高考物理二轮复习 专题七 计算题题型强化 第2讲 必考计算题20题 动力学方法和能量观点的综合应用课件.ppt

第2讲必考计算题20题动力学方法和能量观点的综合应用 专题七计算题题型强化 题型1直线运动中动力学方法和能量观点的应用 题型2曲线运动中动力学方法和能量观点的应用 命题预测 1 航母舰载机滑跃起飞有点像高山滑雪 主要靠甲板前端的上翘来帮助战斗机起飞 其示意图如图1所示 设某航母起飞跑道主要由长度为l1 160m的水平跑道和长度为l2 20m的倾斜跑道两部分组成 水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h 4 0m 一架质量为m 2 0 104kg的飞机 其喷气发动机的推力大小恒为f 1 2 105n 方向与速度方向相同 在从静止开始运动的整个过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的0 1倍 假设航母处于静止状态 飞机质量视为不变并可看成质点 倾斜跑道看做斜面 不计拐角处的影响 取g 10m s2 1 求飞机在水平跑道运动的时间 图1 答案8s 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 解析设飞机在水平跑道的加速度为a1 阻力为ff由牛顿第二定律得f ff ma1 解得t1 8s 1 2 3 4 2 求飞机到达倾斜跑道末端时的速度大小 答案 解析 解析设飞机在水平跑道末端速度为v1 在倾斜跑道末端速度为v2 加速度为a2水平跑道上 v1 a1t1倾斜跑道上 由牛顿第二定律得 1 2 3 4 3 如果此航母去掉倾斜跑道 保持水平跑道长度不变 现在跑道上安装飞机弹射器 此弹射器弹射距离为84m 要使飞机在水平跑道的末端速度达到100m s 则弹射器的平均作用力为多大 已知弹射过程中发动机照常工作 答案1 0 106n 解析设弹射器的平均弹力为f1 弹射距离为x 飞机在水平跑道末端速度为v3 解得f1 1 0 106n 1 2 3 4 答案 解析 模拟训练 2 战机常配有阻力伞 阻力伞也叫减速伞 是用来减小战机着陆时滑跑速度的伞状工具 某质量为m 2 0 104kg的战机以水平速度v0 100m s着陆后立即关闭引擎同时打开阻力伞 情形如图2甲所示 战机做直线运动 其速度随时间变化关系如图乙所示 图线在12 22s时间内可近似看成直线 重力加速度g 10m s2 求 1 在12 22s时间内 战机受到的平均阻力大小 图2 答案4 0 104n 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 根据牛顿第二定律 ff ma 4 0 104n 2 在0 12s时间内 战机克服阻力做功的平均功率 答案8 0 106w 解析0 12s时间内 根据动能定理 wf 9 6 107j 答案 解析 1 2 3 4 3 滑草是一项前卫运动 和滑雪一样能给运动者带来动感和刺激 能体验人与大自然的和谐 在感受风一般速度的同时又能领略到大自然的美好 图3甲照片是无轨道滑草 图乙照片是千岛湖石林景区的轨道滑草 其轨道的上段坡度很大而下段比较平坦 表面铺设滑草 轨道末端有一段表面铺设橡胶的水平减速带 滑行者坐在滑草盆内自顶端静止下滑 其滑行轨道可简化为图丙模型 设轨道上端与底端高度差h 32m 水平距离l 80m 末端减速带长s 16m 滑草盆与滑草间的动摩擦因数为 1 滑草盆与橡胶间的动摩擦因数为 2 忽略轨道各连接处的动能损失 g取10m s2 求 图3 1 2 3 4 1 若 1 0 24 则滑草者刚到达减速带时的速度有多大 答案16m s 代入数据解得 v 16m s 答案 解析 1 2 3 4 2 若滑草者与盆的总质量为75kg 则滑草者滑行一次 将会产生多少热量 答案2 4 104j 解析设滑草者滑行一次产生热量为q由能量守恒得 q mgh代入数据解得 q 2 4 104j 答案 解析 1 2 3 4 3 为确保滑草者能停在橡胶材质的水平减速带上 1 2应满足什么条件 答案0 4 0 2 2 1 0 4 解析设滑草者在减速带滑行距离x后停下 由动能定理 mgh 1mgl 2mgx 0为确保安全 0 x s解得 0 4 0 2 2 1 0 4 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 4 2017 嘉兴一中等五校联考 如图4甲所示 倾角为 37 的传送带以恒定速率逆时针运行 现将一质量m 2kg的小物体轻轻放在传送带的a端 物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示 2s末物体到达b端 取沿传送带向下为正方向 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小物体在传送带a b两端间运动的平均速度v的大小 答案8m s 答案 解析 图4 1 2 3 4 解析由题意及题图乙可知 传送带长为 t 2s 所以v 8m s 2 物体与传送带间的动摩擦因数 答案0 5 解得 0 5 解析由题图乙可知传送带运行速度为v1 10m s 1 2 3 4 答案 解析 3 2s内物体机械能的减少量 e及因与传送带摩擦产生的内能q 答案48j48j 解得q 48j 解析小物体到达传送带b端时的速度大小v2 12m s 1 2 3 4 答案 解析 物体的重力势能减少了 ep mglsin 2 10 16 0 6j 192j所以物体的机械能的减少量 e 48j 规律总结 1 直线运动中多运动过程组合主要是指直线多过程或直线与斜面运动的组合问题 2 涉及的规律 1 动力学观点 牛顿运动定律 运动学基本规律 2 能量观点 动能定理 机械能守恒定律 能量守恒定律 3 受力分析 运动分析 将物理过程分解成几个简单的直线运动过程 分别选择合适的规律求解 4 相邻运动过程连接点的速度是解题关键 命题预测 1 2017 嘉兴市一中期末 如图5所示 一质量m 0 4kg的滑块 可视为质点 静止于动摩擦因数 0 1的水平轨道上的a点 现对滑块施加一水平外力 使其向右运动 外力的功率恒为p 10w 经过一段时间后撤去外力 滑块继续滑行至b点后水平飞出 恰好在c点沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道 轨道的最低点d处装有压力传感器 当滑块到达传感器上方时 传感器的示数为25 6n 已知轨道ab的长度l 2 0m 半径oc和竖直方向的夹角 37 圆弧形轨道的半径r 0 5m 空气阻力可忽略 重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 图5 1 2 3 4 1 2 3 4 1 滑块运动到c点时速度vc的大小 答案5m s 解析滑块运动到d点时 答案 解析 滑块由c点运动到d点的过程 联立解得vc 5m s 1 2 3 4 2 b c两点的高度差h及水平距离x 答案0 45m1 2m 解析滑块在c点时 速度的竖直分量为vy vcsin 3m s 答案 解析 滑块运动到b点时的速度为vb vccos 4m sb c两点间的水平距离为x vbty 1 2m 1 2 3 4 3 水平外力作用在滑块上的时间t 答案0 4s 解析滑块由a点运动到b点的过程 答案 解析 2 如图6所示 一内壁光滑的细管弯成半径为r 0 4m的半圆形轨道cd 竖直放置 其内径略大于小球的直径 水平轨道与竖直半圆形轨道在c点连接完好 置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连 b处为弹簧的自然状态 将一个质量为m 0 8kg的小球放在弹簧的右侧后 用力向左侧推小球而压缩弹簧至a处 然后将小球由静止释放 小球运动到c处后对轨道的压力为f1 58n 水平轨道以b处为界 左侧ab段长为x 0 3m 与小球的动摩擦因数为 0 5 右侧bc段光滑 g 10m s2 求 模拟训练 1 2 3 4 图6 1 2 3 4 1 弹簧在压缩时所储存的弹性势能 答案11 2j 解析小球运动到c处时 答案 解析 代入数据解得v1 5m s 代入解得ep 11 2j 1 2 3 4 2 小球运动到轨道最高处d点时对轨道的压力大小 答案10n 答案 解析 代入数据解得v2 3m s 代入数据解得f2 10n根据牛顿第三定律得 小球对轨道的压力大小为10n 3 2017 温州市9月选考 如图7所示是某公园中的一项游乐设施 它由弯曲轨道ab 竖直圆轨道bc以及水平轨道bd组成 各轨道平滑连接 其中圆轨道bc半径r 2 0m 水平轨道bd长l 9 0m bd段对小车产生的摩擦阻力为车重的0 2倍 其余部分摩擦不计 质量为1 0kg的小车 可视为质点 从p点静止释放 恰好滑过圆轨道最高点 然后从d点飞入水池中 空气阻力不计 取g 10m s2 求 1 p点离水平轨道的高度h 答案5m 图7 1 2 3 4 答案 解析 解析小车恰好滑过圆轨道最高点c 在圆轨道的最高点c对小车受力分析有 1 2 3 4 小车由p运动到c由动能定理可得 联立解得h 5m 2 小车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力 答案60n 方向竖直向下 由以上两式可得fn 60n据牛顿第三定律可知小车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力为60n 方向竖直向下 解析小车由p运动到b点 由动能定理得 在b点对小车 1 2 3 4 答案 解析 3 在水池中放入安全气垫mn 气垫厚度不计 气垫上表面到水平轨道bd的竖直高度h 3 2m 气垫的左右两端m n到d点的水平距离分别为5 6m 8 0m 要使小车能安全落到气垫上 则小车释放点距水平轨道的高度h 应满足什么条件 答案5m h 6 8m 1 2 3 4 答案 解析 解析小车从d点飞出后做平抛运动 因为5 6m x 8 0m 代入以上两式可得7m s vd 10m s 从小车释放点至d点由动能定理得 代入vd 得到4 25m h 6 8m若使小车能通过c点 需要h 5m综上 5m h 6 8m 1 2 3 4 4 如图8所示 ab 光滑 与cd 粗糙 为两个对称斜面 斜面的倾角均为 其上部都足够长 下部分别与一个光滑的圆弧面bec的两端相切 一个物体在离切点b的高度为h处 以初速度v0沿斜面向下运动 物体与cd斜面的动摩擦因数为 1 物体首次到达c点的速度大小 1 2 3 4 图8 答案见解析 答案 解析 2 物体沿斜面cd上升的最大高度h和时间t 1 2 3 4 答案见解析 答案 解析 解析物体沿cd上升的加速度大小a gsin gcos 3 请描述物体从静止开始下滑的整个运动情况 并简要说明理由 答案见解析 解析情况一 物体滑上cd斜面并匀减速上升最终静止在cd斜面某处 理由是物体与cd斜面的动摩擦因数较大 情况二 物体在轨道上做往复运动 在斜面上做匀变速直线运动 最大高度逐渐降