《（浙江選考）2018版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 計(jì)算題題型強(qiáng)化 第2講 必考計(jì)算題20題 動力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2018版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 計(jì)算題題型強(qiáng)化 第2講 必考計(jì)算題20題 動力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用學(xué)案（14頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2講必考計(jì)算題20題動力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用題型1直線運(yùn)動中動力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用1航母艦載機(jī)滑躍起飛有點(diǎn)像高山滑雪，主要靠甲板前端的上翹來幫助戰(zhàn)斗機(jī)起飛，其示意圖如圖1所示，設(shè)某航母起飛跑道主要由長度為L1160 m的水平跑道和長度為L220 m的傾斜跑道兩部分組成，水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h4.0 m一架質(zhì)量為m2.0104 kg的飛機(jī)，其噴氣發(fā)動機(jī)的推力大小恒為F1.2105 N，方向與速度方向相同，在從靜止開始運(yùn)動的整個過程中飛機(jī)受到的平均阻力大小為飛機(jī)重力的0.1倍，假設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點(diǎn)，傾斜跑道看做斜面，不計(jì)拐角處的影響取g10 m/

2、s2.圖1(1)求飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動的時(shí)間；(2)求飛機(jī)到達(dá)傾斜跑道末端時(shí)的速度大??；(3)如果此航母去掉傾斜跑道，保持水平跑道長度不變，現(xiàn)在跑道上安裝飛機(jī)彈射器，此彈射器彈射距離為84 m，要使飛機(jī)在水平跑道的末端速度達(dá)到100 m/s，則彈射器的平均作用力為多大？(已知彈射過程中發(fā)動機(jī)照常工作)答案(1)8 s(2)2 m/s(3)1.0106 N解析(1)設(shè)飛機(jī)在水平跑道的加速度為a1，阻力為Ff由牛頓第二定律得FFfma1L1a1t解得t18 s(2)設(shè)飛機(jī)在水平跑道末端速度為v1，在傾斜跑道末端速度為v2，加速度為a2水平跑道上：v1a1t1傾斜跑道上：由牛頓第二定律得FFfmgma

3、2vv2a2L2解得v22 m/s(3)設(shè)彈射器的平均彈力為F1，彈射距離為x，飛機(jī)在水平跑道末端速度為v3由動能定理得F1xFL1FfL1mv解得F11.0106 N.2戰(zhàn)機(jī)常配有阻力傘，阻力傘也叫減速傘，是用來減小戰(zhàn)機(jī)著陸時(shí)滑跑速度的傘狀工具某質(zhì)量為m2.0104 kg的戰(zhàn)機(jī)以水平速度v0100 m/s著陸后立即關(guān)閉引擎同時(shí)打開阻力傘，情形如圖2甲所示，戰(zhàn)機(jī)做直線運(yùn)動，其速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示，圖線在1222 s時(shí)間內(nèi)可近似看成直線，重力加速度g10 m/s2，求：圖2(1)在1222 s時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)機(jī)受到的平均阻力大?。?2)在012 s時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)機(jī)克服阻力做功的平均功率答案(1)4

4、.0104 N(2)8.0106 W解析(1)1222 s時(shí)間內(nèi)，a2 m/s2根據(jù)牛頓第二定律：Ffma4.0104 N(2)012 s時(shí)間內(nèi)，根據(jù)動能定理：WfmvmvWf9.6107 J戰(zhàn)機(jī)克服阻力做功的平均功率：8.0106 W3滑草是一項(xiàng)前衛(wèi)運(yùn)動，和滑雪一樣能給運(yùn)動者帶來動感和刺激，能體驗(yàn)人與大自然的和諧，在感受風(fēng)一般速度的同時(shí)又能領(lǐng)略到大自然的美好圖3甲照片是無軌道滑草，圖乙照片是千島湖石林景區(qū)的軌道滑草，其軌道的上段坡度很大而下段比較平坦，表面鋪設(shè)滑草，軌道末端有一段表面鋪設(shè)橡膠的水平減速帶，滑行者坐在滑草盆內(nèi)自頂端靜止下滑其滑行軌道可簡化為圖丙模型：設(shè)軌道上端與底端高度差H32

5、 m，水平距離L80 m，末端減速帶長s16 m，滑草盆與滑草間的動摩擦因數(shù)為1，滑草盆與橡膠間的動摩擦因數(shù)為2.(忽略軌道各連接處的動能損失，g取10 m/s2)求：圖3(1)若10.24，則滑草者剛到達(dá)減速帶時(shí)的速度有多大；(2)若滑草者與盆的總質(zhì)量為75 kg，則滑草者滑行一次，將會產(chǎn)生多少熱量；(3)為確保滑草者能停在橡膠材質(zhì)的水平減速帶上，1、2應(yīng)滿足什么條件答案(1)16 m/s(2)2.4104 J(3)0.40.2210.4解析(1)由動能定理得：mgH1mgLmv2代入數(shù)據(jù)解得：v16 m/s.(2)設(shè)滑草者滑行一次產(chǎn)生熱量為Q由能量守恒得：QmgH代入數(shù)據(jù)解得：Q2.410

6、4 J.(3)設(shè)滑草者在減速帶滑行距離x后停下，由動能定理：mgH1mgL2mgx0為確保安全，0xs解得：0.40.2212 m/s所以小球在D處對軌道外壁有壓力，由牛頓第二定律得F2mgm，代入數(shù)據(jù)解得F210 N根據(jù)牛頓第三定律得，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮?0 N.3(2017溫州市9月選考)如圖7所示是某公園中的一項(xiàng)游樂設(shè)施，它由彎曲軌道AB、豎直圓軌道BC以及水平軌道BD組成，各軌道平滑連接其中圓軌道BC半徑R2.0 m，水平軌道BD長L9.0 m，BD段對小車產(chǎn)生的摩擦阻力為車重的0.2倍，其余部分摩擦不計(jì)，質(zhì)量為1.0 kg的小車(可視為質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)靜止釋放，恰好滑過圓軌道最高點(diǎn)，

7、然后從D點(diǎn)飛入水池中，空氣阻力不計(jì)，取g10 m/s2，求：圖7(1)P點(diǎn)離水平軌道的高度H；(2)小車運(yùn)動到圓軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力；(3)在水池中放入安全氣墊MN(氣墊厚度不計(jì))，氣墊上表面到水平軌道BD的豎直高度h3.2 m，氣墊的左右兩端M、N到D點(diǎn)的水平距離分別為5.6 m,8.0 m，要使小車能安全落到氣墊上，則小車釋放點(diǎn)距水平軌道的高度H應(yīng)滿足什么條件？答案(1)5 m(2)60 N，方向豎直向下(3)5 mH6.8 m解析(1)小車恰好滑過圓軌道最高點(diǎn)C，在圓軌道的最高點(diǎn)C對小車受力分析有：mg小車由P運(yùn)動到C由動能定理可得mg(H2R)mv，聯(lián)立解得H5 m.(2)小車由P

8、運(yùn)動到B點(diǎn)，由動能定理得：mgHmv，在B點(diǎn)對小車：FNmg由以上兩式可得FN60 N據(jù)牛頓第三定律可知小車運(yùn)動到圓軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為60 N，方向豎直向下(3)小車從D點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動，xvDt，hgt2因?yàn)?.6 mx8.0 m，代入以上兩式可得7 m/svD10 m/s，從小車釋放點(diǎn)至D點(diǎn)由動能定理得mgHkmgLmv，代入vD，得到4.25 mH6.8 m若使小車能通過C點(diǎn)，需要H5 m綜上：5 mH6.8 m.4如圖8所示，AB(光滑)與CD(粗糙)為兩個對稱斜面，斜面的傾角均為，其上部都足夠長，下部分別與一個光滑的圓弧面BEC的兩端相切，一個物體在離切點(diǎn)B的高度為H處，以

9、初速度v0沿斜面向下運(yùn)動，物體與CD斜面的動摩擦因數(shù)為.圖8(1)物體首次到達(dá)C點(diǎn)的速度大小；(2)物體沿斜面CD上升的最大高度h和時(shí)間t；(3)請描述物體從靜止開始下滑的整個運(yùn)動情況，并簡要說明理由答案見解析解析(1)由mvmgHmv 得vC(2)物體沿CD上升的加速度大小agsin gcos v2a，解得h物體從C點(diǎn)上升到最高點(diǎn)所用的時(shí)間t(3)情況一：物體滑上CD斜面并勻減速上升最終靜止在CD斜面某處理由是物體與CD斜面的動摩擦因數(shù)較大情況二：物體在軌道上做往復(fù)運(yùn)動，在斜面上做勻變速直線運(yùn)動，最大高度逐漸降低，最終在BEC圓弧內(nèi)做周期性往復(fù)運(yùn)動理由是物體與CD斜面的動摩擦因數(shù)較小，在CD

10、斜面上克服摩擦力做功，機(jī)械能減少，在BEC圓弧內(nèi)只有重力做功，機(jī)械能守恒1.曲線運(yùn)動中的動力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合問題，主要是直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動三種運(yùn)動中兩者或三者的組合問題2對物體進(jìn)行受力分析、運(yùn)動分析、能量分析，初步了解運(yùn)動全過程，構(gòu)建大致運(yùn)動圖景3若多過程問題，將全過程分解，尋找子過程間的聯(lián)系和解題方法專題強(qiáng)化練(限時(shí)：35分鐘)1目前，我國的高鐵技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平，它是由幾節(jié)自帶動力的車廂(動車)加幾節(jié)不帶動力的車廂(拖車)組成一個編組，稱為動車組若每節(jié)動車的額定功率均為1.35104 kW，每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量均為5104 kg，動車組運(yùn)行過程中每節(jié)車廂受到的阻力恒為其重力

11、的0.075倍若已知1節(jié)動車加2節(jié)拖車編成的動車組運(yùn)行時(shí)的最大速度v0為466.7 km/h.我國的滬昆高鐵是由2節(jié)動車和6節(jié)拖車編成動車組來工作的，其中頭、尾為動車，中間為拖車當(dāng)列車高速行駛時(shí)會使列車的“抓地力”減小不易制動，解決的辦法是制動時(shí)，常用“機(jī)械制動”與“風(fēng)阻制動”配合使用，所謂“風(fēng)阻制動”就是當(dāng)檢測到車輪壓力非正常下降時(shí)，通過升起風(fēng)翼(減速板)調(diào)節(jié)其風(fēng)阻，先用高速時(shí)的風(fēng)阻來增大“抓地力”將列車進(jìn)行初制動，當(dāng)速度較小時(shí)才采用機(jī)械制動求：(所有結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)滬昆高鐵的最大時(shí)速v為多少？(2)當(dāng)動車組以加速度1.5 m/s2加速行駛時(shí)，第3節(jié)車廂對第4節(jié)車廂的作用力為多

12、大？(3)滬昆高鐵以題(1)中的最大速度運(yùn)行時(shí)，測得此時(shí)風(fēng)相對于運(yùn)行車廂的速度為100 m/s，已知橫截面積為1 m2的風(fēng)翼上可產(chǎn)生1.29104 N的阻力，此阻力轉(zhuǎn)化為車廂與地面阻力的效率為90%.滬昆高鐵每節(jié)車廂頂安裝有2片風(fēng)翼，每片風(fēng)翼的橫截面積為1.3 m2，求此情況下“風(fēng)阻制動”的最大功率為多大？答案(1)3.5102 km/h(2)1.1105 N(3)2.3107 W解析(1)由 P3kmgv0,2P8kmgv解得：v0.75v03.5102 km/h；(2)設(shè)各動車的牽引力為F牽，第3節(jié)車廂對第4節(jié)車廂的作用力大小為F，以第1、2、3節(jié)車廂為研究對象由牛頓第二定律得：F牽3km

13、gF3ma以動車組整體為研究對象，由牛頓第二定律得：2F牽8kmg8ma由上述兩式得：F1.1105 N(3)由風(fēng)阻帶來的列車與地面的阻力為：Fm1.291041.3280.9 N2.4105 N“風(fēng)阻制動”的最大功率為PFmvm2.4105 W2.3107 W.2在物資運(yùn)轉(zhuǎn)過程中常使用如圖1所示的傳送帶已知某傳送帶與水平面成37角，傳送帶的AB部分長L5.8 m，傳送帶以恒定的速率v4 m/s按圖示方向傳送，若在B端無初速度地放置一個質(zhì)量m50 kg的物資P(可視為質(zhì)點(diǎn))，P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.5(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：圖1(1)物資P從B端

14、開始運(yùn)動時(shí)的加速度大??；(2)物資P到達(dá)A端時(shí)的動能答案(1)10 m/s2(2)900 J解析(1)P剛放在B端時(shí)，受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin FfmaFNmgcos FfFN聯(lián)立解得加速度為a10 m/s2(2)P達(dá)到與傳送帶相同速度時(shí)的位移x0.8 m以后物資P受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力作用，根據(jù)動能定理得(mgsin Ff)(Lx)mvmv2到達(dá)A端時(shí)的動能EkAmv900 J.3滑沙游戲中，游戲者從沙坡頂部坐滑沙車呼嘯滑下為了安全，滑沙車上通常裝有剎車手柄，游客可以通過操縱剎車手柄對滑沙車施加一個與車運(yùn)動方向相反的制動力F，從而控制車速為便于研究

15、，做如下簡化：如圖2所示，游客從頂端A點(diǎn)由靜止滑下8 s后，操縱剎車手柄使滑沙車摩擦力變大勻速下滑至底端B點(diǎn)，在水平滑道上繼續(xù)滑行直至停止已知游客和滑沙車的總質(zhì)量m70 kg，傾斜滑道AB長LAB128 m，傾角37，滑沙車底部與沙面間的動摩擦因數(shù)0.5.重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，不計(jì)空氣阻力圖2(1)求游客勻速下滑時(shí)的速度大小；(2)求游客勻速下滑的時(shí)間；(3)求游客從A滑到B的過程中由于摩擦產(chǎn)生的熱量答案(1)16 m/s(2)4 s(3)44 800 J解析(1)對游客和滑沙車整體受力分析，由牛頓第二定律有mgsin mgcos ma1解得a1

16、g(sin cos )10(0.60.50.8) m/s22 m/s2則游客勻速下滑時(shí)的速度va1t128 m/s16 m/s(2)游客加速下滑通過的位移x1a1t282 m64 m則游客勻速下滑通過的位移x2LABx1128 m64 m64 m勻速下滑的時(shí)間t s4 s.(3)對游客從A滑到B的運(yùn)動過程中，由動能定理有mgLABsin Wfmv2QWfmgLABsin mv244 800 J.4(2017稽陽聯(lián)誼學(xué)校8月聯(lián)考)如圖3所示，遙控電動賽車(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止出發(fā)，經(jīng)過時(shí)間t后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，賽車?yán)^續(xù)前進(jìn)至B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R0.5 m的豎直粗糙圓弧軌道，經(jīng)過圓弧最高點(diǎn)C后水平飛出，

17、之后恰好在D點(diǎn)沿斜面方向進(jìn)入與豎直方向成37的斜面軌道(途中表演上下翻身)，C、D兩點(diǎn)在豎直方向的高度差為h0.8 m，已知賽車在水平軌道AB部分運(yùn)動時(shí)受到恒定阻力f1 N，由設(shè)置在圓弧起點(diǎn)B處的傳感器顯示賽車經(jīng)過此處對圓形軌道的壓力為F82 N，賽車的質(zhì)量m1 kg，通電后賽車的電動機(jī)以額定功率P80 W工作，軌道AB的長度L6 m，空氣阻力忽略不計(jì)，求：圖3(1)賽車運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)速度vB的大??；(2)賽車電動機(jī)工作的時(shí)間t；(3)賽車在通過圓弧軌道過程中克服摩擦阻力所做的功W.答案(1)6 m/s(2)0.3 s(3)3.5 J解析(1)根據(jù)牛頓第三定律，軌道對小車的支持力FNF82 N在

18、B點(diǎn)由牛頓第二定律可得FNmgm，解得vB6 m/s.(2)對水平運(yùn)動過程由動能定理可得PtfLmv，解得t0.3 s.(3)設(shè)賽車通過D點(diǎn)時(shí)速度的豎直分速度為vy，水平分速度即為在C點(diǎn)的速度vC，由v2gh，解得vy4 m/s，又tan 37，解得vC3 m/s根據(jù)動能定理2mgRWmvmv，解得W3.5 J.5如圖4所示，在光滑的水平平臺上A處有一質(zhì)量 m0.1 kg的小球壓縮輕質(zhì)彈簧(小球與彈簧不拴連) 使其具有 Ep0.2 J的彈性勢能，平臺的 B端連接兩個半徑都為 R且內(nèi)壁都光滑的四分之一細(xì)圓管 BC及細(xì)圓管CD，圓管內(nèi)徑略大于小球直徑，B點(diǎn)和D點(diǎn)都與水平面相切在地面的 E處有一小圓

19、弧(圖中未畫出，小球在經(jīng)過 E處時(shí)的動能不損失) 且安裝了一個可改變傾角的長斜面EF，已知地面DE長度為0.3 m且與小球間的動摩擦因數(shù)10.5，小球與可動斜面 EF間的動摩擦因數(shù)2.現(xiàn)靜止釋放小球，小球彈出后進(jìn)入細(xì)圓管，運(yùn)動到 B點(diǎn)時(shí)對上管壁有 FN1 N的彈力求：圖4(1)細(xì)圓管的半徑 R；(2)小球經(jīng)過 D點(diǎn)時(shí)對管壁的壓力大??；(3)當(dāng)斜面 EF與地面的傾角60時(shí)，小球沿斜面上滑的最大長度答案(1)0.2 m(2)7 N(3)0.39 m解析(1)小球由A運(yùn)動到B，由動能定理得Epmv得：vB2 m/s由牛頓第二定律和牛頓第三定律可得FNmg得：R0.2 m(2)小球由B運(yùn)動到D，由動能定理得mg2Rmvmv在D處，由牛頓第二定律得FDmg解得FD7 N.由牛頓第三定律得，小球經(jīng)過D點(diǎn)時(shí)對管壁的壓力大小為7 N，(3)從B開始，到運(yùn)動至斜面上最高處，利用動能定理可得：mg2R1mgsDE2mgscos mgssin 0mv代入數(shù)據(jù)解得s m0.39 m.14