高考物理三輪沖刺復(fù)習(xí)計(jì)算題17力學(xué)綜合題三大觀點(diǎn)的應(yīng)用(含解析)

PAGE5-熱點(diǎn)17力學(xué)綜合題(三大觀點(diǎn)的應(yīng)用)(建議用時(shí)：20分鐘)1．如圖甲所示，質(zhì)量M＝1.0kg的長(zhǎng)木板A靜止在光滑水平面上，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m＝1.0kg的小鐵塊B，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，對(duì)鐵塊施加水平向右的拉力F，F(xiàn)大小隨時(shí)間變化如圖乙所示，4s時(shí)撤去拉力．可認(rèn)為A、B間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)0～1s內(nèi)，A、B的加速度大小aA、aB；(2)B相對(duì)A滑行的最大距離x；(3)0～4s內(nèi)，拉力做的功W；(4)0～4s內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱Q.2．(2019·青島三診)如圖所示，半徑R＝2.0m的光滑圓弧軌道固定在光滑的水平地面上，其末端水平．平板小車上固定一木塊，緊靠在軌道的末端，木塊上表面水平粗糙，且與圓弧軌道末端等高．木塊的厚度h＝0.45m，木塊最右端到小車最右端的水平距離x＝0.45m，小車連同木塊總質(zhì)量M＝2kg.現(xiàn)使一個(gè)質(zhì)量m＝0.5kg的小球從圓弧軌道上由靜止釋放，釋放小球的位置和圓弧軌道的圓心之間的連線與豎直方向的夾角為53°，小球從木塊右端飛出后恰好擊中小車的最右端．(g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)求：(1)小球到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大??；(2)小球離開木塊最右端時(shí)，小球的速度大??；(3)小球運(yùn)動(dòng)到木塊最右端過(guò)程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能．3.(2019·濟(jì)寧段考)如圖所示，在水平軌道上方O處，用長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1m的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m＝0.1kg的滑塊B，B恰好與水平軌道相切，并可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)．水平軌道的右側(cè)有一質(zhì)量為M＝0.3kg的滑塊C與輕質(zhì)彈簧的一端相連，彈簧的另一端固定在豎直墻D上，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，滑塊C靜止在P點(diǎn)處．一質(zhì)量也為m＝0.1kg的子彈以初速度v0＝15eq\r(2)m/s射穿滑塊B后(滑塊B質(zhì)量不變)射中滑塊C并留在其中，一起壓縮彈簧，彈簧最大壓縮量為x＝0.2m．滑塊B做圓周運(yùn)動(dòng)，恰好能保證繩子不松弛．滑塊C與PD段的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，A、B、C均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g＝10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字．求：(1)子彈A和滑塊B作用過(guò)程中損失的能量；(2)彈簧的最大彈性勢(shì)能．板塊三計(jì)算題熱點(diǎn)巧練熱點(diǎn)17力學(xué)綜合題(三大觀點(diǎn)的應(yīng)用)1．解析：(1)在0～1s內(nèi)，A、B兩物體分別做勻加速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律得μmg＝MaAF1－μmg＝maB代入數(shù)據(jù)得aA＝2m/s2，aB＝4m/s2.(2)t1＝1s后，拉力F2＝μmg，鐵塊B做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v1；木板A仍做勻加速運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t2，速度與鐵塊B相等．v1＝aBt1又v1＝aA(t1＋t2)解得t2＝1s設(shè)A、B速度相等后一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3＝2s，加速度為aF2＝(M＋m)aa＝1m/s2木板A受到的靜摩擦力f＝Ma<μmg，A、B一起運(yùn)動(dòng)，B相對(duì)A滑行的最大距離x＝eq\f(1,2)aBteq\o\al(2,1)＋v1t2－eq\f(1,2)aA(t1＋t2)2代入數(shù)據(jù)得x＝2m.(3)0～1s內(nèi)拉力做的功W1＝F1x1＝F1·eq\f(1,2)aBteq\o\al(2,1)＝12J1～2s內(nèi)拉力做的功W2＝F2x2＝F2v1t2＝8J2～4s內(nèi)拉力做的功W3＝F2x3＝F2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(v1t3＋\f(1,2)ateq\o\al(2,3)))＝20J0～4s內(nèi)拉力做的功W＝W1＋W2＋W3＝40J.(4)系統(tǒng)的摩擦熱Q只發(fā)生在鐵塊與木板相對(duì)滑動(dòng)階段，此過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱Q＝μmgx＝4J.答案：(1)2m/s24m/s2(2)2m(3)40J(4)4J2．解析：(1)設(shè)小球到達(dá)軌道末端的速度為v0，由機(jī)械能守恒定律mgR(1－cos53°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v0＝4m/s小球在軌道最低點(diǎn)F－mg＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)解得F＝9N由牛頓第三定律知小球?qū)壍赖膲毫′＝F＝9N.(2)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到木塊最右端的速度為v1，此時(shí)小車的速度為v2，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝mv1＋Mv2小球離開木塊最右端后做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為th＝eq\f(1,2)gt2解得t＝0.3s小球恰好擊中小車的最右端v1t－v2t＝x以上各式聯(lián)立解得v1＝2m/s，v2＝0.5m/s所以小球到達(dá)木塊最右端的速度大小為2m/s.(3)由能量守恒定律得mgR(1－cos53°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)＋Q解得Q＝2.75J.答案：(1)9N(2)2m/s(3)2.75J3．解析：(1)①若滑塊B恰好能夠做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則在圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)有mg＝meq\f(veq\o\al(2,1),L)解得v1＝eq\r(gL)＝eq\r(10)m/s滑塊B從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律得mg·2L＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得vB＝eq\r(5gL)＝5eq\r(2)m/s子彈A和滑塊B作用過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝mvA＋mvB，解得vA＝10eq\r(2)m/s子彈A和滑塊B作用過(guò)程中損失的能量ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝10J.②若滑塊B恰好能夠運(yùn)動(dòng)到與O等高處，則到達(dá)與O等高處時(shí)的速度為零，滑塊B從最低點(diǎn)到與O等高處的過(guò)程，由機(jī)械能守恒定律得mg·L＝eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,B)v′B＝eq\r(2gL)＝2eq\r(5)m/s子彈A和滑塊B作用過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝mv′A＋mv′B，解得v′A＝(15eq\r(2)－2eq\r(5))m/s子彈A和滑塊B作用過(guò)程中損失的能量ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,B)≈7.5J.(2)①若滑塊B恰好能夠做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)A與C作用后瞬間的共同速度為v，由動(dòng)量守恒定律有mvA＝(M＋m)vA、C一起壓縮彈簧，由能量守恒定律有eq\f(1,2)(M＋m)v2＝