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【创新设计】(山东专用)2022高考物理二轮专题辅导训练 专题2 第5讲 热点二 动力学方法和动能定理的综合应用(含解析)

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热点二 动力学方法和动能定理的综合应用5.图2-5-8如图2-5-8所示,一个质量为m=2kg的物体从某点由静止开始做直线运动的速度图象,根据图象可知(  )A.物体在0~8s内的平均速度为2m/sB.物体在0~4s内的加速度大于7~8s内的加速度C.物体在0~8s内合外力做的功为80JD.物体在6s末离开始点最远解析 由图象可知0~8s内的平均速度=m/s=2.5m/s,选项A错误;物体在0~4s内的加速度大小为m/s2=2m/s2,7~8s内的加速度大小为m/s2=4m/s2,选项B错误;物体在0~8s内动能变化为零,根据动能定理,外力做功为零,选项C错误;由图象知选项D正确.答案 D6.(2022·福建卷,18)图2-5-9-5-\n如图2-5-9所示,两根相同的轻质弹簧,沿足够长的光滑斜面放置,下端固定在斜面底部挡板上,斜面固定不动.质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端.现用外力作用在物块上,使两弹簧具有相同的压缩量,若撤去外力后,两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧,则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程,两物块(  )A.最大速度相同B.最大加速度相同C.上升的最大高度不同D.重力势能的变化量不同解析 当加速度等于零,即kx=mgsinθ时,速度最大,又两物块的质量不同,故速度最大的位置不同,最大速度也不同,所以A错误;在离开弹簧前加速度先减小后增大,离开弹簧后加速度不变,刚开始运动时,物块加速度最大,根据牛顿第二定律kx-mgsinθ=ma,弹力相同,质量不同,故加速度不同,故B错误;根据能量守恒Ep=mgh,弹性势能相同,重力势能的增加量等于弹性势能的减少量,故重力势能的变化量是相同的,由于物块质量不同,故上升的最大高度不同,故C正确,D错误.答案 C7.如图2-5-10所示,从A点以v0=4m/s的水平速度抛出一质量m=1kg的小物块(可视为质点),当物块运动至B点时,恰好沿切线方向进入光滑圆弧轨道BC,经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,圆弧轨道C端切线水平,已知长木板的质量M=4kg,A、B两点距C点的高度分别为H=0.6m、h=0.15m、R=0.75m,物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.5,长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2,取g=10m/s2.求:图2-5-10(1)小物块运动至B点时的速度大小和方向;(2)小物块滑动至C点时,对圆弧轨道C点的压力;(3)长木板至少为多长,才能保证小物块不滑出长木板.解析 (1)物块做平抛运动:H-h=gt2,到达C点时竖直分速度:vy=gt=3m/sv1==5m/s方向与水平面的夹角为θ:tanθ==,即:θ=37°,斜向下.(2)从A至C点,由动能定理mgH=mv-mv设C点受到的支持力为FN,则有FN-mg=m由上式可得v2=2m/s,FN=47.3N根据牛顿第三定律可知,物块m对圆弧轨道C点的压力大小为47.3N,方向竖直向下.(3)由题意可知小物块m对长木板的摩擦力Ff=μ1mg=5N长木板与地面间的最大静摩擦力不小于滑动摩擦力-5-\nFf′=μ2(M+m)g=10N因Ff<Ff′,所以小物块在长木板上滑动时,长木板静止不动.小物块在长木板上做匀减速运动,至长木板右端时速度刚好为0,才能保证小物块不滑出长木板.则长木板长度至少为l==2.8m.答案 (1)5m/s 方向与水平方向的夹角为37°斜向下(2)47.3N 方向竖直向下(3)2.8m1.应用动能定理解题的“两状态,一过程”“两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况,“一过程”即明确研究过程,确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息.2.应用动能定理解题的基本思路热点三 动力学方法和机械能守恒定律的应用8.(2022·河北石家庄质检)如图2-5-11所示,物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体B的质量为2m,放置在倾角为30°的光滑斜面上,物体A的质量为m,用手托着物体A使弹簧处于原长,细绳伸直,A与地面的距离为h,物体B静止在斜面上挡板P处.放手后物体A下落,与地面即将接触时速度大小为v,此时物体B对挡板恰好无压力,则下列说法正确的是(  )图2-5-11A.弹簧的劲度系数为B.此时弹簧的弹性势能等于mgh-mv2C.此时物体A的加速度大小为g,方向竖直向上D.此后物体B可能离开挡板沿斜面向上运动-5-\n解析 物体A刚落地时,弹簧伸长量为h,物体B受力平衡,所以kh=2mgsinθ,所以k=,选项A对;物体A落地前,系统机械能守恒,所以弹性势能等于mgh-mv2,选项B对;物体A刚落地时,对A应用牛顿第二定律得:mg-kh=ma,所以a=0,选项C错;物体A落地后,弹簧不再伸长,故物体B不可能离开挡板沿斜面向上运动,选项D错.答案 AB9.(2022·山东潍坊联考)如图2-5-12甲所示,倾角为θ的光滑斜面体固定在水平面上,劲度系数为k的轻弹簧,一端固定在斜面底端,另一端与质量为m的小滑块接触但不拴接,现用沿斜面向下的力F推滑块至离地高度h0处,弹簧与斜面平行,撤去力F,滑块沿斜面向上运动,其动能Ek和离地高度h的变化关系如图乙所示,图中h2对应图线的最高点,h3到h4范围内图线为直线,其余部分为曲线.重力加速度为g,则(  )图2-5-12A.h1高度处,弹簧形变量为B.h2高度处,弹簧形变量为C.h0高度处,弹簧的弹性势能为mg(h3-h0)D.h1高度处,弹簧的弹性势能为mg(h3-h1)解析 开始时,滑块所受合力沿斜面向上,合力做功最多时,滑块的动能最大,即在h2时,滑块所受合外力为零,由共点力平衡条件可知,mgsinθ=kx⇒x=,选项B正确、A错误;滑块到达h3后,加速度不变,此时弹簧处于原长,滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,由h0到h3过程中,Ep0+mgh0=mgh3+Ek1,解得Ep0=mg(h3-h0)+Ek1,选项C错误;同理,由h1到h3过程中,Ep1+mgh1+Ek1=mgh3+Ek1,解得:Ep1=mg(h3-h1),选项D正确.答案 BD10.如图2-5-13所示,图2-5-13一个半径R=1.0m的圆弧形光滑轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与竖直方向夹角为θ,C为轨道最低点,D为轨道最高点.一个质量m=0.50kg的小球(视为质点)从倾角为α的斜面顶端A点以v0的速度水平抛出,落到斜面底端B点,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.已知斜面底面水平且斜面顶端A高为h=2.4m,tanα=-5-\n,重力加速度g取10m/s2.(1)求小球抛出时的速度v0的大小和到达B的速度;(2)求小球经过轨道最低点C时对轨道的压力FC;(3)小球能否到达轨道最高点D?若能到达,试求对D点的压力FD.若不能到达,试说明理由.解析 (1)小球从倾角为α的斜面顶端A点以v0的速度水平抛出,落到斜面底端B点,根据平抛运动规律:h=gt2,x=h/tanα=v0t,所以v0=4m/s到达B点时速度大小vB==8m/s,与水平方向的夹角的正切tanφ=tanθ==,φ=θ=60°(2)根据机械能守恒定律,有mv=mv+mg(1-cosθ)R解得v=74m2/s2根据牛顿第二定律,有FC′-mg=解得FC′=42N根据牛顿第三定律,FC=FC′=42N,方向竖直向下(3)设小球能到达D点,根据机械能守恒定律,有:mv=mv+mg(h-R-Rcosθ)解得vD=m/s>,即小球能到达D点根据牛顿第二定律,有FD′+mg=代入数据,解得小球受到的压力FD′=12N,根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力为FD=FD′=12N,方向竖直向上.答案 (1)4m/s 8m/s 方向与水平方向的夹角为60°(2)42N 方向竖直向下 (3)能 12N 方向竖直向上用机械能守恒定律解题的基本思路-5-

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发布时间:2022-08-26 00:34:55 页数:5
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文章作者:U-336598

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