高考物理二轮复习十大热门考点专项突破 专题04 力学三大观点的应用练习.doc

专题04 力学三大观点的应用热点分析力学问题力要清，力的三种时空效应更要清即力的瞬时效应产生加速度，是速度变化的原因；力的时间积累效应产生冲量，是动量变化的原因；力的空间位移积累做功，是动能变化的原因力的三种时空效应是开启力学问题、力电问题、乃至整个高中物理问题的三把金钥匙解力学题一定要牢记力学的三大观点，即力的观点(牛顿第二定律)，能量的观点(动能定理、能量守恒定律)，动量的观点(动量定理、动量守恒定律)，这必将是2019高考重点考查的主干知识解决力学问题的三个基本观点(1)力的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合，常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题(2)动量的观点：主要应用动量定理或动量守恒定律求解，常涉及物体的受力和时间问题，以及相互作用物体的问题(3)能量的观点：在涉及单个物体的受力和位移问题时，常用动能定理分析；在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律经典例题例1、（2018洛阳一练）如图所示，a、b质量均为m，叠放在轻质弹簧上(弹簧下端固定于地面上)，对a施加一竖直向下、大小为f(f2mg)的力，将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于平衡状态，现突然撤去力f，设两物体向上运动过程中a、b间的相互作用力大小为fn，则关于fn的说法正确的是(重力加速度为g)()a刚撤去外力f时，fnb弹簧弹力等于f时，fnc两物体a、b的速度最大时，fn2mgd弹簧恢复原长时，fnmg【参考答案】b弹簧恢复原长时，两物块ab只受重力向上运动，fn0，选项d错误。【知识归纳】弹簧的弹力与弹簧形变量成正比，弹簧弹力不能发生突变。当弹簧受到压缩或拉伸后，若形变量还没有来得及变化，则弹簧弹力不变。例2.(2018临沂检测)如图所示，在倾角为30的光滑斜面上，物块a、b质量分别为m和2m。物块a静止在轻弹簧上面，物块b用细线与斜面顶端相连，a、b紧挨在一起但a、b之间无弹力。已知重力加速度为g，某时刻把细线剪断，当细线剪断瞬间，下列说法正确的是()a物块a的加速度为0b物块a的加速度为c物块b的加速度为0 d物块b的加速度为【参考答案】b例3（2016年山东省济南联考）静止在水平面上的a、b两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图所示，轻绳长l=1m，承受的最大拉力为8n，a的质量m1=2kg,b的质量m2=8kg,a、b与水平面间的动摩擦因数，现用一逐渐增大的水平力作用在b上，使a、b向右运动，当f增大到某一值时，轻绳刚好被拉断（g=10m/s2）（1）求绳刚被拉断时f的大小（2）若绳刚被拉断时，a、b的速度为2m/s，保持此时的f大小不变，当a的速度恰好减小为0时，a、b间的距离为多少？【参照答案】(1)40n (2)3.5m 【名师解析】(1) 设绳刚要被拉断时产生的拉力为t，根据牛顿第二定律，对a物体有tm1g m1a 1分代入数值得a 2 m/s2 1分对a、b整体f(m1m2)g (m1m2)a 1分代入数值得f 40 n 1分a的位移为x1，则 x1 1 m 1分b的位移为x2，则x2vta2t2 3.5 m 1分a刚静止时，a、b间距离为xx2lx13.5 m 1分例4（2018开封质检）某实验小组设计了一个模型火箭，由测力计测得其重力为g。通过测量计算此火箭发射时刻提供大小为f=2g的恒定推力，且持续时间为t。随后小明又对设计方案进行了改进，采用二级推进的方式，即当火箭飞行经过t/2时，火箭丢弃一半的质量，剩余t/2时间，火箭推动剩余的一半继续飞行。若采用原来的方法火箭可上升的高度为h，则采用改进后方案火箭最高可上升的高度为（重力加速度取g，不考虑燃料消耗引起的质量变化）a1.5h b2h c2.75h d3.25h【参考答案】c【名师解析】原方案，加速上升过程，由牛顿运动定律，f-g=ma，解得a=g；加速上升高度h1=at2=gt2，t时刻向上的速度v=at=gt，失去推力后，做竖直上抛运动，上升高度例5（2018洛阳一模）如图所示，某科研单位设计了一空间飞行器，飞行器从地面起飞时，发动机提供的动力方向与水平方向夹角60，使飞行器恰恰与水平方向成30角的直线斜向右上方匀加速飞行，经时间t后，将动力的方向沿逆时针旋转60同时适当调节其大小，使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行，飞行器所受空气阻力不计，下列说法中正确的是( )a加速时动力的大小等于mgb加速时加速度的大小为gc减速时动力的大小等于mgd减速飞行时间t后速度为零【参考答案】bc【命题意图】本题考查力的合成、牛顿运动定律及其相关的知识点。【名师解析】画出使飞行器恰恰与水平方向成30角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力矢量图，如图1所示，由2mgcos30=f，可得加速时动力的大小等于f=mg，选项a错误；动力f与飞船重力mg的合力等于mg，所以飞船加速时加速度的大小为g，选项b正确；画 图1 图2例6（黑龙江省大庆实验中学2016届高三考前得分训练（四）理科综合物理试题）如图所示，虚线圆的半径为r， ac为光滑竖直轩，ab 与bc构成直角的l形轨道，小球与ab、bc， 轨道间的动摩擦因数均为，abc三点正好是圆上三点， 而ac正好为该圆的直径，ab与ac的夹角为，如果套在ac杆上的小球自a点静止释放，分别沿abc轨道和ac直轨道运动，忽略小球滑过b处时能量损耗. 求: （1）小球在ab轨道上运动的加速度；（2）小球沿abc轨道运动到达c点时的速率；（3）若ab、bc、ac轨道均光滑，如果沿abc轨道运动到达c点的时间与沿ac直轨道运动到达c点的时间之比为5:3， 求角的正切值。【参考答案】（1）（2）（3）2.4（3）设小球沿ac直导轨做自由落体运动，运动时间为t，则有：解得轨道均光滑，小球由a到b机械能守恒，设b点的速度为vb，则解得且依等时圆，tab=t以后沿bc直导轨运动的加速度，且故代入数据解得：考点：牛顿第二定律的综合应用。 例7（2016衡水万卷理综模拟1）如图所示，一长绝缘木板靠在光滑竖直墙面上，质量为m木板右下方有一质量为2m、电荷量为+q的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数为，木板与滑块处在场强大小为e=4mg/q的匀强电场中，电场方向水平向左，若电动机通过一根绝缘细绳拉动滑块，使之匀加速向上移动，当滑块与木板分离时，滑块的速度大小为v此过程中电动机对滑块做的功为w（重力加速度为g）（1）求滑块向上移动的加速度大小；（2）写出从滑块开始运动到与木板分离的过程中木板增加的机械能随时间变化的函数关系式（2）对长木板由牛顿第二定律得f一mg=ma摩擦力对木板做功为w=fx ,x=,根据功能关系木板增加的机械能等于摩擦力所做的功，即e=w由以上各式解得e=2（4一1）m 答：（1）滑块向上移动的加速度大小为 ；（2）从滑块开始运动到与木板分离的过程中木板增加的机械能随时间变化的函数关系式为e=2（4一1）m例8 (2018名校模拟)如图所示，质量为m的足球静止在地面1的位置，被踢出后落到地面3的位置。在空中达到最高点2的高度为h，速度为v，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（）a. 运动员对足球做的功为mgh+mv2b. 足球落到3位置时的动能为mghc. 足球刚离开1位置时的动能大于mgh+mv2d. 足球在2位置时的机械能等于其在3位置时的动能【参考答案】从1位置到2位置，由动能定理得：-ek1=-mgh-wf，得足球刚离开1位置时的动能为：ek1=mgh+mv2+wfmgh+mv2，故c正确。由于有空气阻力做负功，所以足球的机械能不断减少，所以足球在2位置时的机械能大于其在3位置时的动能，故d错误。例9(2016山东师大附中高三一模)如图所示，质量为m，长度为l的小车静止的在光滑的水平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平恒力f作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为f，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是()a此时物块的动能为f(xl)b此时小车的动能为fxc这一过程中，物块和小车增加的机械能为fxfld这一过程中，因摩擦而产生的热量为fl【参考答案】bd例10（2018四川四市二诊）如图所示，在倾角q37的光滑斜面上用装置t锁定轨道abcdab为平行于斜面的粗糙直轨道，cd为光滑的四分之一圆孤轨道，ab与cd在c点相切，质量m0.5kg的小物块（可视为质点）从轨道的a端由静止释放，到达d点后又沿轨道返回到直轨道ab中点时速度为零已知直轨道ab长l1m，轨道总质量m0.1kg，重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8。（1）求小物块与直轨道的动摩擦因数；（2）求小物块对圆弧轨道的最大压力；（3）若小物块第一次返回c点时，解除轨道锁定，求从此时起到小物块与轨道速度相同时所用的时间。【名师解析】（1）小物块在从abdc直轨ab中点的过程中，根据能量守恒（2分）解得：m0.25（1分）（2分）ff（1分）解得：f9n（1分）（3）设小物块第一次返回c点时，速度为vc，解除轨道锁定后，小物体的加速度沿斜面向下，大小为a1，轨道的加速度沿斜面向上，大小为a2从此时起到小物块与轨道共速时所用的时间为t，则（2分）ma1mgsinqmmgcosq （2分）ma2mmgcosqmgsinq （2分）vca1ta2t （2分）解得：vc2m/s，aa18m/s2，a24m/s2t（2分）例11高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（ ）a. 10 n b. 102 n c. 103 n d. 104 n【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国ii卷）【答案】 c由动量定理可知： ，解得： ，根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 n，故c正确故选c点睛：利用动能定理求出落地时的速度，然后借助于动量定理求出地面的接触力例12、【2017天津卷】“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是a摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变b在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力c摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零d摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】b【考点定位】机械能，向心力，冲量和动量定理，瞬时功率【名师点睛】本题的难点在于对动量定理的理解，是“物体所受合力的冲量等于动量的变化”，而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化”。例13【2017新课标卷】一质量为2 kg的物块在合外力f的作用下从静止开始沿直线运动。f随时间t变化的图线如图所示，则at=1 s时物块的速率为1 m/sbt=2 s时物块的动量大小为4 kgm/sct=3 s时物块的动量大小为5 kgm/sdt=4 s时物块的速度为零【答案】ab【考点定位】动量定理【名师点睛】求变力的冲量是动量定理应用的重点，也是难点。ft图线与时间轴所围面积表示冲量。例14如图所示，内壁粗糙、半径r0.4 m的四分之一圆弧轨道ab在最低点b与光滑水平轨道bc相切质量m20.2 kg的小球b左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m10.2 kg的小球a自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点b时对轨道的压力为小球a重力的2倍忽略空气阻力，重力加速度g10 m/s2.求：(1)小球a由a点运动到b点的过程中，摩擦力做的功wf；(2)小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能ep；(3)小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量i的大小解析(1)小球由静止释放到最低点b的过程中，根据动能定理得：m1grwfm1v，小球在最低点b，根据牛顿第二定律得：fnm1g，联立可得：wf0.4 j.(3)小球a与小球b通过弹簧相互作用的整个过程中，a球最终速度为v3，b球最终速度为v4，由动量守恒定律：m1v1m1v3m2v4，练兵场1.（2018吉林延边名校检测）如图所示，质量为4kg的物体a静止在竖直的轻弹簧上面。质量为1kg的物体b用细线悬挂起来，a、b紧挨在一起但a、b之间无压力。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，b对a的压力大小为（取g=10m/s2）a0 n b8 n c10 n d50 n2.如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，斜面上有两个质量均为m的小球a、b，它们用劲度系数为k的轻质弹簧相连接，现对a施加一个水平向右大小为f=mg的恒力，使a、b在斜面上都保持静止，如果斜面和两个小球的摩擦均忽略不计，此时弹簧的长度为l，则下列说法正确的是a弹簧的原长为lb斜面的倾角为=30c撤掉恒力f的瞬间小球a的加速度不变d撤掉恒力f的瞬间小球b的加速度为03.（2016山西太原期末）“娱乐风洞”是一种惊险的娱乐项目。在竖直的圆筒内,从底部竖直向上的风可把游客“吹”起来,让人体验太空飘浮的感觉。假设风洞内各位置的风速均相同且保持不变,已知人体所受风力的大小与正对风的面积成正比,水平横躺时受风面积最大,站立时受风面积最小、为最大值的1/8；当人体与竖直方向成一倾角、受风面积是最大值的1/2时，人恰好可静止或匀速漂移。在某次表演中,质量为m的表演者保持站立身姿从距底部高为h的a点由静止开始下落;经过b点时,立即调整身姿为水平横躺并保持；到达底部的c点时速度恰好减为零。则在从a到c的过程中,下列说法正确的是a表演者加速度的最大值是gbb点的高度是hc从a到b表演者克服风力做的功是从b到c克服风力做功的1/6d若保持水平横躺,表演者从c返回到a时风力的瞬时功率为4.（2016四川宜宾一模）宜宾市某中学阳光体育活动跑操过程如图所示。环形跑道由矩形abcd和两个半圆bec、dfa组成。已知ab长l，ad长d。跑操时，学生均匀地排列在环形跑道上以相同的方式整齐地跑动。某人用遥控直升机下悬挂质量为m的摄像机拍摄跑操情况。开始时遥控直升机悬停在c点正上方。（1）小王在跑操前正好站在a点，听到起跑命令后从静止开始沿ab方向做匀加速直线运动，到达ab中点时速度达到v，然后匀速率跑动。求小王跑完一圈所用的时间；（2）若遥控直升机从c点正上方运动到d点正上方经历的时间为t，直升飞机的运动视作水平方向的匀加速直线运动。在拍摄过程中悬挂摄影机的轻绳与竖直方向的夹角始终为，假设空气对摄像机的作用力始终水平。试计算这段时间内空气对摄像机作用力的大小。5.(2016安徽安庆高三月考)一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37的斜面，其运动的加速度的大小为0.9 g。这个物体沿斜面上升的最大高度为h，则在这过程中()a物体的重力势能增加了0.9 mghb物体的机械能损失了0.5 mghc物体的动能损失了0.5 mghd物体的重力势能增加了0.6 mgh6. (2016河北沧州高三期末)弹弓是“80后”最喜爱的打击类玩具之一，其工作原理如图所示，橡皮筋两端点a、b固定在把手上，橡皮筋abc恰好处于原长状态，在c处(ab连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉直由d点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知e是cd的中点，则()a从d到c，弹丸的机械能守恒b从d到c，弹丸的机械能先增大后减小c从d到c，弹丸的动能先增大后减小d从d到e弹丸增加的机械能大于从e到c弹丸增加的机械能7.(2016河北唐山高三期末)如图所示，两个圆弧轨道固定在水平地面上，半径r相同，a轨道由金属凹槽制成，b轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球a和b由静止释放，小球距离地面的高度分别用ha和hb表示，则下列说法正确的()a若hahb2r，则两小球都能沿轨道运动到最高点b若hahb，由于机械能守恒，两个小球沿轨道上升的最大高度均为c适当调整ha和hb,，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处d若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，a小球的最小高度为，b小球在hb2r的任何高度均可8(2016云南昆明三中、玉溪一中统考)如图，取一块长为l的表面粗糙的木板，第一次将其左端垫高，让一小物块从板左端的a点以初速度v0沿板下滑，滑到板右端的b点时速度为v1；第二次保持板右端位置不变，将板放置水平，让同样的小物块从a点正下方的c点也以初速度v0向右滑动，滑到b点时的速度为v2。下列说法正确的是()av1一定大于v0bv1一定大于v2c第一次的加速度可能比第二次的加速度小d两个过程中物体损失的机械能相同9.【2017新课标卷】将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）a30 b5.7102c6.0102 d6.310210【2016上海卷】如图，粗糙水平面上，两物体a、b以轻绳相连，在恒力f作用下做匀速运动。某时刻轻绳断开，在f牵引下继续前进，b最后静止。则在b静止前，a和b组成的系统动量_（选填：“守恒”或 “不守恒”）。在b静止后，a和b组成的系统动量 。（选填：“守恒”或“不守恒“）11.【2016天津卷】如图所示，方盒a静止在光滑的水平面上，盒内有一个小滑块b，盒的质量是滑块质量的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为。若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对盒静止，则此时盒的速度大小为_，滑块相对于盒运动的路程为_。12（8分）【2016海南卷】如图，物块a通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下，初始时静止；从发射器（图中未画出）射出的物块b沿水平方向与a相撞，碰撞后两者粘连在一起运动；碰撞前b的速度的大小v及碰撞后a和b一起上升的高度h均可由传感器（图中未画出）测得。某同学以h为纵坐标，v2为横坐标，利用实验数据作直线拟合，求得该直线的斜率为k=1.92 10-3 s2/m。已知物块a和b的质量分别为ma=0.400 kg和mb=0.100 kg，重力加速度大小g=9.80 m/s2。（i）若碰撞时间极短且忽略空气阻力，求hv2直线斜率的理论值k0；（ii）求k值的相对误差（=100%，结果保留1位有效数字）。13.【2016全国新课标卷】（10分）某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为m的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为s的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板（面积略大于s）；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为，重力加速度大小为g。求（i）喷泉单位时间内喷出的水的质量；（ii）玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。14.【2016全国新课标卷】（10分）如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m（h小于斜面体的高度）。已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg，冰块的质量为m2=10 kg，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g=10 m/s2。（i）求斜面体的质量；（ii）通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？15【2016全国新课标卷】如图，水平地面上有两个静止的小物块a和b，其连线与墙垂直：a和b相距l；b与墙之间也相距l；a的质量为m，b的质量为m。两物块与地面间的动摩擦因数均相同，现使a以初速度向右滑动。此后a与b发生弹性碰撞，但b没有与墙发生碰撞，重力加速度大小为g，求物块与地面间的动摩擦力因数满足的条件。 参考答案1.【参考答案】b2.【参考答案】abd 3.【参考答案】c【名师解析】由题意，人体受风力大小与正对面积成正比，设最大风力为fm，由于受风力有效面积是最大值的一半时，恰好可以静止或匀速漂移，故可以求得重力g=fm，人站立时风力为fm，其下落加速度a1=g；人平躺下落时，其加速度a2=g，即表演者加速度的最大值是g，因而选项a错误；设b点的高度是h，下降的最大速度为v，根据匀变速直线运动规律，有v2=2a1(h-h）, v2=2a2h,，联立解得：h=h，选项b错误；表演者a至b克服风力所做的功w1=fm (h-h）=fmh；b至c过程克服风力所做的功w2=fm h=fmh，从a到b表演者克服风力做的功是从b到c克服风力做功的1/6，选项c正确。若保持水平横躺, 人平躺上升时，其加速度a=g，表演者从c返回到a时，速度v=，风力的瞬时功率为p=fmv=2mg=2,选项d错误。4.【名师解析】.（15分）解（1）a到中点 .(2分)从中点到a有 .(2分) t总=t1+t2 .(2分)解得 .(1分)(2)由c到d有设摄像机受到的风力为f，绳子拉力为t ，重力为mg。则tsin-f=matcos=mg由 得5.【参考答案】b6.【参考答案】cd【名师解析】从d到c，橡皮筋对弹丸做正功，弹丸机械能一直在增大，故a、b错误；在cd连线中的某一处，弹丸受力平衡，所以从d到c，弹丸的速度先增大后减小，故c正确；从d到e橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从e到c橡皮筋作用在弹丸上的合力，两段长度相等，所以de段橡皮筋对弹丸做功较多，即机械能增加的较多，故d正确。7.【参考答案】d8.【参考答案】 bcd9.【答案】a【解析】设火箭的质量（不含燃气）为m1，燃气的质量为m2，根据动量守恒，m1v1=m2v2，解得火箭的动量为：p=m1v1=m2v2=30 ，所以a正确，bcd错误。【考点定位】动量、动量守恒【名师点睛】本题主要考查动量即反冲类动量守恒问题，只要注意动量的矢量性即可，比较简单。10.【答案】守恒；不守恒【考点定位】动量守恒条件【方法技巧】先通过匀速运动分析a、b整体的合外力，再分析轻绳断开后a、b整体的合外力，只要合外力为零，系统动量守恒，反之不守恒。11.【答案】 【解析】设滑块质量为m，则盒的质量为2m；对整个过程，由动量守恒定律可得mv=3mv共，解得v共=，由能量守恒定律可知，解得。【考点定位】动量守恒定律、能量守恒定律 【名师点睛】