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江苏省2022版高中物理学业水平测试复习专题三功和能综合应用三冲A集训
江苏省2022版高中物理学业水平测试复习专题三功和能综合应用三冲A集训
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功和能综合应用(三)1.(2022·扬州中学学测模拟)如图1所示,竖直平面内的圆弧形光滑轨道ABC,其半径为R,A端与圆心O等高,B为轨道最低点,C为轨道最高点,AE为水平面.一质量为m的小球(可视为质点)从A点正上方由静止释放,自由下落至A点进入圆轨道,到达C点时速度大小为,g为重力加速度.求:图1(1)小球到达C点时对轨道的压力F;(2)小球到达D点时的速度大小vD;(3)释放点距A点的竖直高度h.2.(2022·扬州学测模拟)如图2所示,abc是光滑的轨道,其中ab是水平的,bc为竖直平面内的半圆轨道,与ab相切于b点,其半径R=0.4m.质量m=0.2kg的小球A静止在轨道上,另一质量M=0.5kg的小球B以速度vB=6m/s与小球A正碰.已知碰撞后,小球A能经过半圆的最高点c,并落到轨道上距b点l=1.2m处.碰后小球B仍沿原方向,以大小vB′=4m/s的速度继续前行,重力加速度g=10m/s2.求:5\n图2(1)小球A经过半圆最高点c时的速度大小vc;(2)碰撞过程中,两球组成的系统损失的机械能;(3)试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c点.3.(2022·南京师范大学附中学测模拟)如图3所示,一轻弹簧原长为2L,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于原长,直轨道BC=5L.质量为m的小物块P(可视为质点)自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,BF=2L.已知P与直轨道间的动摩擦因数μ=0.25,重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.图3(1)求P第一次运动到B点时速度的大小.(2)P从B运动到E的过程中加速度大小和速度的大小如何变化?(3)求P运动到E点时弹簧的弹性势能.4.(2022·连云港学测模拟)如图4甲所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC的距离为1m,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.4m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐,一个质量为1kg的小球(可视为质点)放在曲面AB上,现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球,小球进入管口C端时,它对上管壁有FN=5N的作用力,通过CD5\n后,在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能为Ep=0.5J,取重力加速度g=10m/s2.求:图4(1)小球在C处的向心力大小;(2)小球与BC间的动摩擦因数;(3)若改变高度h且BC段光滑,试通过计算探究小球压缩弹簧过程中的最大动能Ekm与高度h的关系,并在图乙的坐标系中粗略做出Ekm-h的图象,并标出纵轴的截距.答案精析1.(1)mg,方向竖直向上 (2)2 (3)2R解析 (1)小球在C点处:mg+F′=m得F′=mg由牛顿第三定律可得小球在C点时对轨道的压力F=F′=mg,方向竖直向上(2)从C→D,由机械能守恒定律得mgR+mvC2=mvD2解得vD=2(3)从释放到D,由动能定理得mgh=mvD2-0解得h=2R.2.(1)3m/s (2)2.5J (3)见解析解析 (1)小球A经过半圆的最高点c后做平抛运动竖直方向上2R=gt2,解得t=0.4s水平方向上l=vct,解得vc=3m/s(2)碰后小球A运动到最高点过程机械能守恒,有mvA′2=mg·2R+mvC25\n解得vA′=5m/s则碰撞过程中系统损失的机械能ΔE=MvB2-(mvA′2+MvB′2)解得ΔE=2.5J(3)假定B球恰好能沿着半圆轨道上升到c点,则在c点时Mg=M解得v=vb表示B球在b点相应的速度,由机械能守恒定律有Mv2+Mg·2R=Mvb2解得vb=代入数值得vb=2m/s由于vB′<vb,所以小球B不能到达半圆轨道的最高点.3.(1)2 (2)加速度大小先减小后反向增大 速度大小先增大后减小 (3)2.4mgL解析 (1)由C→B,由动能定理得mg·5Lsin37°-μmgcos37°·5L=mvB2,解得vB=2(2)加速度大小先减小后反向增大;速度大小先增大后减小(3)从B点到E点过程中,设BE=x,弹簧弹力做功大小为W,则mgxsin37°-μmgxcos37°-W=0-mvB2从E到F过程中:W-mg(x+2L)sin37°-μmg(x+2L)cos37°=0可得x=LEp=W=2.4mgL.4.(1)15N (2)0.3 (3)见解析解析 (1)小球进入管口C端时,它与圆管上管壁有大小为F=5N的相互作用力,故小球的向心力为F向=5N+mg=15N(2)在C点,由F向=m代入数据得vC=m/s小球从A点运动到C点过程,由动能定理得mgh-μmgx=mvC2-0解得μ=0.35\n(3)在压缩弹簧过程中速度最大时,合力为零.设此时小球离D端的距离为x0,则有kx0=mg解得x0==0.1m由机械能守恒定律有mg(r+x0+h)=Ekm+Ep得Ekm=mg(r+x0+h)-Ep即Ekm=10h+4.5图象如图所示5
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 12:11:06
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文章作者:U-336598
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