2021年新高考物理三轮复习京津鲁琼专用练习：计算题热点巧练热点17力学综合题(三大观点的应用)含解析

1、 板块三计算题热点巧练 热点 17 力学综合题(三大观点的应用) (建议用时：20 分钟) 1 如图甲所示，质量 M = 1.0 kg 的长木板 A 静止在光滑水平面上，在木板的左端放置一 个质量 m= 1.0 kg 的小铁块 B,铁块与木板间的动摩擦因数 卩=0.2，对铁块施加水平向右的拉 力F, F 大小随时间变化如图乙所示， 4s 时撤去拉力.可认为 A、B 间的最大静摩擦力与滑动 摩擦力大小相等，取重力加速度 g= 10 m/s2. 求: (1) 01 s内，A、B 的加速度大小 aA aB； (2) B 相对 A 滑行的最大距离 x; (3) 04 s内，拉力做的功 W; (4) 0

2、4 s 内系统产生的摩擦热 Q. 2 (2019 青岛三诊)如图所示，半径 R= 2.0 m 的光滑圆弧轨道固定在光滑的水平地面上， 其末端水平平板小车上固定一木块，紧靠在轨道的末端，木块上表面水平粗糙，且与圆弧 轨道末端等高木块的厚度 h= 0.45 m,木块最右端到小车最右端的水平距离 x= 0.45 m,小 车连同木块总质量 M = 2 kg.现使一个质量 m= 0.5 kg 的小球从圆弧轨道上由静止释放， 释放小 球的位置和圆弧轨道的圆心之间的连线与竖直方向的夹角为 53,小球从木块右端飞出后恰 好击中小车的最右端. (g= 10 m/s2, sin 53 = 0.8, cos 53=

3、 0.6)求： 甲 4 th (1) 小球到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小； (2) 小球离开木块最右端时，小球的速度大小； (3) 小球运动到木块最右端过程中，系统产生的内能. 3. (2019 济宁段考)如图所示，在水平轨道上方 0 处，用长为 L = 1 m 的细线悬挂一质量为 m =0.1 kg的滑块 B, B 恰好与水平轨道相切， 并可绕 0 点在竖直平面内摆动. 水平轨道的右侧 有一质量为 M = 0.3 kg 的滑块 C 与轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直墙 D 上， 弹簧处于原长时，滑块 C 静止在 P 点处.一质量也为 m= 0.1 kg 的子弹以初速度 vo=

4、 15,2 m/s 射穿滑块 B后(滑块 B 质量不变)射中滑块 C 并留在其中，一起压缩弹簧，弹簧最大压缩量为 x =0.2 m.滑块 B 做圆周运动，恰好能保证绳子不松弛滑块 C 与 PD 段的动摩擦因数为 尸 0.5, A、B、C 均可视为质点，重力加速度为 g = 10 m/s2,结果保留两位有效数字求： (1) 子弹 A 和滑块 B 作用过程中损失的能量； (2) 弹簧的最大弹性势能. 板块三计算题热点巧练 热点 17 力学综合题(三大观点的应用) 1 .解析：(1)在 01 s 内，A、B 两物体分别做匀加速直线运动 根据牛顿第定律得 3 mcj= MaA Fi 3 mgj= ma

5、B 代入数据得 aA= 2 m/s2, aB= 4 m/s2. (2)t1 = 1 s 后，拉力 F2= 3 mg 铁块 B 做匀速运动，速度大小为 v1;木板 A 仍做匀加速运 动，又经过时间 t2，速度与铁块 B 相等. 又 Vi = aA(tl + t2) 解得 t2= 1 s 设 A、B 速度相等后一起做匀加速运动，运动时间 t3= 2 s,加速度为 a F2= (M + m)a a = 1 m/s2 木板 A 受到的静摩擦力 f= Ma 3 mg A、B 一起运动，B 相对 A 滑行的最大距离 1 2 1 2 x = 2aBt + V1t2 qaA(t1 +12) 代入数据得 x=

6、2 m. 1 2 (3) 0 1 s 内拉力做的功 W1= F1X1= F1 ?aBt1= 12 J 12 s内拉力做的功 W2= F2X2= F2V1t2= 8 J 24 s内拉力做的功 W3= F2X3= F2 V1t3+；at3 04 s内拉力做的功 W= W1 + W2+ W3= 40 J. (4) 系统的摩擦热 Q 只发生在铁块与木板相对滑动阶段，此过程中系统产生的摩擦热 Q= 3 mg= 4 J. 答案：(1)2 m/s2 4 m/s2 (2)2 m (3)40 J (4) 4 J 2 .解析：(1)设小球到达轨道末端的速度为 V0,由机械能守恒定律 1 2 mgR(1 cos 5

7、3 ) = ?mv 解得 V0= 4 m/s 小球在轨道最低点 F mg = m 二 R 解得 F = 9 N 由牛顿第三定律知小球对轨道的压力 F = F = 9 N. 设小球运动到木块最右端的速度为 V1，此时小车的速度为 V2, 由动量守恒定律得 mvo= mvi+ MV2 小球离开木块最右端后做平抛运动，运动时间为 1 2 h = 2gt 解得 t = 0.3 s 小球恰好击中小车的最右端 Vit V2t = x 以上各式联立解得 Vi= 2 m/s, V2= 0.5 m/s 所以小球到达木块最右端的速度大小为 2 m/s. (3)由能量守恒定律得 1 2 1 2 小 mgR(1 co

8、s 53 ) = ?mVi + MV2+ Q 解得 Q= 2.75 J. 答案：(1)9 N (2)2 m/s (3)2.75 J 2 3.解析：(1)若滑块 B 恰好能够做完整的圆周运动，则在圆周运动最高点有 mg= m* 解得 v1 = ：JgL = 10 m/s 滑块 B 从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律得 mg 2L + *mv1=mvl 解得 vB = 5gL = 5 2 m/s 子弹 A 和滑块 B 作用过程，由动量守恒定律得 mv0= mvA+ mvB, 解得 VA = 10 2 m/s 子弹 A 和滑块 B 作用过程中损失的能量 1 2 1 2 12 E = ?mv0

9、?mvA mvB = 10 J. 若滑块 B 恰好能够运动到与 O 等高处，则到达与 O 等高处时的速度为零，滑块 B 从最 低点到与 O 等高处的过程，由机械能守恒定律得 mg L = 1mvB v B= . 2gL = 2 5 m/s 子弹 A 和滑块 B 作用过程，由动量守恒定律得 mv0= mvA+ mvB, 解得 V A = (15 .2 2 5) m/s 子弹 A 和滑块 B 作用过程中损失的能量 1 2 1 2 1 2 E = ?mv0 2mv A mv B 7.5 J. (2)若滑块 B 恰好能够做完整的圆周运动，设 A 与 C 作用后瞬间的共同速度为 v，由动 量守恒定律有 mvA= (M + m)v A、C 一起压缩弹簧，由能量守恒定律有 1 2 2（M + m）v = Ep+（/M + m）gx, 解得 Ep= 2