（讲练测）高考物理一轮复习 专题23 应用力学两大观点分析多过程问题（练）（含解析）.doc

专题23 应用力学两大观点分析多过程问题（练）1（多选）一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡aa、bb相切，相切处a、b位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示。一小物块从斜坡aa上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b后沿斜坡bb向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab 的高度为h；接着小物块沿斜坡bb滑下并从b处进入槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则： （ ）a小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同b小物块再次运动到a处时速度恰好为零c小物块再次运动到a处后，还能沿斜坡aa向上滑行，继续上升的最大高度为hd小物块再次运动到a处后，还能沿斜坡aa向上滑行，继续上升的最大高度小于h【答案】ad【名师点睛】小物块在运动过程中，每次经过圆弧行槽滑动摩擦力做功，物块与圆弧槽间的正压力随速度的减小而变小，每次所做的功减小，利用第一次运动的做功关系，即可判断小物块再次经a上升的高度。2（多选）一倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，用一沿斜面向上的力f拉一质量为的小物块使其由静止从底端开始向上运动，经过一段时间后撤去f。以水平地面为零势能面，物块的机械能随时间变化图线如图所示，已知末拉力大小为，不计空气阻力，则： （ ）a有力f作用时，物体一直向上做匀加速运动b力f做的功为c末物块的动能为d落回地面时物块的动能为【答案】bd【名师点睛】本题的关键是通过图象挖掘信息，通过机械能随时间变化图线，求出拉力的大小，根据功的公式求出拉力做功的大小，根据功率的公式求出拉力f的瞬时功率，由撤外力后机械能守恒求得落回地面时物块的动能。3（多选）滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动, 当它回到出发点时速率为v2 , 且v2 v1 若滑块向上运动的位移中点为a,取斜面底端重力势能为零，则 ： （ ）a上升时机械能减小，下降时机械能增大。b上升时机械能减小，下降时机械能也减小。c上升过程中动能和势能相等的位置在a点上方。d上升过程中动能和势能相等的位置在a点下方。【答案】bc【名师点睛】本题应注意物体上升和下降时均做匀速直线运动，故利用了匀变速直线运动中的结论：位移中点时的速度v=，则可以直接表示出中点处的动能；同时本题没有直接找出相等的点，而是先比较a点时的动能和势能再确定相等点的位置，此点由选项应该能判断出来由物体回到出发点的速度可知物体应受到阻力，则可知机械能的变化；要找出动能和势能和同的点，可以先表示出a点的机械能，则比较出发点与a点的机械能的关系可得出动能和势能的关系，则可得出动能和势能相同的位置。4如图所示，物体在有动物皮毛的斜面上运动，由于皮毛的特殊性，引起物体的运动有如下特点，顺着毛的生长方向运动时，毛皮产生的阻力可以忽略，逆着毛的生长方向运动时，会受到来自毛皮的滑动摩擦力，且动摩擦因数恒定，斜面底端距水平面高度为h=08m，质量为m=2kg的小物块m从斜面顶端a由静止滑下，从o点进入光滑水平滑道时无机械能损失，为使m制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线b处的墙上，另一端恰位于水平轨道的中点c，已知斜面的倾角，动摩擦因数均为=05，其余各处的摩擦不计，重力加速度，下滑时逆着毛的生长方向，求（1）弹簧压缩到最短时的弹性势能（设弹簧处原长时弹性势能为零）（2）若物块m能够被弹回到斜面上，则它能够上升的最大高度是多少（3）物块m在斜面上滑过程中下滑的总路程【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）物块m从斜面顶端a运动到弹簧压缩到最短，由动能定理得，解得【名师点睛】了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题一个题目可能需要选择不同的过程多次运用动能定理研究5如图所示，p为弹射器，pa、bc为光滑水平面分别与传送带ab水平相连，cd为光滑半圆轨道，其半径r=2m，传送带ab长为l=6m，并以v0=2m/s的速度逆时针匀速转动。现有一质量m=1kg的物体（可视为质点）由弹射器p弹出后滑向传送带经bc紧贴圆弧面到达d点，已知弹射器的弹性势能全部转化为物体的动能，物体与传送带的动摩擦因数为02。若物体经过bc段的速度为v，物体到达圆弧面最高点d时对轨道的压力为f，（g=10m/s2）（1）写出f与v的函数表达式；（2）要使物体经过d点时对轨道压力最小，求此次弹射器初始时具有的弹性势能为多少；（3）若某次弹射器的弹性势能为8j，则物体弹出后第一次滑向传送带和离开传送带由于摩擦产生的热量为多少？【答案】（1）（2）62j（3）18j【解析】（1）对于d点分析可得：联立可得：（2）当时， 根据能量守恒定律得：（3）当时，设物体向右匀减速运动历时t1，此时物体向右的位移皮带向左的位移两者相对位移【名师点睛】此题是对动能定理及能量守恒定律的考查；解题时要详细分析物体运动的物理过程，灵活运用物理规律列出方程解答；注意分析题目的隐含条件，找到“压力最小”的条件；此题是中等题，考查学生的综合分析能力1（多选）如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板p栓接，另一端与物体a相连，物体a静止与光滑水平桌面上，右端接一细线，细线绕过光滑的轻质定滑轮与物体b相连，开始时用手托住b，让细线恰好伸直，然后由静止释放b，直至b获得最大速度。下列有关该过程的分析正确的是： （ ）ab物体的机械能一直增大bb物体的动能的增加量等于它所受重力与拉力做的功之和cb物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量d细线拉力对a做的功等于a物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量【答案】bd【名师点睛】正确受力分析，明确各种功能关系，是解答这类问题的关键，这类问题对于提高学生的分析综合能力起着很重要的作用。因此本题首先要分析清楚过程中物体受力的变化情况，清理各个力做功情况；根据功能关系明确系统动能、b重力势能、弹簧弹性势能等能量的变化情况，注意各种功能关系的应用。2（多选）如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为的斜面底端，另一端与物块a相连。两物块a、b质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力f拉动物块b，使b做加速度为a的匀加速运动，a、b两物块在开始一段时间内的关系分别对应图乙中的a、b图线（时刻a、b的图线相切，时刻对应a图线的最高点），重力加速度为g，则： （ ）a时刻，弹簧型变量为0b时刻，弹簧型变量为c从开始到时刻，拉力f逐渐增大d从开始到时刻，拉力f做的功比弹簧弹力做的功少【答案】bd从开始到时刻，弹簧释放的势能从开始到时刻的过程中，根据动能定理得：根据运动学公式可以得到：联立以上几个方程解得：，所以拉力f做的功比弹簧释放的势能少，故d正确。【名师点睛】本题注意分析两物体分离的条件是两物体间的正压力为0，由图知，时刻a的加速度为零，速度最大，根据牛顿第二定律和胡克定律可以求出弹簧形变量，时刻a、b开始分离，对a根据牛顿第二定律求出时刻弹簧的形变量，并由牛顿第二定律分析拉力的变化情况，根据弹力等于重力沿斜面的分量求出初始位置的弹簧形变量，再根据求出弹性势能，从而求出弹簧释放的弹性势能，根据动能定理求出拉力做的功，从而求出从开始到时刻，拉力f做的功和弹簧释放的势能的关系。3（多选）在滑沙场有两个坡度不同的滑道ab和（均可看作斜面）甲、乙两名旅游者分别乘两个相同完全的滑沙撬从a点由静止开始分别沿ab和滑下，最后都停在水平沙面bc上，如图所示设滑沙撬和沙面间的动摩擦因数处处相同，斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的，滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不动则下列说法中正确的是： （ ）a甲在b点的速率一定大于乙在点的速率b甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程c甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移d甲在b点的动能一定大于乙在点的动能【答案】ab 【名师点睛】本题应用动能定理分析两人的速度关系和水平位移关系，得到的结论：两人滑行的水平位移与斜面的倾角无关，是一个重要的经验结论，在理解的基础上进行记忆而处理水平位移时用到的方法也需要仔细体会根据动能定理研究甲在b点的速率与乙在b点的速率大小关系由动能定理还可以得到水平位移的表达式，进一步根据几何知识分析两人路程关系4如图所示，ab为倾角=37的斜面轨道，轨道的ac部分光滑、cb部分粗糙，bp为圆心角等于143、半径r=1m的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于b点，p、o两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在a点，另一自由端在斜面上c点处，有质量m=2kg的小物块（视为质点）在外力作用下将弹簧缓慢压缩到d点后（不栓接）由静止释放，物块以vc=12m/s的速度经过c点，物块第一次经过b点后恰能到达p点；其中物块与cb部分的滑动摩擦因数=025，sin37=06，cos37=08，g取10m/s2求：（1）若xcd=1m，试求物块从d点运动到c点的过程中，弹簧对物块所做的功；（2）b、c两点间的距离xbc；（3）若在p处安装一个竖直弹性挡板，物块与挡板碰撞时间极短且无机械能损失，物块与弹簧相互作用不损失机械能，通过计算判断物块在第一次与挡板碰撞后的运动过程中是否会脱离轨道？物块第一次与挡板碰撞后到第二次上滑到最高点的过程中摩擦生热为多少？【答案】（1）156j（2）6125m （3）4825j【解析】（1）设弹簧对物块所做的功为w，物块从d点运动到c点的过程中；动能定理：解得（2）物块恰能到达p点，物块在p点：从c点到p点过程动能定理：解得【名师点睛】本题综合考查了动能定理、机械能守恒定律以及牛顿第二定律，对学生的能力要求较高，关键理清物体的运动情况，掌握临界条件，选择合适的规律进行求解5如图所示，质量为的小物块从斜面顶端a点由静止滑下，从b点进入光滑水平滑道时无机械能损失。将轻弹簧的一端固定在水平滑道c点处的竖直墙上，另一端恰位于水平滑道的中点d。已知斜面的倾角为，斜面顶端距水平滑道的高度为，小物块与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度，弹簧处于原长时弹性势能为零。（1）求小物块沿斜面向下滑动时的加速度大小和滑到b点时的速度大小；（2）求轻弹簧压缩到最短时的弹性势能；（3）若小物块能够被弹回到原来的斜面上，求它能够上升的最大高度。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）由牛顿第二定律得：代入数据解得：。设斜面长为l，则小物块滑到b点时的速度。【名师点睛】本题涉及三个过程，属于单物体多过程的物体，解答的关键要确定出能量如何转化，根据能量守恒定律列方程。1【2016全国新课标卷】（18分）如图，一轻弹簧原长为2r，其一端固定在倾角为37的固定直轨道ac的底端a处，另一端位于直轨道上b处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于c点，ac=7r，a、b、c、d均在同一竖直平面内。质量为m的小物块p自c点由静止开始下滑，最低到达e点（未画出），随后p沿轨道被弹回，最高点到达f点，af=4r，已知p与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g。（取）（1）求p第一次运动到b点时速度的大小。（2）求p运动到点时弹簧的弹性势能。（3）改变物块p的质量，将p推至e点，从静止开始释放。已知p自圆弧轨道的最高点d处水平飞出后，恰好通过g点。g点在c点左下方，与c点水平相距、竖直相距r，求p运动到d点时速度的大小和改变后p的质量。【答案】（1）；（2）；（3）；【解析】（1）根据题意知，b、c之间的距离l为l=7r2r设p到达b点时的速度为vb，由动能定理得式中=37，联立式并由题给条件得（3）设改变后p的质量为m1。d点与g点的水平距离x1和竖直距离y1分别为式中，已应用了过c点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为的事实。设p在d点的速度为vd，由d点运动到g点的时间为t。由平抛运动公式有x1=vdt联立式得设p在c点速度的大小为vc。在p由c运动到d的过程中机械能守恒，有p由e点运动到c点的过程中，同理，由动能定理有联立式得【名师点睛】本题主要考查了动能定理、平抛运动、弹性势能。此题要求熟练掌握平抛运动、动能定理、弹性势能等规律，包含知识点多、过程多，难度较大；解题时要仔细分析物理过程，挖掘题目的隐含条件，灵活选取物理公式列出方程解答；此题意在考查考生综合分析问题的能力。2【2016全国新课标卷】（20分）轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在a点，另一端与物块p接触但不连接。ab是长度为5l的水平轨道，b端与半径为l的光滑半圆轨道bcd相切，半圆的直径bd竖直，如图所示。物块p与ab间的动摩擦因数=05。用外力推动物块p，将弹簧压缩至长度l，然后放开，p开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。（1）若p的质量为m，求p到达b点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到ab上的位置与b点间的距离；（2）若p能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求p的质量的取值范围。【答案】（1） （2）若p能沿圆轨道运动到d点，其到达d点时的向心力不能小于重力，即p此时的速度大小v应满足设p滑到d点时的速度为v d，由机械能守恒定律得联立式得vd满足式要求，故p能运动到d点，并从d点以速度vd水平射出。设p落回到轨道ab所需的时间为t，由运动学公式得p落回到ab上的位置与b点之间的距离为s=vdt联立式得【名师点睛】此题是力学综合题；考查平抛运动、圆周运动以及动能定理的应用；解题时要首先知道平抛运动及圆周运动的处理方法，并分析题目的隐含条件，挖掘“若p能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下”这句话包含的物理意义；此题有一定难度，考查考生综合分析问题、解决问题的能力。3【2015浙江23】5如图所示，用一块长的木板在墙和桌面间架设斜面，桌面高h=08m，长。斜面与水平桌面的倾角可在060间调节后固定。将质量m=02kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数，物块与桌面间的动摩擦因数，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。（重力加速