2017-2018學(xué)年高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題檢測(cè)(十一)應(yīng)用“能量觀點(diǎn)”和“動(dòng)量觀點(diǎn)”破解力學(xué)計(jì)算題

1、專(zhuān)題檢測(cè)（十一）應(yīng)用“能量觀點(diǎn)”和“動(dòng)量觀點(diǎn)”破解力學(xué)計(jì)算題1. （2017 全國(guó)卷n）為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力，教練員在冰面上與起跑線相距so和Si（SiFTm= 2.8mg所以細(xì)繩會(huì)斷裂。答案：（1） . 2gh（2）見(jiàn)解析5如圖所示，質(zhì)量為 mF 1 kg 的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊輕輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的P點(diǎn)，隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)后水平拋出，小物塊恰好無(wú)碰撞地沿圓弧切線從B點(diǎn)進(jìn)入豎a5直光滑圓弧軌道下滑，圓弧軌道與質(zhì)量為MF2 kg 的足夠長(zhǎng)的小車(chē)左端在最低點(diǎn)O點(diǎn)相切,小物塊并在O點(diǎn)滑上小車(chē)，水平地面光滑，當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到障礙物Q處時(shí)與Q發(fā)生無(wú)機(jī)械能損6失的碰撞。碰撞前物塊和小車(chē)已經(jīng)相對(duì)

2、靜止，而小車(chē)可繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)（物塊始終在小車(chē)上）,小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和圓弧無(wú)相互作用。已知圓弧半徑R= 1.0 m 圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角B為 53,A點(diǎn)距水平面的高度h= 0.8 m，物塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=0.1，重力加速度g= 102m/s , sin 53 = 0.8 , cos 53 = 0.6。試求:7小物塊離開(kāi)A點(diǎn)的水平初速度vi大小;（2）小物塊經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大??；第一次碰撞后直至靜止，物塊相對(duì)小車(chē)的位移和小車(chē)做勻減速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。解析：對(duì)小物塊由A到B有vy2= 2gh,在B點(diǎn) tanB=，Vi解得Vi= 3 m/s。（2）由A到O,根據(jù)動(dòng)能定理有1212mg h+R Rs

3、os0)=mv?mv,2,_VO在O點(diǎn)FNmg=mR,解得：Vo= - 33 m/s ,FN=43 N。由牛頓第三定律知，小物塊對(duì)軌道的壓力FN=43 N。摩擦力Ff=卩mg=1 N，物塊滑上小車(chē)后經(jīng)過(guò)時(shí)間t達(dá)到的共同速度為Vt,VOVtVt則am=aM，am=2aM得Vt=33:3 m/s。由于碰撞不損失能量，物塊在小車(chē)上重復(fù)做勻減速和勻加速運(yùn)動(dòng)，相對(duì)小車(chē)始終向左運(yùn)動(dòng)，物塊與小車(chē)最終靜止，摩擦力做功使動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故有：12/FfI相=2（m Vt，得I相=5.5 m。小車(chē)從物塊碰撞后開(kāi)始勻減速運(yùn)動(dòng)，（每個(gè)減速階段）加速度不變Ff2aM= = 0.5 m/s ,Vt=aMtM，得t=

4、333 s。答案：(1)3 m/s6. （2018 屆高三廣安四校聯(lián)考）如圖甲所示，軌道ABC由一個(gè)傾角為0= 30的斜軌(2)43 N (3)5.5 m8道AB和一個(gè)水平軌道BC組成，一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的滑塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,受到水平向左的拉力F的作用，力的大小和時(shí)間的關(guān)系如B點(diǎn)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)無(wú)機(jī)械能損失，最后停在水平軌道BC上,(1)整個(gè)過(guò)程中滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;(2)整個(gè)過(guò)程中水平拉力F做的功;(3)整個(gè)過(guò)程中摩擦力做的功。FN+Fisin0 mgcos0 =0解得FN=0aFicos0+ n0ai= 2g滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度VB=aito= 2gto1 一在t。2t0這段時(shí)間內(nèi)，水

5、平拉力F2= 2mg= Ff=卩mg所以滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)2t0之后的過(guò)程中，滑塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律，加速度a?mg-2m2運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=a；=4t0整個(gè)過(guò)程中滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t= 2t0+ 4t0= 6t0。在 010這段時(shí)間內(nèi)，滑塊的位移12xi =尹比尹比0 =gt滑塊在軌道ABC運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,圖乙所示，經(jīng)過(guò)時(shí)間to滑塊經(jīng)過(guò)解析：(1)在 0to這段時(shí)間內(nèi)，滑塊在斜軌道AB上運(yùn)動(dòng)時(shí)，垂直斜面方向有:所以滑塊不受摩擦力，由牛頓第二定律，滑塊在斜軌道AB上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度滑塊與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)9滑塊在斜軌道AB上運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有摩擦力，在水平軌道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力是恒力，所以，整個(gè)

6、過(guò)程中，摩擦力做功2 2Vf-Ff(x2+X3)= 3mgto。5答案：(1)6to(2) 2mgto2(3) 3mgto2教師備選題1 泥石流是在雨季由于暴雨、洪水將含有沙石且松軟的土質(zhì)山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流。泥石流流動(dòng)的全過(guò)程雖然只有很短時(shí)間，但由于其高速前進(jìn)，具有強(qiáng)大的能量，因而破壞性極大。某課題小組對(duì)泥石流的威力進(jìn)行了模擬研究，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲的模型：在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m= 4 kg 的物體，讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移變化如圖乙所示，已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=0.5 ,2g= 10 m/s 。則：(1) 物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大

7、加速度為多少？在距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)處，物體的速度達(dá)到最大？(3)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少？解析：(1)當(dāng)推力F最大時(shí)，加速度最大，由牛頓第二定律，得:Fmmg= mam可解得：am= 15 m/s2。(2) 由圖像可知：F隨x變化的函數(shù)方程為F= 80 20 x，速度最大時(shí)，合力為0,艮卩F=卩mg所以x= 3 m。(3) 位移最大時(shí)，末速度一定為 0 由動(dòng)能定理可得：W卩mgx=0 由圖像可知，力F做的功為1 12Fmxm= x80X4J=160 J所以x= 8 m。2答案：(1)15 m/s (2)3 m (3)8 m(3)2to之后的過(guò)程中，滑塊的位移X3=耳4gto2屮乙102.如

8、圖所示，小球A質(zhì)量為m,系在細(xì)線的一端，線的另一端11固定在O點(diǎn)，O點(diǎn)到光滑水平面的距離為h。物塊B和C的質(zhì)量分別是 5m和 3m B與C用輕 彈簧拴接，置于光滑的水平面上，且B物塊位于O點(diǎn)正下方?，F(xiàn)拉動(dòng)小球使細(xì)線水平伸直，小球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊B發(fā)生正碰（碰撞時(shí)間極短），反彈后上升到最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為 16。小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為 g,求碰撞 過(guò)程中B物塊受到的沖量大小及碰后輕彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能。解析：設(shè)小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物塊B碰撞前的速度大小為vi,取小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn) 時(shí)的重力勢(shì)能為零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：12mgh=mv解得：vi=

9、2gh設(shè)碰撞后小球A反彈的速度大小為vi，同理有:h1,2mg6= qmv解得：v字4設(shè)碰撞后物塊B的速度大小為V2,取水平向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律有:mv=mv+ 5mv解得：v2=字4由動(dòng)量定理可得，碰撞過(guò)程中B物塊受到的沖量大小為:碰撞后當(dāng)B物塊與C物塊速度相等時(shí)輕彈簧的彈性勢(shì)能最大，據(jù)動(dòng)量守恒定律有5mv= 8mv據(jù)機(jī)械能守恒定律得：日尸 2 心mv2 2mv25- 15答案：4m.2ghi28mgh3.（2016 全國(guó)卷n）如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的 斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上。某時(shí)刻小孩將冰塊以相對(duì)冰面3 m/s 的速度向斜面體推

10、出，冰塊平滑地滑上斜面體，5mv=|m.2gh解得：E-=15五mgh12在斜面體上上升的最大高度為h= 0.3 m（h小于斜面體的高度）。已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m= 30 kg，冰塊的質(zhì)量為m= 10 kg，小孩與滑板始終無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。取重力加速度的大小g=10 m/s。(1) 求斜面體的質(zhì)量；(2) 通過(guò)計(jì)算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？解析：(1)規(guī)定向右為速度正方向。冰塊在斜面體上運(yùn)動(dòng)到最大高度時(shí)兩者達(dá)到共同速度，設(shè)此共同速度為v,斜面體的質(zhì)量為m。由水平方向動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律得mv2o=(m+m)v12122imv20= 2(m+m)v+mgh式中v20=- 3 m/s 為冰塊推出時(shí)的速度。聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得m= 20 kg。(2)設(shè)小孩推出冰塊后的速度為vi，由動(dòng)量守恒定律有mvi+mv20= 0代入數(shù)據(jù)得V1= 1 m/s設(shè)冰塊與斜面體分離后的速度分別為v2和v3， 由 動(dòng) 量 守 恒 和 機(jī) 械 能 守 恒 定 律 有mv20=mv2+mv31112 2 22mv20= qmv?+ qmvs戶(hù)J聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得v2= 1 m/s由于冰