專題(12)動力學兩類基本問題和臨界與極值問題(原卷版)

2021年高考物理一輪復習必熱考點整合回扣練專題（12）動力學兩類基本問題和臨界與極值問題（原卷版）考點一eq\a\vs4\al(動力學的兩類基本問題)1．解題關鍵(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析．(2)兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁．2．常用方法(1)合成法在物體受力個數(shù)較少(2個或3個)時一般采用合成法．(2)正交分解法若物體的受力個數(shù)較多(3個或3個以上)時，則采用正交分解法．題型1已知受力求運動【典例1】如圖所示為四旋翼無人機，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前得到越來越廣泛的應用．一架質(zhì)量m＝2kg的無人機，其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力F＝36N，運動過程中所受空氣阻力大小恒為f＝4N．取g＝10m/s2.(1)無人機在地面上從靜止開始，以最大升力豎直向上起飛，求在t＝5s時離地面的高度h；(2)當無人機懸停在距離地面高度H＝100m處，由于動力設備故障，無人機突然失去升力而墜落，求無人機墜落地面時的速度大?。?3)在無人機墜落過程中，在遙控設備的干預下，動力設備重新啟動提供向上的最大升力．為保證安全著地，求無人機從開始下落到恢復升力的最長時間t1.題型2已知運動求受力【典例2】(多選)如圖所示，總質(zhì)量為460kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5m/s2，當熱氣球上升到180m時，以5m/s的速度向上勻速運動．若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，取重力加速度g＝10m/s2.關于熱氣球，下列說法正確的是()A．所受浮力大小為4830NB．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C．從地面開始上升10s后的速度大小為5m/sD．以5m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230Nm/s，C項錯誤；勻速上升時，F(xiàn)?。紽f＋mg，所以Ff＝F浮－mg＝4830N－4600N＝230N，D項正確．題型3動力學兩類問題綜合應用【典例3】隨著科技的發(fā)展，未來的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機的起飛距離．如圖所示，航空母艦的水平跑道總長l＝180m，其中電磁彈射區(qū)的長度為l1＝120m，在該區(qū)域安裝有直線電機，該電機可從頭至尾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，其噴氣式發(fā)動機可以提供恒定的推力F推＝1.2×105N．假設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．已知飛機可看做質(zhì)量恒定的質(zhì)點，離艦起飛速度v＝120m/s，航空母艦處于靜止狀態(tài)，求：(結果保留兩位有效數(shù)字，取g＝10m/s2)(1)飛機在后一階段的加速度大??；(2)飛機在電磁彈射區(qū)的加速度大小和電磁彈射器的牽引力F牽的大小．【變式1】(多選)如圖所示，木盒中固定一質(zhì)量為m的砝碼，木盒和砝碼在桌面上以一定的初速度一起以加速度a1滑行一段距離x1后停止．現(xiàn)拿走砝碼，而持續(xù)加一個豎直向下的恒力F(F＝mg)，若其他條件不變，木盒以加速度a2滑行距離x2后停止．則()A．a(chǎn)2>a1 B．a(chǎn)2＝a1C．x2>x1 D．x2<x1【變式2】如圖所示，一兒童玩具靜止在水平地面上，一名幼兒用沿與水平面成30°角的恒力拉著它沿水平地面運動，已知拉力F＝6.5N，玩具的質(zhì)量m＝1kg，經(jīng)過時間t＝2.0s，玩具移動了距離x＝2eq\r(3)m，這時幼兒將手松開，玩具又滑行了一段距離后停下．(g取10m/s2)求：(1)玩具與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)松手后玩具還能滑行多遠？(3)當力F與水平方向夾角θ為多少時拉力F最??？【變式3】如圖甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體置于傾角為37°的固定斜面上(斜面足夠長)，對物體施加平行于斜面向上的恒力F，作用時間t1＝1s時撤去力F，物體運動的部分v-t圖象如圖乙所示，設物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2.求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)和拉力F的大小；(2)t＝4s時物體的速度和0～4s內(nèi)的位移．考點二eq\a\vs4\al(臨界和極值問題)1．基本思路(1)認真審題，詳盡分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個階段)．(2)尋找過程中變化的物理量．(3)探索物理量的變化規(guī)律．(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關系．2．思維方法極限法把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，以達到正確解決問題的目的假設法臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時，或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時，往往用假設法解決問題數(shù)學法將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學表達式，根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件【典例4】如圖所示，將質(zhì)量m＝1.24kg的圓環(huán)套在固定的水平直桿上，環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為μ＝0.8.對環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上與桿夾角θ＝53°的恒定拉力F，使圓環(huán)從靜止開始做勻加速直線運動，第1s內(nèi)前進了2m(取g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)．求：(1)圓環(huán)加速度a的大??；(2)拉力F的大小．【變式4】如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的小球用細繩拴在傾角θ＝37°的光滑斜面上，此時，細繩平行于斜面．取g＝10m/s2(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．下列說法正確的是()A．當斜面以5m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力為20NB．當斜面以5m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力為30NC．當斜面以20m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力為40ND．當斜面以20m/s2的加速度向右加速運動時，繩子拉力為60N【變式5】如圖所示，一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m1＝6kg的物體P，Q為一質(zhì)量為m2＝10kg的物體，彈簧的質(zhì)量不計，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)給物體Q施加一個方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速