高考物理二轮复习 专题二 能量与动量 4“三大观点”解决力学问题课时作业(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、“三大观点”解决力学问题题组一用动力学观点解决力学综合问题1.(2020蚌埠一模)如图所示,在足够长的光滑固定斜面低端放置一个长度L2 m、质量M4 kg的木板,木板的最上端放置一质量m1 kg的小物块(可视为质点)现沿斜面向上对木板施加一个外力F使其由静止开始向上做匀加速直线运动,已知斜面倾角30,物块和木板间的动摩擦因数,g10 m/s2.(1)当外力F30 N,二者保持相对静止,求二者共同运动的加速度大小;(2)当外力F53.5 N时,二者之间将会相对滑动,求二者完全分离时的速度各为多大?解析:(1)二者共同运动时,分析整体的受力情况,由牛顿第二定律,得F(Mm)gsin (Mm)a解得
2、:a1 m/s2(2)设木板和物块的加速度分别为a1、a2,二者完全分离的时间为t,分离时速度分别为v1、v2,分析木板和物块的受力情况,由牛顿第二定律可得FMgsin mgcos Ma1mgcos mgsin ma2又L(a1a2)t2,v1a1t,v2a2t联立解得v16.5 m/s,v22.5 m/s答案:(1)1 m/s2(2)6.5 m/s2.5 m/s2(2020嘉兴模拟)滑沙运动时,沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数假设滑沙者的速度超过8 m/s时,滑沙板与沙地间的动摩擦因数就会由10.5变为20.25,如图1所示,简化模型如图2所示,一滑沙者从倾角37的坡顶A处
3、由静止开始下滑,滑至坡底B(B处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面,最后停在C处已知滑板与水平地面间的动摩擦因数恒为30.4,AB坡长L26 m,sin 370.6,不计空气阻力,求滑沙者:(1)到B处时的速度大小;(2)在水平地面上运动的最大距离;(3)在AB段下滑与BC段滑动的时间之比解析:(1)滑沙板的速度较小时:ma1mgsin 1mgcos 代入数据可得:a12 m/s2,速度达到8 m/s的过程中的位移:x1 m16 m;滑沙板的速度较大时:ma2mgsin 2mgcos ,代入数据可得:a24 m/s2设到达B的速度为v2,则:vv2a2(Lx1),代入数据可得:v212 m/
4、s(2)滑沙板在水平面上的加速度:a33g0.410 m/s24 m/s2,由位移速度公式可得:x3 m18 m.(3)滑沙板的速度达到8 m/s的时间:t1 s4 s,第二段时间:t2 s1 s,滑沙板在水平面上的时间:t3 s3 s,所以在AB段下滑与BC段滑动的时间之比.答案:(1)12 m/s(2)18 m(3)题组二用功能观点解决力学综合问题3(2020江西盟校一联,24)如图所示,质量为2m和m的两个弹性环A、B用不可伸长且长为L的轻绳连接,分别套在水平细杆OP和竖直细杆OQ上,OP与OQ在O点用一小段圆弧杆平滑相连,且OQ足够长初始时刻,将轻绳拉至水平位置伸直,然后释放两个小环,
5、A环通过小段圆弧杆时速度大小保持不变,重力加速度为g,不计一切摩擦,试求:(1)当B环下落时,A环的速度大小;(2)A环到达O点后再经过多长时间能够追上B环解析:(1)当B环下落时绳子与水平方向之间的夹角满足sin ,即30由速度的合成与分解可知v绳vAcos 30vBsin 30则vBvA,B下降的过程中,A与B组成的系统机械能守恒,有mg2mvmv所以A环的速度vA.(2)由于A到达O点时,B的速度等于0,由机械能守恒,2mvA2mgL,解得vA,环A过O点后做初速度为vA、加速度为g的匀加速直线运动,B做自由落体运动当A追上B时,有vAtgt2Lgt2,解得t.答案:(1)(2)4如图所
6、示,半径R0.3 m的竖直圆槽形光滑轨道与水平轨道AC相切于B点,水平轨道的C点固定有竖直挡板,轨道上的A点静置有一质量m1 kg的小物块(可视为质点)现给小物块施加一大小为F6.0 N、方向水平向右的恒定拉力,使小物块沿水平轨道AC向右运动,当运动到AB之间的D点(图中未画出)时撤去拉力,小物块继续滑行到B点后进入竖直圆槽形轨道做圆周运动,当物块运动到最高点时,由压力传感器测出小物块对轨道最高点的压力为 N已知水平轨道AC长为2 m,B为AC的中点,小物块与AB段间的动摩擦因数10.45,取重力加速度g10 m/s2.求:(1)小物块运动到B点时的速度大小;(2)拉力F作用在小物块上的时间t
7、;(3)若小物块从竖直圆槽形轨道滑出后,经水平轨道BC到达C点,与竖直挡板相碰时无机械能损失,为使小物块从C点返回后能再次冲上圆槽形轨道且不脱离,试求小物块与水平轨道BC段间的动摩擦因数的取值范围解析:(1)小物块运动到轨道最高点时,由牛顿第二定律得FNmgm,由牛顿第三定律得FNFN N联立解得v2 m/s物块从B运动到轨道最高点的过程,由机械能守恒定律得mg2Rmv2mv,解得vB4 m/s.(2)小物块从A运动到B点的过程,由动能定理得Fs1mgxABmv0,根据牛顿第二定律得:F1mgma,由运动学公式有sat2,联立解得t s.(3)设BC段的动摩擦因数为2.设物块在圆槽形轨道最高点
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