高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題強化練五 應(yīng)用動力學(xué)觀點和能量觀點解決力學(xué)壓軸題 新人教版

專題強化練五應(yīng)用動力學(xué)觀點和能量觀點解決力學(xué)壓軸題1．(·惠州市第三次調(diào)研)單板滑雪U形池如圖7所示，由兩個完全相同的eq\f(1,4)圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成，圓弧滑道的半徑R＝3.2m，B、C分別為圓弧滑道的最低點，B、C間的距離s＝7.5m，假設(shè)某次比賽中運動員經(jīng)過水平滑道B點時水平向右的速度vB＝16m/s，運動員從B點運動到C點做勻變速直線運動所用的時間t＝0.5s，從D點躍起時的速度vD＝6.0m/s.設(shè)運動員連同滑板的質(zhì)量m＝50kg，忽略空氣阻力的影響，重力加速度g取10m/s2.求：圖7(1)運動員在B點對圓弧軌道的壓力；(2)運動員從D點躍起后在空中運動的時間；(3)運動員從C點運動到D點的過程中需要克服摩擦阻力所做的功．解析(1)由FN－mg＝eq\f(mv\o\al(2,B),R)，可得FN＝4500N由牛頓第三定律知，壓力為4500N.(2)運動員從D點躍起后在空中做豎直上拋運動，設(shè)運動員上升的時間為t1，根據(jù)運動學(xué)公式vD＝gt1運動員在空中完成動作的時間t′＝2t1＝eq\f(2vD,g)＝1.2s(3)運動員從B點到C點，做勻變速直線運動，運動過程的平均速度eq\x\to(v)BC＝eq\f(s,t)＝eq\f(vB＋vC,2)解得運動員到達C點時的速度vC＝eq\f(2s,t)－vB＝14.0m/s運動員從C點到D點的過程中，克服摩擦力和重力做功，根據(jù)動能定理－Wf－mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)得運動員克服摩擦力做功Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－mgR代入數(shù)值解得Wf＝2400J答案(1)4500N(2)1.2s(3)2400J2．飛機若僅依靠自身噴氣式發(fā)動機產(chǎn)生的推力起飛需要較長的跑道，某同學(xué)設(shè)計在航空母艦上安裝電磁彈射器以縮短飛機起飛距離，他的設(shè)計思想如下：如圖8所示，航空母艦的水平跑道總長l＝180m，其中電磁彈射器是一種長度為l1＝120m的直線電機，這種直線電機從頭至尾可以提供一個恒定的牽引力F牽．一架質(zhì)量為m＝2.0×104kg的飛機，其噴飛式發(fā)動機可以提供恒定的推力F推＝1.2×105N.考慮到飛機在起飛過程中受到的阻力與速度大小有關(guān)，假設(shè)在電磁彈射階段的平均阻力為飛機重力的0.05倍，在后一階段的平均阻力為飛機重力的0.2倍．飛機離艦起飛的速度v＝圖8(1)飛機在后一階段的加速度大?。?2)電磁彈射器的牽引力F牽的大?。?3)電磁彈射器輸出效率可以達到80%，則每彈射這樣一架飛機電磁彈射器需要消耗多少能量．解析(1)設(shè)后一階段飛機加速度為a2，平均阻力為Ff2＝0.2mg，則F推－Ff2＝ma2所以飛機在后一階段的加速度大?。篴2＝4.0m/s2(2)解法一設(shè)電磁彈射階段飛機加速度為a1、末速度為v1，平均阻力為Ff1＝0.05mg則veq\o\al(2,1)＝2a1l1，v2－veq\o\al(2,1)＝2a2(l－l1)得：a1＝39.7m/s2由：F牽＋F推－Ff1＝ma1，得F牽＝6.8×105N解法二由動能定理得：F牽l1＋F推l－Ff1l1－Ff2(l－l1)＝eq\f(1,2)mv2解得F牽＝6.8×105N(3)電磁彈射器對飛機做功：W＝F牽l1＝8.2×107J則其消耗的能量：E＝eq\f(W,80%)＝1.0×108J答案(1)4.0m/s2(2)6.8×105N(3)1.0×108J3．如圖9所示，質(zhì)量為m＝0.1kg的小球置于平臺末端A點，平臺的右下方有一個表面光滑的斜面體，在斜面體的右邊固定一豎直擋板，輕質(zhì)彈簧拴接在擋板上，彈簧的自然長度為x0＝0.3m，斜面體底端C點距擋板的水平距離為d2＝1m，斜面體的傾角為θ＝45°，斜面體的高度h＝0.5m．現(xiàn)給小球一大小為v0＝2m/s的初速度，使之在空中運動一段時間后，恰好從斜面體的頂端B點無碰撞地進入斜面，并沿斜面運動，經(jīng)過C點后再沿粗糙水平面運動，過一段時間開始壓縮輕質(zhì)彈簧．小球速度減為零時，彈簧被壓縮了Δx＝0.1m．已知小球與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，設(shè)小球經(jīng)過C點時無能量損失，重力加速度g取10m/s2，求：圖9(1)平臺與斜面體間的水平距離d1；(2)小球在斜面上的運動時間t1；(3)彈簧壓縮過程中的最大彈性勢能Ep.解析(1)小球到達斜面頂端時，豎直分速度為vBy＝v0tanθ又根據(jù)自由落體運動知識知，vBy＝gt水平方向小球做勻速直線運動則d1＝v0t，解得：d1＝0.4m.(2)在B點小球的速度為vB，則vB＝eq\f(v0,cosθ)小球由B點到C點過程中，由牛頓第二定律知：mgsinθ＝ma，veq\o\al(2,C)－veq\o\al(2,B)＝2a·eq\f(h,sinθ)vC＝vB＋at1，解得：t1＝0.2s，vC＝3eq\r(2)m/s.(3)小球在水平面上運動的過程中，由功能關(guān)系知：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝μmg(d2－x0)＋μmg·Δx＋Ep，解得：Ep＝0.5J答案(1)0.4m(2)0.2s(3)0.5J4．(·四川卷，10)在如圖10所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ＝37°的光滑斜面上的M點和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應(yīng)平面平行．勁度系數(shù)k＝5N/m的輕彈簧一端固定在O點，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連．彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面．水平面處于場強E＝5×104N/C、方向水平向右的勻強電場中．已知A、B的質(zhì)量分別為mA＝0.1kg和mB＝0.2kg，B所帶電荷量q＝＋4×10－6C.設(shè)兩物體均視為質(zhì)點，不計滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，B電荷量不變．取g＝10m/s2圖10(1)求B所受靜摩擦力的大??；(2)現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a＝0.6m/s2開始做勻加速直線運動．A從M到N的過程中，B的電勢能增加了ΔEp＝0.06J．已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4.求A到達N點時拉力F的瞬時功率．解析A、B處于靜止狀態(tài)時，對于A、B根據(jù)共點力的平衡條件解決問題；當A、B做勻加速直線運動時，根據(jù)運動學(xué)公式、牛頓第二定律和功能關(guān)系解決問題．(1)F作用之前，A、B處于靜止狀態(tài)．設(shè)B所受靜摩擦力大小為f0，A、B間繩中張力為T0，有對A：T0＝mAgsinθ ①對B：T0＝qE＋f0 ②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得f0＝0.4N ③(2)物體A從M點到N點的過程中，A、B兩物體的位移均為x，A、B間繩子張力為T，有qEx＝ΔEp ④T－μmBg－qE＝mBa ⑤設(shè)A在N點時速度為v，受彈簧拉力為F彈，彈