专题 5 应用动力学和能量观点处理多过程问题课时作业1(2015宁波月考) 如图 1 所示， 遥控电动赛车 ( 可视为质点 ) 从A点由静止出发， 经过时间t后关闭电动机，赛车继续前进至B点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道，通过轨道最高点P后又进入水平轨道CD上 已知赛车在水平轨道AB部分和CD部分运动时受到阻力恒为车重的0.5 倍，即kfmg0.5 ，赛车的质量m 0.4 kg ，通电后赛车的电动机以额定功率P2 W工作，轨道AB的长度L2 m ，圆形轨道的半径R0.5 m ，空气阻力可忽略，取g10 m/s2. 某次比赛，要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又在CD轨道上运动的路程最短在此条件下，求：图 1 (1) 小车在CD轨道上运动的最短路程；(2) 赛车电动机工作的时间【答案】 (1)2.5 m (2)4.5 s 【解析】 (1) 要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又在CD轨道上运动的路程最短，则小车经过圆轨道最高点P时速度最小，此时赛车对轨道的压力为零，重力提供向心力：mgmv2PRC点的速度由机械能守恒定律可得：mg2R12mv2P12mv2C由上述两式联立，代入数据可得：vC5 m/s 设小车在CD轨道上运动的最短路程为s，由动能定理可得：kmgs012mv2C代入数据可得：s2.5 m. (2) 由于竖直圆轨道光滑，由机械能守恒定律可知：vBvC5 m/s 从A点到B点的运动过程中，由动能定理可得：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页学习好资料欢迎下载PtkmgL12mv2B代入数据可得：t4.5 s. 2如图 2 所示，为一传送装置，其中AB段粗糙，AB段长为L0.2 m ，动摩擦因数0.6 ，BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始、末端均水平，具有h0.1 m 的高度差，DEN是半径为r 0.4 m的半圆形轨道，其直径DN沿竖直方向，C位于DN竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过在左端竖直墙上固定一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m0.2 kg ，压缩轻质弹簧至A点后由静止释放( 小球和弹簧不粘连) ，小球刚好能沿DEN轨道滑下求：图 2 (1) 小球到达N点时的速度；(2) 压缩的弹簧所具有的弹性势能【答案】 (1)25 m/s (2)0.44 J 【解析】 (1) 小球刚好能沿DEN轨道滑下，则在半圆最高点D点必有：mgmv2Dr从D点到N点，由机械能守恒得：12mv2Dmg2r12mv2N0 联立以上两式，代入数据得：vD2 m/s ，vN2 5 m/s. (2) 弹簧推开小球的过程中，弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势能Ep，根据动能定理得WmgLmgh12mv2D0 代入数据得W0.44 J 即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44 J. 3如图 3所示，光滑曲面轨道置于高度为H1.8 m 的平台上，其末端切线水平另有一长木板两端分别搁在轨道末端点和水平地面间，构成倾角为37的斜面， 整个装置固定在竖直平面内一个可视作质点的质量为m0.1 kg的小球，从光滑曲面上由静止开始下滑 ( 不计空气阻力，g取 10 m/s2，sin 37 0.6 ，cos 37 0.8) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页学习好资料欢迎下载图 3 (1)若小球下滑后做平抛运动正好击中木板的末端，则释放小球的高度为多大？(2) 试推导小球下滑后做平抛运动第一次撞击木板时的动能与它下滑高度h的关系表达式【答案】 (1)0.8 m (2)Ek3.25h【解析】 (1) 小球离开平台后做平抛运动，小球正好落到水平地面木板的末端，则H12gt2Htan v1t联立解得：v14 m/s 设释放小球的高度为h1，则mgh112mv21h1v212g 0.8 m. (2) 由机械能守恒定律可得：mgh12mv20小球离开平台后做平抛运动，可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，则：y12gt2，xv0ttan 37 yx，vygt，v2tv20v2yEk12mv2t联立解得Ek3.25h. 4(2015枣庄模拟) 如图 4 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点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板， 木板质量M1 kg，上表面与C点等高 质量m1 kg 的物块 ( 可视为质点 ) 从空中A点以v0 1.2 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10.2 ，木板与路面间的动摩擦因数 20.05 ，sin 37 0.6 ，cos 37 0.8 ，取g10 m/s2. 试求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页学习好资料欢迎下载图 4 (1) 物块经过轨道上的C点时对轨道的压力；(2) 设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等，则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下？【答案】 (1)46 N (2)6 m 【解析】 (1) 设物块经过B点时的速度为vB，则vBsin 37 v0设物块经过C点的速度为vC，由机械能守恒得：12mv2Bmg(RRsin 37 ) 12mv2C物块经过C点时，设轨道对物块的支持力为FC，根据牛顿第二定律得：FCmgmv2CR联立解得：FC46 N 由牛顿第三定律可知，物块经过圆轨道上的C点时对轨道的压力为46 N. (2) 物块在木板上滑动时，设物块和木板的加速度大小分别为a1、a2，得：1mgma11mg2(Mm)gMa2设物块和木板经过时间t达到共同速度v，其位移分别为s1、s2，则：对物块有：vCa1tvv2v2C 2a1s1对木板有：a2tvv22a2s2设木板长度至少为L，由题意得：Ls1s2联立解得：L6 m即木板长度至少6 m 才能使物块不从木板上滑下精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页