【2019最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7

1、【 2019 最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二 能量與動量 提升訓練 71. 圖中給出一段“ S”形單行盤山公路的示意圖 , 彎道 1、彎道 2 可看作兩個不同水平面上的圓弧 , 圓心分別為 O1,O2,彎道中心線半徑分別為 r1=10 m,r2=20 m, 彎道 2 比彎道 1 高 h=12 m, 有一直道與兩彎道圓弧相切。質量m=1 200 kg 的汽車通過彎道時做勻速圓周運動 , 路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是車重的 1.25 倍, 行駛時要求汽車不打滑。 (sin 37 °=0.6,sin 53°=0.8)(1) 求汽車沿彎道 1 中心線行駛時的

2、最大速度 v1;(2) 汽車以 v1 進入直道 , 以 P=30 kW的恒定功率直線行駛了 t=8.0 s, 進入彎道 2, 此時速度恰為通過彎道 2 中心線的最大速度 , 求直道上除重力以外的阻力對汽車做的功 ;(3) 汽車從彎道 1 的 A 點進入 , 從同一直徑上的 B 點駛離 , 有經(jīng)驗的司機會利用路面寬度 , 用最短時間勻速安全通過彎道 , 設路寬 d=10 m, 求此最短時間(A、B兩點都在軌道的中心線上 , 計算時視汽車為質點 ) 。2.(2017 浙江金華十校期末 ) 金華某商場門口根據(jù)金華“雙龍”元素設計了一個精美的噴泉雕塑 , 兩條龍噴出的水恰好相互銜接 ( 不碰撞 ) 形

3、成一個“”字形。某學習小組為了研究噴泉的運行原理 , 將噴泉簡化成如圖所示的模型 , 兩個龍可以看成兩個相同對稱圓的一部分 ( 近似看成在同一平面內(nèi)),E 、 B兩點為圓的最高點。抽水機 M使水獲得一定的初速度后沿ABCDEFG運動 , 水在 C、F 兩處恰好沿切線進入管道 , 最后回到池中。圓半徑為 R=1 m,角度 =53°, 忽略一切摩擦。 (g 取 10 m/s2,sin53°=0.8,cos 53 °=0.6) 求 :(1) 水從 B 點噴出的速度多大 ?(2) 取 B 處一質量為 m=0.1 kg 的一小段水 , 管道對這一小段水的作用力多大?方向如何

4、 ?歡迎下載。(3) 若管道 B 處橫截面積為 S=4 cm2,則抽水機 M的輸出功率是多少 ?( 水密度 =1×103 kg/m3)3. 如圖甲所示為一景區(qū)游樂滑道 , 游客坐在坐墊上沿著花崗巖滑道下滑 , 他可依靠手、腳與側壁間的摩擦來控制下滑速度。滑道簡化圖如乙所示, 滑道由 AB、BC、CD三段組成 , 各段之間平滑連接。 AB段和 CD段與水平面夾角為 1, 豎直距離均為 h0,BC 段與水平面夾角為 2, 豎直距離為 h0。一質量為 m的游客從 A點由靜止開始下滑 , 到達底端 D點時的安全速度不得大于 , 已知 sin 1=、sin 2=, 坐墊與滑道底面間摩擦及空氣阻

5、力均不計 , 若未使用坐墊 , 游客與滑道底面間的摩擦力大小 Ff 恒為重力的 , 運動過程中游客始終不離開滑道 , 問:(1) 游客使用坐墊自由下滑 ( 即與側壁間無摩擦 ), 則游客在 BC段增加的動能 Ek 多大 ?(2) 若游客未使用坐墊且與側壁間無摩擦下滑 , 則游客到達 D 點時是否安全 ?(3) 若游客使用坐墊下滑 , 則克服側壁摩擦力做功的最小值是多少 ?4. 某電視臺擬推出一個水上娛樂節(jié)目 , 體驗者乘坐滑水車運動過程可以簡化為如下模型。如圖所示 , 滑水車從傾角為 =53°的長直軌道 AC上的 B點由靜止開始下滑 , 到達 C點后進入弧形的涉水軌道 CDEF,其中

6、 CDE是半徑為 R=5 m,圓心角為 106°的圓弧 ,EF 為半徑為 R=5 m,圓心角為 53°的圓弧 , 此時滑水車剛好能到達 F 點。已知滑水車與體驗者的總質量為 60 kg,B 點到 C點的距離為 L0=4 m, 滑水車與軌道 AC間存在摩擦 , 涉水軌道CDEF可視為光滑軌道 , 不計滑水車受到的其他阻力作用 , 則:(1) 求滑水車經(jīng)過 CDE軌道時對 D點的壓力大小 ;(2) 求滑水車與軌道 AC間的動摩擦因數(shù) ;(3) 若要使得滑水車能在 F 點水平拋出 , 求滑水車在 AC上的釋放點 B' 到 C的距離 L' 的范圍。5. 如圖所示 ,

7、 是某興趣小組通過彈射器研究彈性勢能的實驗裝置。半徑為R的光滑半圓管道 ( 管道內(nèi)徑遠小于 R)豎直固定于水平面上 , 管道最低點 B 恰與粗糙水平面相切 , 彈射器固定于水平面上。某次實驗過程中 , 一個可看作質點的質量為 m的小物塊 , 將彈簧壓縮至 A 處, 已知 A、B相距為 L。彈【2019最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7射器將小物塊由靜止開始彈出 , 小物塊沿圓管道恰好到達最髙點 C。已知小物塊與水平面間的動摩擦因素為 , 重力加速度為 g, 求:(1) 小物塊到達 B 點時的速度 vB 及小物塊在管道最低點 B 處受到的支持力 ;(2) 小

8、物塊在 AB段克服摩擦力所做的功 ;(3) 彈射器釋放的彈性勢能 Ep。6.(2018 年 3 月臺州質量評估 ) 如圖所示為某水上樂園急速滑道的簡化示意圖 , 內(nèi)壁光滑的水平半圓形管道 BC分別與傾角 =37°的傾斜管道 AB 和水平直管道 CD中順滑連接 , 管道 AB的 A 端離管道 BC所在平面的高度 h1=6 m, 管道 BC的直徑 d=10 m, 離水面 EF 的高 h2=1.8 m。質量 m=60 kg 的游客 ( 可視為質點 ), 從 A 端靜止滑下 , 游客與管道 AB的動摩擦因數(shù)1=0.125, 與管道 CD的動摩擦因數(shù) 2=0.5, 整個運動過程空氣阻力不計。

9、(sin 37 °=0.6,cos 37 ° =0.8)(1) 求游客經(jīng)過 B 點時的速度大小 ;(2) 求游客受到 BC管道的作用力大小 ;(3) 要使游客落到水中且落水的速度不超過8 m/s, 求管道 CD的長度。7. 如圖所示 , 所有軌道均光滑 , 軌道 AB與水平面的夾角為 =37°,A 點距水平軌道的高度為 H=1.8 m。一無動力小滑車質量為 m=1.0 kg, 從 A 點沿軌道由靜止滑下 , 經(jīng)過水平軌道 BC再滑入圓形軌道內(nèi)側 , 圓形軌道半徑 R=0.5 m, 通過圓形軌道最高點 D然后從水平軌道 E 點飛出 ,E 點右側有一壕溝 ,E 、F

10、兩點的豎直高度差 h=1.25 m, 水平距離 s=2.6 m 。不計小滑車通過 B 點時的能量損失 , 小滑車在運動全過程中可視為質點 ,g 取 10 m/s2,sin 37 °=0.6,cos 37 °=0.8, 求 :(1) 小滑車從 A 滑到 B 所經(jīng)歷的時間 ;(2) 在圓形軌道最高點 D處小滑車對軌道的壓力大小 ;(3) 要使小滑車既能安全通過圓形軌道又不掉進壕溝 , 則小滑車至少應從離水平軌道多高的地方由靜止滑下。3/153/158. 低碳環(huán)保綠色出行的理念逐漸深入人心 , 而純電動汽車是時下相對較環(huán)保的汽車。為宣傳“低碳環(huán)?！苯】瞪罾砟?, 某次志愿者舉行

11、玩具電動小汽車的表演。如圖所示 , 質量 m=2 kg 的小汽車以 v0=4 m/s 的初速度從水平軌道 A 處出發(fā) , 沿平直軌道 AC運動 , 到達 C點時關閉發(fā)動機 , 進入半徑R=1.8 m 圓軌道 , 恰能做完整的圓周運動后又進入CE水平軌道向右運動 ,直至停下。已知小汽車與水平面的摩擦阻力恒為重力的,AB 段運動過程中風力較大 , 可簡化為受 0.8 N 的水平向左的作用力 , 過 B 點后小汽車所受空氣作用力均忽略不計。圓軌道可視作光滑。已知AB段長度 x1=3 m,BC 段長度 x2=2 m,CE 段足夠長。小汽車自身長度可忽略。求:(1) 要使小汽車完成上述運動 ,AC 段電

12、動機至少提供多少能量 ?(2) 若 CE階段啟用動力回收系統(tǒng) , 把機械能轉化為電能 , 回收效率為 30%,則該段小汽車還能滑行多遠?9.(2018 年 5 月溫州十五校聯(lián)合體高二期中聯(lián)考) 如圖所示 , 輕彈簧一端與墻相連 , 質量為 4 kg 的木塊沿水平面以4 m/s 的速度向左運動并壓縮彈簧,木塊離開彈簧時的動能為 28.8 J, 離開彈簧后又運動了 3.6 m,g 取 10 m/s2, 求:(1) 木塊與水平面間的動摩擦因數(shù) ;(2) 彈簧在被壓縮過程中的最大彈性勢能 ;(3) 另一木塊以 2 m/s 的速度壓縮彈簧 , 彈簧在被壓縮過程中的最大彈性勢能與前面相同 , 則木塊的質量

13、為多少 ?10. 如圖所示為水上滑梯的簡化模型 : 傾角 =37°斜滑道 AB和水平滑道BC平滑連接 , 起點 A 距水面的高度 H=7 m,BC長 d=2 m, 端點 C距水面的高度 h=1 m。質量 m=50 kg 的運動員從滑道起點 A 點無初速地自由滑下 , 運動員與 AB、BC間的動摩擦因數(shù)均為 =0.1 。已知 cos 37 °=0.8,sin37°=0.6, 運動員在運動過程中可視為質點,g 取 10 m/s2 。求 :(1) 運動員從 A 滑到 B 所需的時間 t;(2) 運動員到達 C點時的速度大小 vC;【2019最新】精選高考物理大二輪復習浙

14、江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7(3) 保持水平滑道端點在同一豎直線上 , 調(diào)節(jié)水平滑道高度 h 和長度 d 到圖中 B'C' 位置時 , 運動員從滑梯平拋到水面的水平位移最大 , 求此時滑道B'C' 距水面的高度 h' 。11.(2017 浙江七彩陽光聯(lián)盟期初聯(lián)考 ) 如圖甲為滑板運動 , 如圖乙為滑板比賽滑道示意簡圖 , 滑行軌道均在同一豎直平面內(nèi) , 斜軌道 AB的傾角 =37°, 與水平軌道 BC間用小圓弧平滑相連 ( 小圓弧的長度可忽略 ) 。斜軌道 DE傾角 =53°, 與半徑 R=1.0 m 的光滑圓弧軌道 E

15、FG相切于 E點 ,F為圓弧軌道最低點 , 已知 H1=4.2 m,L1=15.0 m,H2=1.0 m,H3=5.0 m 。設滑板與直軌道間的摩擦因數(shù)均為 =0.25, 運動員連同滑板的總質量 m=60.0 kg。運動員從 A 點由靜止開始下滑 , 從 C點水平飛出 , 與斜面 DE碰撞后 , 沒有反彈 , 繼續(xù)滑行 , 經(jīng)過圓弧軌道 F 點時對軌道壓力大小為 FN=4 800 N, 從G點飛出后落在與 G點同一水平面且間距為 L2=6.0 m 的 K 點 , 軌跡最高點 I 與 GK面的距離 H4=1.8 m。運動員連同滑板可視為質點 , 忽略空氣阻力,sin 37 °=0.6,

16、cos 37 °=0.8 。求 :甲(1) 運動員從 C點水平飛出時的速度大小 vC;(2) 運動員落在斜面 DE上與斜面碰撞過程中損失的動能Ek;(3)G 點與圓心 O的高度差h。12.(2018 年 2 月溫州六校協(xié)作體高三期末 ) 熱帶風暴水上樂園有個項目叫做“音速飛龍”。如圖甲所示 , 兩條高速滑道 , 人可以仰臥下滑 , 下滑起伏共有 3 層。圖乙為其軌道側視圖 , 質量為 70 kg 的人從 A處靜止下滑 , 經(jīng)BCDEF,最終停在 G處。已知 AB、BC、CD、DE、EF 是半徑為 14 m 的圓弧 , 其對應的圓心角均為 60°,FG 段水平。設人滑到 F

17、點時速度為 20 m/s,g取 10 m/s2, 求:(1) 人剛滑到圓弧末端 F 點時 , 滑道對人豎直向上的作用力 F1 的大小 ;(2) 在 AF段上滑動過程中人克服阻力所做的功 Wf;5/155/15(3) 若一光滑小球在該軌道無水時自 A 處靜止釋放 , 且不計空氣阻力 , 小球能否沿 ABCDEF軌道運動 ?若能 , 請說明理由 ; 若不能 , 請求出小球脫離軌道的位置及落回軌道所在的圓弧部分。13.(2018 年 3 月紹興選考適應性 ) 如圖為雜技演員進行摩托車表演的軌道 , 它由傾斜直線軌道 AB、圓弧形軌道 BCD、半圓形軌道 DE、水平軌道 EF組成, 已知軌道 AB的傾

18、角 =37°,A 、 B 間高度差 H=12 m,軌道 BCD的半徑 R=4.8 m, 軌道 DE的半徑 r=2.4 m, 軌道最低點 C距水平地面高度差 h=0.2 m,在軌道 AB上運動時摩托車 ( 含人 ) 受到的阻力為正壓力的 , 其余阻力均不計。表演者從 A 點駕駛摩托車由靜止開始沿軌道 AB運動 , 接著沿軌道BCDEF運動 , 然后從 F 點離開軌道 , 最后落到地面上的 G點。已知摩托車功率 P 恒為 2×103 W,發(fā)動機工作時間由表演者控制 , 表演者與摩托車總質量 m=100 kg, 表演者與摩托車可視為質點。 (cos 37 °=0.8)(

19、1) 某次表演中 , 通過 C 點時摩托車對軌道的壓力為 6 000 N, 求經(jīng)過 C 點的速度 vC;(2) 滿足 (1) 中的條件下 , 求摩托車發(fā)動機的工作時間 t;(3) 已知“受力因子 k”等于表演者與摩托車整體承受的壓力除以整體的重力 , 在 k8條件下表演者是安全的 , 求能在安全完成完整表演的情況下 ,表演者落點 G點與 F 點的水平距離的可能值。提升訓練 7動能定理的應用1. 答案 (1)5 m/s (2)- 2.1 ×104 J (3)1.85 s 解析 (1) 汽車沿彎道 1 行駛的最大速度為 v1, 有kmg=m得 v1=5 m/s 。(2) 汽車沿彎道 2

20、行駛的最大速度為 v2, 有 kmg=m得 v2=5 m/s直道上由動能定理有P·t-mgh+Wf=代入數(shù)據(jù)可得Wf=-2.1 ×104 J ?！?019最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7(3)=1.25mg ? v=可知 r 增大 v 增大 ,r 最大 , 切弧長最小 , 對應時間最短 , 所以軌跡設計應如右圖所示由圖可以得到r'2=+r'-2代入數(shù)據(jù)可以得到r'=12.5 m汽車沿著該路線行駛的最大速度v'=12.5 m/s由 sin =0.8 可知 , 對應的圓心角度 2 =106°線路長

21、度 s=×2r'最短時間 t'= 1.85 s 。2. 答案 (1)3 m/s(2) 水在 B點受到管道豎直向下的壓力, 為 0.8 N(3)49.2 W解析 (1) 水做平拋運動 , 豎直方向 h=R+Rcos=1.6 m根據(jù) =2gh得 vCy=4 m/s又因為水在 C 點剛好與圓相切 , 所以 tan =所以 vB=3 m/s 。(2) 以小段水為研究對象。當水在最高點 B 受到的管道作用力是 0 時,有 Fn=mg=mv 臨= m/s<3 m/s故水在 B 點受到管道豎直向下的壓力,mg+FN=m得 FN=0.8 N。(3) 以單位時間 (t=1 s)

22、從 B 點噴出的水為研究對象 ,7/157/15m0=SvBt由能量守恒定律可得 , 以 A 處為勢能零點有Pt=m0g(2R)+m0得 P=34.8 W49.2 W。3. 答案 (1)mgh0(2) 不安全(3)mgh0解析 (1) 重力在 BC段做的功即為增加的動能Ek可得Ek=WG=mgh0(2) 在 AD段, 由動能定理 , 得mg-12Ffh0=vD=,到達 D點時不安全。(3) 到達 D點的速度為 , 對應的功最小。在 AD段, 由動能定理 , 得mg(h0+h0+h0)-W=,解得 W=mgh0。4. 答案 (1)1 560 N(2)0.5(3)4 m<L' 9 m

23、解析 (1) 滑水車剛好能到達 F 點的速度 vF=0, 根據(jù)幾何關系可知 DF 間的高度差 hDF=2R(1-cos53°)=4 m從 D到 F 點, 由機械能守恒 , 有=mghDF,解得 vD= m/s對 D點, 設滑水車受到的支持力為 FD,由牛頓第二定律 , 有 FD-mg=m,解得 FD=1 560 N由牛頓第三定律 , 滑水車對軌道的壓力為1 560 N 。(2) 研究從 B 到 F 的整個過程中 , 動能變化為 0, 由動能定理可得WG+Wf=0【2019最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7其中 WG=mgL0sin53°

24、-mgR(1-cos53°),Wf= - mgL0cos53°代入解得 =0.5 。(3) 要使滑水車在 F 點水平拋出 , 首先需滿足其恰好到達 F 點, 對應臨界距離 L'=L0=4 m滑水車能在 F 點水平拋出的另一臨界條件是滑水車在 F 點不受支持力 , 對應情況 mg=m,解得 vF'= m/s研究從 B' 到 F 點, 由動能定理有mgL'sin53 °-mgR(1- cos53°)- mgL'cos53 °=mvF'2 得 L'=9 m由以上討論可知 , 滑水車在 AC上的釋

25、放點 B' 到 C的距離 L' 需滿足 4 m<L'9 m。5. 答案 (1)5mg(2) mgL(3)2mgR+mgL解析 (1) 根據(jù)題意 , 小物塊恰好到 C點, 則 vC=0 從 B 點到 C點小物塊機械能守恒有 =2mgR解得 vB=2B 處, 由牛頓第二定律得 FN-mg=m解得 FN=5mg;(2) 小物塊在 AB段克服摩擦力所做的功 WAB=mgL;(3) 由能量守恒可知 , 彈射器釋放的彈性勢能Ep=WAB+2mgR=2mgR+mgL。6. 答案 (1)10 m/s (2)600 N (3)7.2 m L10 m 解析 (1) 游客從 A 運動到

26、 B 過程, 根據(jù)動能定理 :mgh1-1mgcos ·解得 :vB=10 m/s 。9/159/15(2) 游客在管道 BC中做勻速圓周運動 ,豎直方向有 :Fy=mg水平方向有 :Fx=mFN=600 N。(3) 若游客從管道 CD恰好滑出 , 從 C到 D, 根據(jù)動能定理 :- 2mgL1=0-解得 :L1=10 m若游客落水速度恰好為8 m/s, 根據(jù)動能定理 :mgh2-2mgL2=mv2-解得 :L2=(v2-)=7.2 m管道 CD的長度 7.2 m L10 m。7. 答案(1)1 s(2)22 N(3)1.352 m解析(1)a=gsin,x=,x=at2,得t=1

27、s。(2) 小滑車由 A 到 D過程 mg(H-2R)=在 D點 mg+FN=m,得 FN=22 N由牛頓第三定律知小滑車對軌道的壓力為22 N。(3) 小滑車要能安全通過圓形軌道 , 在平臺上速度至少為 v1, 則+mg(2R)=,mg=m,解得 v1=5 m/s小滑車要能越過壕溝 , 在平臺上速度至少為 v2, 則 h=gt2,s=v2t, 解得 v2=5.2 m/s因為 v2>v1, 所以只要 mgH'=得 H'=1.352 m 。8. 答案 (1)86.4 J(2)31.5 m【2019最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7解析

28、(1) 小汽車與水平軌道的摩擦阻力Ff=mg=2 N設小車在 D點的速度為 v1, 小車恰能做完整的圓周運動, 在 D 點應滿足 mg=m,解得 v1= m/s從 A 到 D 的過程 , 運用動能定理有W-Ff(x1+x2)-Fx1- mg·2R=得 W=86.4 J。(2) 從 D到 C的過程 , 運用動能定理有mg·2R=得 v2=3 m/s在 CE階段開啟動力回收系統(tǒng) , 回收效率 30%,即有 70%的能量用于克服摩擦力做功 , 有Ffx3= ×70%得 x3=31.5 m 。9. 答案 (1)0.2(2)30.4 J(3)19 kg解析 (1) 從木塊離

29、開彈簧至靜止在水平面上, 此過程由動能定理得 - mgL=0-28.8 J, 解得 =0.2 。(2) 設彈簧壓縮量為 x, 木塊運動全過程 , 由動能定理得 mg(L+2x)=mv2木塊壓縮彈簧過程 , 由能量守恒得 mgx+Ep=mv2聯(lián)立解得 :Ep=30.4 J 。(3) 設木塊質量為 m', 由能量守恒得 m'gx+Ep=m'v'2, 解得 m'=19kg。10. 答案 (1) s(2)10 m/s(3)3 m11/1511/15解析 (1)A B:mgsin - mgcos =maa=gsin - gcos =5.2 m/s2at2t= s

30、。(2) 運動員從 A 滑到 C的過程中 , 克服摩擦力做功為W=mgcos +mgd=mgd+(H-h)cot=500 J由動能定理有mg(H-h)-W=mv2-0得運動員滑到C點時速度的大小v=10 m/s 。(3) 在從 C' 點滑出至落到水面的過程中 , 運動員做平拋運動的時間為 t,h'=gt2,t=下滑過程中克服摩擦做功保持不變W=500 J根據(jù)動能定理得mg(H-h')-W=mv'2-0,v'=運動員在水平方向的位移x=v't=當h'=3 m時,水平位移最大。11. 答案(1)3 m/s(2)1 897.5 J(3)0.55

31、 m解析(1)設運動員從A 點到C點的過程中克服阻力做功Wf, 由動能定理得-0=mgH1-WfWf=mgcos ·+mg·L1=·cos +代入數(shù)據(jù) , 解得【2019最新】精選高考物理大二輪復習浙江專用優(yōu)選習題：專題二能量與動量提升訓練7vC=3 m/s。(2) 運動員從 C 點水平飛出到落到 DE軌道上的 M點過程中做平拋運動 ,設經(jīng)過的時間為t1水平位移 x=vCt1豎直位移 y=由幾何關系 tan =解得 t1=1 s則運動員下落的高度y=5 m運動員從 C點水平飛出到落到 DE軌道上的 M點過程中 , 由機械能守恒定律可得EkM1=+mgy=3 270 JM點距地面的高度 hM=H3+H2-y=1 m設運動員從 M點離開時的動能為 EkM2,經(jīng)過 F 點的速度為 vF, 從離開M到圓弧軌道最低點 F, 由動能定理可得 -EkM2=mghM+R(1-cos )- mgcos 在 F 點, 由牛頓第二定律有FN-mg=m聯(lián)立解得 vF= m/s,EkM2=1 372.5 J運動員落在斜面DE上與斜面碰撞過程中損失的動能DEk為Ek=EkM1-EkM2=1 897.5 J。(3) 從 G點飛出后的運動過程中相對于 GK水平面上升到最大高度 I 處的速度為 vI,I 到 K 做平拋運