物理七 計(jì)算題題型強(qiáng)化 第2講 必考計(jì)算題20題 動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用

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1、第2講必考計(jì)算題20題 動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用專題七計(jì)算題題型強(qiáng)化題型1直線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用題型2曲線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用直線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用題型1命題預(yù)測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(dòng)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(dòng)的整個(gè)過程中飛機(jī)受到的平均阻力大小為飛

2、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/s2.(1)求飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；圖1答案答案8 s1234答案解析1234解析解析設(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FFfma1解得t18 s1234(2)求飛機(jī)到達(dá)傾斜跑道末端時(shí)的速度大??；答案解析解析解析設(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1234(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

3、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(dòng)機(jī)照常工作)答案答案1.0106 N解析解析設(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解得F11.0106 N.1234答案解析模擬訓(xùn)練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(dòng)，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：(1)在1222 s時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)機(jī)

4、受到的平均阻力大??；圖2答案答案4.0104 N1234答案解析1234根據(jù)牛頓第二定律：Ffma4.0104 N(2)在012 s時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)機(jī)克服阻力做功的平均功率.答案答案8.0106 W解析解析012 s時(shí)間內(nèi)，根據(jù)動(dòng)能定理：Wf9.6107 J答案解析12343.滑草是一項(xiàng)前衛(wèi)運(yùn)動(dòng)，和滑雪一樣能給運(yùn)動(dòng)者帶來動(dòng)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

5、圖丙模型：設(shè)軌道上端與底端高度差H32 m，水平距離L80 m，末端減速帶長s16 m，滑草盆與滑草間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，滑草盆與橡膠間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2.(忽略軌道各連接處的動(dòng)能損失，g取10 m/s2)求：圖31234(1)若10.24，則滑草者剛到達(dá)減速帶時(shí)的速度有多大；答案答案16 m/s代入數(shù)據(jù)解得：v16 m/s.答案解析1234(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；答案答案2.4104 J解析解析設(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：Q2.4104 J.答案解析1234(3)為確?；菡吣芡Ｔ谙鹉z材質(zhì)的水平減速帶上，

6、1、2應(yīng)滿足什么條件.答案答案0.40.2210.4解析解析設(shè)滑草者在減速帶滑行距離x后停下，由動(dòng)能定理：mgH1mgL2mgx0為確保安全，0 xs解得：0.40.2210.4.答案解析123412344.(2017嘉興一中等五校聯(lián)考)如圖4甲所示，傾角為37的傳送帶以恒定速率逆時(shí)針運(yùn)行，現(xiàn)將一質(zhì)量m2 kg的小物體輕輕放在傳送帶的A端，物體相對地面的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，2 s末物體到達(dá)B端，取沿傳送帶向下為正方向，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)小物體在傳送帶A、 B兩端間運(yùn)動(dòng)的平均速度v的大??；答案答案8 m/s答案解析圖41234解析解析

7、由題意及題圖乙可知，傳送帶長為：t2 s，所以v8 m/s.(2)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；答案答案0.5解得0.5.解析解析由題圖乙可知傳送帶運(yùn)行速度為v110 m/s，1234答案解析(3)2 s內(nèi)物體機(jī)械能的減少量E及因與傳送帶摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q.答案答案48 J48 J解得Q48 J.解析解析小物體到達(dá)傳送帶B端時(shí)的速度大小v212 m/s1234答案解析物體的重力勢能減少了EpmgLsin 210160.6 J192 J所以物體的機(jī)械能的減少量E48 J規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)1.直線運(yùn)動(dòng)中多運(yùn)動(dòng)過程組合主要是指直線多過程或直線與斜面運(yùn)動(dòng)的組合問題.2.涉及的規(guī)律：(1)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)

8、定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本規(guī)律；(2)能量觀點(diǎn)：動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律.3.受力分析、運(yùn)動(dòng)分析，將物理過程分解成幾個(gè)簡單的直線運(yùn)動(dòng)過程，分別選擇合適的規(guī)律求解.4.相鄰運(yùn)動(dòng)過程連接點(diǎn)的速度是解題關(guān)鍵.曲線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用題型2命題預(yù)測1.(2017嘉興市一中期末)如圖5所示，一質(zhì)量m0.4 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止于動(dòng)摩擦因數(shù)0.1的水平軌道上的A點(diǎn).現(xiàn)對滑塊施加一水平外力，使其向右運(yùn)動(dòng)，外力的功率恒為P10 W.經(jīng)過一段時(shí)間后撤去外力，滑塊繼續(xù)滑行至B點(diǎn)后水平飛出，恰好在C點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，軌道的最低點(diǎn)D處裝有壓力傳感器，當(dāng)滑塊到達(dá)傳

9、感器上方時(shí)，傳感器的示數(shù)為25.6 N.已知軌道AB的長度L2.0 m，半徑OC和豎直方向的夾角37，圓弧形軌道的半徑R0.5 m.(空氣阻力可忽略，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)，求：圖512341234(1)滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度vC的大小；答案答案5 m/s解析解析滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)，答案解析滑塊由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程，聯(lián)立解得vC5 m/s1234(2)B、C兩點(diǎn)的高度差h及水平距離x；答案答案0.45 m1.2 m解析解析滑塊在C點(diǎn)時(shí)，速度的豎直分量為vyvCsin 3 m/s答案解析滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度為vBvCcos 4 m/sB、C兩點(diǎn)間的水

10、平距離為xvBty1.2 m1234(3)水平外力作用在滑塊上的時(shí)間t.答案答案0.4 s解析解析滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程，答案解析2.如圖6所示，一內(nèi)壁光滑的細(xì)管彎成半徑為R0.4 m的半圓形軌道CD，豎直放置，其內(nèi)徑略大于小球的直徑，水平軌道與豎直半圓形軌道在C點(diǎn)連接完好.置于水平軌道上的彈簧左端與豎直墻壁相連，B處為彈簧的自然狀態(tài).將一個(gè)質(zhì)量為m0.8 kg的小球放在彈簧的右側(cè)后，用力向左側(cè)推小球而壓縮彈簧至A處，然后將小球由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到C處后對軌道的壓力為F158 N.水平軌道以B處為界，左側(cè)AB段長為x0.3 m， 與小球的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，右側(cè)BC段光滑.g10 m/s

11、2，求：模擬訓(xùn)練1234圖61234(1)彈簧在壓縮時(shí)所儲存的彈性勢能；答案答案11.2 J解析解析小球運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)，答案解析代入數(shù)據(jù)解得v15 m/s代入解得Ep11.2 J1234(2)小球運(yùn)動(dòng)到軌道最高處D點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小.答案答案10 N答案解析代入數(shù)據(jù)解得v23 m/s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，

12、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)， 然后從D點(diǎn)飛入水池中， 空氣阻力不計(jì)，取g10 m/s2，求：(1)P點(diǎn)離水平軌道的高度H；答案答案5 m圖71234答案解析解析解析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：1234小車由P運(yùn)動(dòng)到C由動(dòng)能定理可得聯(lián)立解得H5 m.(2)小車運(yùn)動(dòng)到圓軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力；答案答案60 N，方向豎直向下由以上兩式可得FN60 N據(jù)牛頓第三定律可知小車運(yùn)動(dòng)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.解析解析小車由P運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由動(dòng)能定理得：在B點(diǎn)對小車：1234答案解

13、析(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？答案答案5 mH6.8 m1234答案解析解析解析小車從D點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能定理得代入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.12344.如圖8所示，AB(光滑)與CD(粗糙)為兩個(gè)對稱斜面，斜面的傾角均為，其上部

14、都足夠長，下部分別與一個(gè)光滑的圓弧面BEC的兩端相切，一個(gè)物體在離切點(diǎn)B的高度為H處，以初速度v0沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，物體與CD斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為.(1)物體首次到達(dá)C點(diǎn)的速度大??；1234圖8答案答案見解析答案解析(2)物體沿斜面CD上升的最大高度h和時(shí)間t；1234答案答案見解析答案解析解析解析物體沿CD上升的加速度大小agsin gcos (3)請描述物體從靜止開始下滑的整個(gè)運(yùn)動(dòng)情況，并簡要說明理由.答案答案見解析解析解析情況一：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(dòng)摩擦因數(shù)較大.情況二：物體在軌道上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在斜面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng).理由是物體與CD斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)較小，在CD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.1234答案解析規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)1.曲線運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合問題，主要是直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)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(dòng)分析、能量分析，初步了解運(yùn)動(dòng)全過程，構(gòu)建大致運(yùn)動(dòng)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.