2018届高考物理一轮复习专题4力学三大观点的综合应用考点规范练.docx

力学三大观点的综合应用1.足够长光滑斜面BC的倾角=53,小物块与水平面间的动摩擦因数=0.5,水平面与斜面之间在B点有一小段弧形连接,一质量m=2 kg的小物块静止于A点。现用与水平方向成=53角的恒力F拉小物块,如图所示,小物块经t1=4 s到达B点,并迅速撤去拉力F,A、B两点相距x1=4 m(已知sin 53=0.8,cos 53=0.6,g取10 m/s2)。求:(1)恒力F的大小。(2)小物块从B点沿斜面向上运动的最大距离x2。(3)小物块停止运动时到B点的距离x3。解析(1)AB段加速度a1=0.5 m/s2。根据牛顿第二定律,有Fcos -(mg-Fsin )=ma1,解得F= N=11 N。(2)到达B点时,小物块的速度v=a1t1=2 m/s。在BC段的加速度a2=gsin 53=8 m/s2。由v2=2a2x2得x2= m=0.25 m。(3)小物块从B向A运动过程中,由mg=ma3,解得a3=g=5 m/s2,滑行的位移x3= m=0.4 m,小物块停止运动时,离B点的距离为0.4 m。答案(1)11 N(2)0.25 m(3)0.4 m2.(2016河南洛阳模拟)某校物理兴趣小组制作了一个游戏装置,其简化模型如图所示,在A点用一弹射装置可将静止的小滑块以v0水平速度弹射出去,沿水平直线轨道运动到B点后,进入半径R=0.3 m的光滑竖直圆形轨道,运行一周后自B点向C点运动,C点右侧有一陷阱,C、D两点的竖直高度差h=0.2 m,水平距离s=0.6 m,水平轨道AB长为L1=1 m,BC长为L2=2.6 m,小滑块与水平轨道间的动摩擦因数=0.5,重力加速度g取10 m/s2。(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点,求小滑块在A点弹射出的速度大小。(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出,求小滑块在A点弹射出的速度大小的范围。导学号17420227解析(1)小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v,由牛顿第二定律得mg=m从B到最高点小滑块机械能守恒,有=2mgR+mv2从A到B由动能定理得-mgL1=由以上三式解得A点的速度v1=5 m/s(2)若小滑块刚好停在C处,从A到C由动能定理得-mg(L1+L2)=0-解得A点的速度为v2=6 m/s,若小滑块停在BC段,应满足5 m/svA6 m/s。若小滑块能通过C点并恰好越过陷阱,利用平抛运动,竖直方向h=gt2,水平方向s=vCt。从A到C由动能定理得-mg(L1+L2)=解得v3=3 m/s。所以初速度的范围为5 m/svA6 m/s和vA3 m/s。答案(1)5 m/s(2)5 m/svA6 m/s和vA3 m/s3.如图甲所示,在倾角为37的粗糙足够长的斜面的底端,一质量m=1 kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧,滑块与弹簧不相连。t=0时释放物块,计算机通过传感器描绘出滑块的v-t图象如图乙所示,其中Oab段为曲线,bc段为直线,在t1=0.1 s时滑块已上滑x=0.2 m的距离,g取10 m/s2。求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数的大小。(2)压缩弹簧时,弹簧具有的弹性势能Ep。导学号17420228解析(1)由图象可知0.1 s物体离开弹簧向上做匀减速运动,加速度的大小a= m/s2=10 m/s2。根据牛顿第二定律,有mgsin 37+mgcos 37=ma解得=0.5。(2)由题中图线可知,t2=0.1 s时的速度大小v=2.0 m/s,由功能关系可得Ep=mv2+mgxsin 37+mgxcos 37代入数据得Ep=4.0 J。答案(1)0.5(2)4.0 J4.(2016湖北八市联考)如图所示,一辆质量为M=3 kg的平板小车A停靠在竖直光滑墙壁处,地面水平且光滑,一质量为m=1 kg的小铁块B(可视为质点)放在平板小车A最右端,平板小车A上表面水平且与小铁块B之间的动摩擦因数=0.5,平板小车A的长度L=0.9 m。现给小铁块B一个v0=5 m/s的初速度使之向左运动,与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动,求小铁块B在平板小车A上运动的整个过程中系统损失的机械能(重力加速度g取10 m/s2)。解析设小铁块B向左运动到达竖直墙壁时的速度为v1,根据动能定理得-mgL=,解得v1=4 m/s。假设发生弹性碰撞后小铁块B最终和平板小车A达到的共同速度为v2,根据动量守恒定律得mv1=(M+m)v2,解得v2=1 m/s。设小铁块B在平板小车A上相对滑动的位移为x时与平板小车A达到共同速度v2,则根据功能关系得:-mgx=(M+m),解得x=1.2 m。由于xL,说明小铁块B在没有与平板小车A达到共同速度时就滑出平板小车A,所以小铁块B在平板小车上运动的整个过程中系统损失的机械能为E=2mgL=9 J。答案9 J5.如图所示,一质量m=2 kg的滑块从高h=1.5 m处无初速度下落,沿切线方向进入固定的粗糙圆弧AB,圆弧半径R=1.5 m,再经长L=4 m的粗糙平面BC滑上静止于光滑水平地面上质量为M=4 kg的足够长的长木板,长木板M的上表面与BC面齐平,与C点的间隙可忽略,滑块滑至C点时的速度vC=6 m/s。当滑块m滑至长木板M上表面的同时施加给M一个大小为F=6 N的水平向右的作用力,经t0=1 s撤去F。已知滑块m与粗糙圆弧AB、粗糙平面BC及M上表面的动摩擦因数均为=0.2(g取10 m/s2)。求:(1)滑块m在粗糙圆弧AB上运动时克服摩擦力所做的功。(2)滑块m与长木板M的最终速度的大小及滑块m在长木板M上表面上滑动时所产生的热量。导学号17420229解析(1)由动能定理可得mg(h+R)-mgL+解得WfAB=-8 J,即在AB圆弧上克服摩擦力做功为8 J。(2)设滑块滑上长木板后,相对长木板滑动时加速度大小为a1,此过程中长木板的加速度大小为a2,则有mg=ma1,解得a1=g=2 m/s2,F+mg=Ma2,解得a2=2.5 m/s2。当两者速度相等时vC-a1t1=a2t1,解得t1= s。因为t0t1,所以撤去外力F时,m、M还未相对静止,t0=1 s时m的速度v1=vC-a1t0=4 m/s,M的速度v2=a2t0=2.5 m/s。该过程m相对M的位移为s相对=t0-t0=3.75 m。产生的热量Q1=mgs相对=15 J。此后由于撤去F,由m、M组成的