高考物理总复习 高考热点探究5 机械能和能源预测演练（含解析）.doc

【全优课堂】2016高考物理总复习 高考热点探究5 机械能和能源预测演练1.如图5所示，游乐列车由许多节车厢组成列车全长为l，圆形轨道半径为r(r远大于一节车厢的高度h和长度l，但l2r)已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动，在轨道的任何地方都不能脱轨试问：在没有任何动力的情况下 ，列车在水平轨道上应具有多大初速度v0，才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上？图5【答案】v02r【解析】当游乐车转满整个圆形轨道时，游乐车的速度最小，设此时速度为v，游乐车的质量为m，则据机械能守恒定律得：mv2rgrmv2要使游乐车能通过圆形轨道，则必有v0，所以有v02r.2如图6所示，abcd为一竖直平面的轨道，其中bc水平，a点比bc高出10 m，bc长1 m，ab和cd轨道光滑一质量为1 kg的物体，从a点以4 m/s的速度开始运动，经过bc后滑到高出c点10.3 m的d点速度为零求：(g10 m/s2)图6(1)物体与bc轨道的动摩擦因数；(2)物体第5次经过b点时的速度；(3)物体最后停止的位置(距b点)【答案】(1)0.5(2)4 m/s(3)0.4 m【解析】(1)分析从a到d过程，由动能定理得mg(hh)mgsbc0mv解得0.5.(2)物体第5次经过b点时，物体在bc上滑动了4次，由动能定理得mgh4mgsbcmvmv解得v24 m/s.(3)分析整个过程，由动能定理得mghmgs0mv解得s21.6 m所以物体在轨道上来回了20次后，还有1.6 m，故离b点的距离为2 m1.6 m0.4 m.3小球在外力作用下，由静止开始从a点出发做匀加速直线运动，到b点时撤去外力然后，小球冲上竖直平面内半径为r的光滑半圆环，恰能维持在圆环上做圆周运动，到达最高点c后抛出，最后落回到原来的出发点a处，如图7所示，试求小球在ab段运动的加速度为多大？图7【答案】g【解析】本题的物理过程可分三段：从a到弧bc的匀加速直线运动；从b沿圆环运动到c的圆周运动，且注意恰能维持在圆环上做圆周运动，在最高点满足重力全部用来提供向心力；从c回到a的平抛运动根据题意，在c点时，满足mgm从b到c过程，由机械能守恒定律得mg2rmv2mv由式得vb从c回到a过程，满足2rgt2水平位移：xvt，v由式可得x2r从a到b过程，满足2axv所以ag.4(2014南京模拟)如图8所示，半径分别为r和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道cd相通，一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过动摩擦因数为的cd段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零，试求水平cd段的长度图8【答案】【解析】小球在光滑圆轨道上滑行时，机械能守恒设小球滑过c点时的速度为v，通过甲环最高点时的速度为v，根据小球在最高点对轨道压力为零，由圆周运动公式有mgm取轨道最低点为零势能点，由机械能守恒定律得mvmg2rmv2由两式消去v，可得vc同理可得小球滑过d点时的速度vd，设cd段的长度为s，对小球滑过cd段过程应用动能定理mgsmvmv，将vc、vd代入可得s.5如图9所示，斜面和水平面由一小段光滑圆弧连接，斜面的倾角为37，一质量为0.5 kg的物块从距斜面底端b点5 m处的a点由静止释放已知物块与水平面和斜面的动摩擦因数均为0.3.(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)图9(1)物块在水平面上滑行的时间为多少？(2)若物块开始静止在水平面上距b点10 m 的c点处，用大小为4.5 n的水平恒力向右拉该物块，到b点撤去此力，物块第一次到a点时的速度为多大？(3)若物块开始静止在水平面上距b点10 m的c点处，用大小为4.5 n的水平恒力向右拉该物块，欲使物块能到达a点，水平恒力作用的最短距离为多大？【答案】(1)2 s(2)6 m/s(3)8 m【解析】(1)物块先沿斜面匀加速下滑，设ab长度为l，动摩擦因数为，由牛顿第二定律得下滑的加速度agsin gcos 3.6 m/s2到达b点时速度v6 m/s在水平面上物块做匀减速运动ag3 m/s2.在水平面上运动的时间t2 s.(2)设c、b距离为l，全过程用动能定理：(fmg)lmglsin 37mglcos 37mv20解得v6 m/s.(3)设力作用的最短距离为s，根据动能定理可得：fsmglmglsin 37mglcos 370解得：s8 m.6如图10所示，质量为m04 kg的木板静止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一个质量m1 kg，大小可以忽略的铁块，铁块与木板之间的动摩擦因数0.4，在铁块上施加一个水平向左的恒力f8 n，铁块在长l6 m的木板上滑动取g10 m/s2.求：图10(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端；(2)在铁块到达木板左端的过程中，恒力f对铁块所做的功；(3)在铁块到达木板左端时，铁块和木板的总动能【答案】(1)2 s(2)64 j(3)40 j【解析】(1)铁块与木板间的滑动摩擦力fmg4 n铁块的加速度a1 m/s24 m/s2木板的加速度a2 m/s21 m/s2设铁块滑到木板左端的时间为t，则a1t2a2t2l代入数据解得t2 s.(2)铁块位移s1a1t2422 m8