(通用版)2020高考物理三輪沖刺 高考熱點(diǎn)排查練熱點(diǎn)14 動力學(xué)方法的綜合應(yīng)用(含解析)

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1、熱點(diǎn)14 動力學(xué)方法的綜合應(yīng)用 1.(2019·四川廣元市第二次適應(yīng)性統(tǒng)考)我國科技已經(jīng)開啟“人工智能”時代,“人工智能”已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶.某天,東東叫了外賣,外賣小哥把貨物送到他家陽臺正下方的平地上,東東操控小型無人機(jī)帶動貨物,由靜止開始豎直向上做勻加速直線運(yùn)動,一段時間后,貨物又勻速上升53s,最后再勻減速1s恰好到達(dá)他家陽臺且速度為零.貨物上升過程中,遙控器上顯示無人機(jī)在加速、勻速、減速過程中對貨物的作用力F1、F2和F3大小分別為20.8N、20.4N和18.4N,貨物受到的阻力恒為其重力的0.02倍.g取10m/s2.求: (1)貨物的質(zhì)量m; (2)貨物上升過程中的最大動能E

2、km及東東家陽臺距地面的高度h. 答案 (1)2kg (2)1J 56m 解析 (1)在貨物勻速上升的過程中 由平衡條件得F2=mg+Ff 其中Ff=0.02mg 解得m=2kg (2)設(shè)整個過程中的最大速度為v,在貨物勻減速運(yùn)動階段. 由牛頓運(yùn)動定律得mg+Ff-F3=ma3 由運(yùn)動學(xué)公式得0=v-a3t3 解得v=1m/s 最大動能Ekm=mv2=1J 減速階段的位移x3=vt3=0.5m 勻速階段的位移x2=vt2=53m 加速階段,由牛頓運(yùn)動定律得F1-mg-Ff=ma1, 由運(yùn)動學(xué)公式得2a1x1=v2, 解得x1=2.5m 陽臺距地面的高度h=x1+

3、x2+x3=56m. 2.(2019·安徽黃山市一模檢測)如圖1所示,一質(zhì)量為m的小物塊,以v0=15m/s的速度向右沿水平地面運(yùn)動12.5 m后,沖上傾角為37°的斜面,若物塊與水平地面及斜面間的動摩擦因數(shù)均為0.5,斜面足夠長,物塊經(jīng)過水平地面與斜面的連接處時無能量損失.(g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求: 圖1 (1)物塊在斜面上能達(dá)到的最大高度; (2)物塊在斜面上運(yùn)動的時間. 答案 (1)3m (2)3.2s 解析 (1)小物塊在水平地面上運(yùn)動時加速度大小為a1=μg=5m/s2 v-v=-2a1x 解得:v1=10m/s 小物

4、塊在斜面上向上運(yùn)動時加速度大小為 a2=gsinθ+μgcosθ=10m/s2 0-v=-2a2s 解得:s=5m 所以h=ssinθ=3m; (2)小物塊在斜面上向上運(yùn)動的時間為t1==1.0s 小物塊在最高點(diǎn)時:mgsinθ>μmgcosθ 所以物塊會勻加速下滑 物塊下滑時加速度的大小為 a3=gsinθ-μgcosθ=2m/s2 向下勻加速運(yùn)動過程:s=a3t 解得t2=s 小物塊在斜面上運(yùn)動的時間為: t=t1+t2=(1+) s≈3.2s. 3.(2019·四川資陽市一診)如圖2所示,質(zhì)量為m1=4kg和質(zhì)量為m2=2kg可視為質(zhì)點(diǎn)的兩物塊相距d,一起靜止

5、在足夠長且質(zhì)量為M=2kg的木板上,已知m1、m2與木板之間的動摩擦因數(shù)均為μ1=0.4,木板與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.2.某時刻同時讓m1、m2分別以v1=6m/s,v2=4 m/s的初速度沿木板向右運(yùn)動.取g=10m/s2,求: 圖2 (1)若m1與m2不相碰,m1與m2間距離d的最小值; (2)M在水平地面上滑行的位移大小x. 答案 (1)1.5m (2)2.5m 解析 (1) 根據(jù)題意知,m1、m2在木板上做減速運(yùn)動, M在水平地面上做加速運(yùn)動,由牛頓第二定律得: 對m1:μ1m1g=m1a1 對m2:μ1m2g=m2a2 對M:μ1m1g+μ1m2g-

6、μ2(m1+m2+M)g=MaM, 設(shè)經(jīng)過t1,M與m2共速且速度為v,m1的速度為v3, 對m1,速度:v3=v1-a1t1, 位移:x1=t1 對m2,速度:v=v2-a2t1, 位移:x2=t1 對M,速度:v=aMt1 位移:xM=t1 在t1時間內(nèi)m1與m2的相對位移: Δx1=x1-x2, 由題可知M與m2共速后相對靜止, 其加速度為a,由牛頓第二定律得: μ1m1g-μ2(m1+m2+M)g=(M+m2)a, 解得:a=0,即:M與m2共速后一起勻速運(yùn)動, m1繼續(xù)減速,設(shè)經(jīng)過t2,三者共速,其速度為v′, 且v′=v 由運(yùn)動學(xué)知識,對m1有: v=v3-a1t2, 位移:x1′=t2 對M和m2整體有: xM′=vt2,Δx2=x1′-xM′, 由幾何關(guān)系可得:d≥Δx1+Δx2, 代入數(shù)據(jù)解得:dmin=1.5m; (2)由題可知系統(tǒng)整體共速后一起減速直到靜止, 由牛頓第二定律得: μ2(m1+m2+M)g=(M+m1+m2)a′, 由運(yùn)動學(xué)知識得:xM″= M運(yùn)動的位移大小為:x=xM+xM′+xM″, 代入數(shù)據(jù)解得:x=2.5m. 4

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