2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化練五 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決力學(xué)壓軸題 新人教版1(xx惠州市第三次調(diào)研)單板滑雪U形池如圖7所示，由兩個(gè)完全相同的圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成，圓弧滑道的半徑R3.2 m，B、C分別為圓弧滑道的最低點(diǎn)，B、C間的距離s7.5 m，假設(shè)某次比賽中運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過水平滑道B點(diǎn)時(shí)水平向右的速度vB16 m/s，運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t0.5 s，從D點(diǎn)躍起時(shí)的速度vD6.0 m/s.設(shè)運(yùn)動(dòng)員連同滑板的質(zhì)量m50 kg，忽略空氣阻力的影響，重力加速度g取10 m/s2.求：圖7 (1)運(yùn)動(dòng)員在B點(diǎn)對(duì)圓弧軌道的壓力；(2)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程中需要克服摩擦阻力所做的功解析(1)由FNmg，可得FN4 500 N由牛頓第三定律知，壓力為4 500 N.(2)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)員上升的時(shí)間為t1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vDgt1運(yùn)動(dòng)員在空中完成動(dòng)作的時(shí)間t2t11.2 s(3)運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)到C點(diǎn)，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程的平均速度BC解得運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度vCvB14.0 m/s運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中，克服摩擦力和重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理WfmgRmvmv得運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功WfmvmvmgR代入數(shù)值解得Wf2 400 J答案(1)4 500 N(2)1.2 s(3)2 400 J2飛機(jī)若僅依靠自身噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力起飛需要較長的跑道，某同學(xué)設(shè)計(jì)在航空母艦上安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)起飛距離，他的設(shè)計(jì)思想如下：如圖8所示，航空母艦的水平跑道總長l180 m，其中電磁彈射器是一種長度為l1120 m的直線電機(jī)，這種直線電機(jī)從頭至尾可以提供一個(gè)恒定的牽引力F牽一架質(zhì)量為m2.0104kg的飛機(jī)，其噴飛式發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供恒定的推力F推1.2105N.考慮到飛機(jī)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(jī)重力的0.05倍，在后一階段的平均阻力為飛機(jī)重力的0.2倍飛機(jī)離艦起飛的速度v100 m/s，航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)可視為質(zhì)量恒定的質(zhì)點(diǎn)請(qǐng)你求出(計(jì)算結(jié)果均保留二位有效數(shù)字)：圖8 (1)飛機(jī)在后一階段的加速度大小；(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(dá)到80%，則每彈射這樣一架飛機(jī)電磁彈射器需要消耗多少能量解析(1)設(shè)后一階段飛機(jī)加速度為a2，平均阻力為Ff20.2mg，則F推Ff2ma2所以飛機(jī)在后一階段的加速度大小：a24.0 m/s2(2)解法一設(shè)電磁彈射階段飛機(jī)加速度為a1、末速度為v1，平均阻力為Ff10.05mg則v2a1l1，v2v2a2(ll1)得：a139.7 m/s2由：F牽F推Ff1ma1，得F牽6.8105N解法二由動(dòng)能定理得：F牽l1F推lFf1l1Ff2(ll1)mv2解得F牽6.8105N(3)電磁彈射器對(duì)飛機(jī)做功：WF牽l18.2107J則其消耗的能量：E1.0108J答案(1)4.0 m/s2(2)6.8105N(3)1.0108J3如圖9所示，質(zhì)量為m0.1 kg的小球置于平臺(tái)末端A點(diǎn)，平臺(tái)的右下方有一個(gè)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x00.3 m，斜面體底端C點(diǎn)距擋板的水平距離為d21 m，斜面體的傾角為45，斜面體的高度h0.5 m現(xiàn)給小球一大小為v02 m/s的初速度，使之在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，恰好從斜面體的頂端B點(diǎn)無碰撞地進(jìn)入斜面，并沿斜面運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過C點(diǎn)后再沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)，過一段時(shí)間開始?jí)嚎s輕質(zhì)彈簧小球速度減為零時(shí)，彈簧被壓縮了x0.1 m已知小球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，設(shè)小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)無能量損失，重力加速度g取10 m/s2，求：圖9 (1)平臺(tái)與斜面體間的水平距離d1；(2)小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dá)斜面頂端時(shí)，豎直分速度為vByv0tan 又根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)知識(shí)知，vBygt水平方向小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)則d1v0t，解得：d10.4 m.(2)在B點(diǎn)小球的速度為vB，則vB小球由B點(diǎn)到C點(diǎn)過程中，由牛頓第二定律知：mgsin ma，vv2avCvBat1，解得：t10.2 s，vC3 m/s.(3)小球在水平面上運(yùn)動(dòng)的過程中，由功能關(guān)系知：mvmg(d2x0)mgxEp，解得：Ep0.5 J答案(1)0.4 m(2)0.2 s(3)0.5 J4(xx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37的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對(duì)應(yīng)平面平行勁度系數(shù)k5 N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，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(qiáng)E5104 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中已知A、B的質(zhì)量分別為mA0.1 kg和mB0.2 kg，B所帶電荷量q4106C.設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)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?nèi)10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.圖10(1)求B所受靜摩擦力的大小；(2)現(xiàn)對(duì)A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a0.6 m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)A從M到N的過程中，B的電勢能增加了Ep0.06 J已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4.求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率解析A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，對(duì)于A、B根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件解決問題；當(dāng)A、B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)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?fàn)顟B(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(duì)A：T0mAgsin 對(duì)B：T0qEf0聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得f00.4 N(2)物體A從M點(diǎn)到N點(diǎn)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qExEpTmBgqEmBa設(shè)A在N點(diǎn)時(shí)速度為v，受彈簧拉力為F彈，彈簧的伸長量為x，有v22axF彈kxFmAgsin F彈sin TmAa由幾何關(guān)系知x設(shè)拉力F的瞬時(shí)功率為P，有PFv聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得P0.528 W答案(1)0.4 N(2)0.528 W