物理七 計算題題型強化 第2講 必考計算題20題 動力學方法和能量觀點的綜合應用

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1、第2講必考計算題20題 動力學方法和能量觀點的綜合應用專題七計算題題型強化題型1直線運動中動力學方法和能量觀點的應用題型2曲線運動中動力學方法和能量觀點的應用直線運動中動力學方法和能量觀點的應用題型1命題預測1.航母艦載機滑躍起飛有點像高山滑雪，主要靠甲板前端的上翹來幫助戰(zhàn)斗機起飛，其示意圖如圖1所示，設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.一架質量為m2.0104 kg的飛機，其噴氣發(fā)動機的推力大小恒為F1.2105 N，方向與速度方向相同，在從靜止開始運動的整個過程中飛機受到的平均阻力大小為飛

2、機重力的0.1倍，假設航母處于靜止狀態(tài)，飛機質量視為不變并可看成質點，傾斜跑道看做斜面，不計拐角處的影響.取g10 m/s2.(1)求飛機在水平跑道運動的時間；圖1答案答案8 s1234答案解析1234解析解析設飛機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)求飛機到達傾斜跑道末端時的速度大?。淮鸢附馕鼋馕鼋馕鲈O飛機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)在跑道上安裝飛機彈射器，此彈射器彈射距離為84 m，要使

3、飛機在水平跑道的末端速度達到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)動機照常工作)答案答案1.0106 N解析解析設彈射器的平均彈力為F1，彈射距離為x，飛機在水平跑道末端速度為v3解得F11.0106 N.1234答案解析模擬訓練2.戰(zhàn)機常配有阻力傘，阻力傘也叫減速傘，是用來減小戰(zhàn)機著陸時滑跑速度的傘狀工具.某質量為m2.0104 kg的戰(zhàn)機以水平速度v0100 m/s著陸后立即關閉引擎同時打開阻力傘，情形如圖2甲所示，戰(zhàn)機做直線運動，其速度隨時間變化關系如圖乙所示，圖線在1222 s時間內(nèi)可近似看成直線，重力加速度g10 m/s2，求：(1)在1222 s時間內(nèi)，戰(zhàn)機

4、受到的平均阻力大?。粓D2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時間內(nèi)，戰(zhàn)機克服阻力做功的平均功率.答案答案8.0106 W解析解析012 s時間內(nèi)，根據(jù)動能定理：Wf9.6107 J答案解析12343.滑草是一項前衛(wèi)運動，和滑雪一樣能給運動者帶來動感和刺激，能體驗人與大自然的和諧，在感受風一般速度的同時又能領略到大自然的美好.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，表面鋪設滑草，軌道末端有一段表面鋪設橡膠的水平減速帶，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摩擦因數(shù)為1，滑草盆與橡膠間的動摩擦因數(shù)為2.(忽略軌道各連接處的動能損失，g取10 m/s2)求：圖31234(1)若10.24，則滑草者剛到達減速帶時的速度有多大；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材質的水平減速帶上，

6、1、2應滿足什么條件.答案答案0.40.2210.4解析解析設滑草者在減速帶滑行距離x后停下，由動能定理：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針運行，現(xiàn)將一質量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間變化的關系如圖乙所示，2 s末物體到達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兩端間運動的平均速度v的大?。淮鸢复鸢? 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行速度為v110 m/s，1234答案解析(3)2 s內(nèi)物體機械能的減少量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傳送帶B端時的速度大小v212 m/s1234答案解析物體的重力勢能減少了EpmgLsin 210160.6 J192 J所以物體的機械能的減少量E48 J規(guī)律總結規(guī)律總結1.直線運動中多運動過程組合主要是指直線多過程或直線與斜面運動的組合問題.2.涉及的規(guī)律：(1)動力學觀點：牛頓運動

8、定律、運動學基本規(guī)律；(2)能量觀點：動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律.3.受力分析、運動分析，將物理過程分解成幾個簡單的直線運動過程，分別選擇合適的規(guī)律求解.4.相鄰運動過程連接點的速度是解題關鍵.曲線運動中動力學方法和能量觀點的應用題型2命題預測1.(2017嘉興市一中期末)如圖5所示，一質量m0.4 kg的滑塊(可視為質點)靜止于動摩擦因數(shù)0.1的水平軌道上的A點.現(xiàn)對滑塊施加一水平外力，使其向右運動，外力的功率恒為P10 W.經(jīng)過一段時間后撤去外力，滑塊繼續(xù)滑行至B點后水平飛出，恰好在C點沿切線方向進入固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，軌道的最低點D處裝有壓力傳感器，當滑塊到達傳

9、感器上方時，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)滑塊運動到C點時速度vC的大??；答案答案5 m/s解析解析滑塊運動到D點時，答案解析滑塊由C點運動到D點的過程，聯(lián)立解得vC5 m/s1234(2)B、C兩點的高度差h及水平距離x；答案答案0.45 m1.2 m解析解析滑塊在C點時，速度的豎直分量為vyvCsin 3 m/s答案解析滑塊運動到B點時的速度為vBvCcos 4 m/sB、C兩點間的水

10、平距離為xvBty1.2 m1234(3)水平外力作用在滑塊上的時間t.答案答案0.4 s解析解析滑塊由A點運動到B點的過程，答案解析2.如圖6所示，一內(nèi)壁光滑的細管彎成半徑為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).將一個質量為m0.8 kg的小球放在彈簧的右側后，用力向左側推小球而壓縮彈簧至A處，然后將小球由靜止釋放，小球運動到C處后對軌道的壓力為F158 N.水平軌道以B處為界，左側AB段長為x0.3 m， 與小球的動摩擦因數(shù)為0.5，右側BC段光滑.g10 m/s

11、2，求：模擬訓練1234圖61234(1)彈簧在壓縮時所儲存的彈性勢能；答案答案11.2 J解析解析小球運動到C處時，答案解析代入數(shù)據(jù)解得v15 m/s代入解得Ep11.2 J1234(2)小球運動到軌道最高處D點時對軌道的壓力大小.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，小球對軌道的壓力大小為10 N.3.(2017溫州市9月選考)如圖7所示是某公園中的一項游樂設施，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，質量為1.0 kg的小車(可視為質點)從P點靜止釋放，恰好滑過圓軌道最高點， 然后從D點飛入水池中， 空氣阻力不計，取g10 m/s2，求：(1)P點離水平軌道的高度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C，在圓軌道的最高點C對小車受力分析有：1234小車由P運動到C由動能定理可得聯(lián)立解得H5 m.(2)小車運動到圓軌道最低點時對軌道的壓力；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動到圓軌道最低點時對軌道的壓力為60 N，方向豎直向下.解析解析小車由P運動到B點，由動能定理得：在B點對小車：1234答案解

13、析(3)在水池中放入安全氣墊MN(氣墊厚度不計)，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，則小車釋放點距水平軌道的高度H應滿足什么條件？答案答案5 mH6.8 m1234答案解析解析解析小車從D點飛出后做平拋運動，因為5.6 mx8.0 m，代入以上兩式可得7 m/svD10 m/s，從小車釋放點至D點由動能定理得代入vD，得到4.25 mH6.8 m若使小車能通過C點，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，下部分別與一個光滑的圓弧面BEC的兩端相切，一個物體在離切點B的高度為H處，以初速度v0沿斜面向下運動，物體與CD斜面的動摩擦因數(shù)為.(1)物體首次到達C點的速度大?。?234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運動情況，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斜面的動摩擦因數(shù)較大.情況二：物體在軌道上做往復運動，在斜面上做勻變速直線運動，最大高度逐漸降低，最終在BEC圓弧內(nèi)做周期性往復運動.理由是物體與CD斜面的動摩擦因數(shù)較小，在CD斜面上克服摩擦力做功，機械能減少，在BEC圓弧內(nèi)只有重力做功，機械能守恒.1234答案解析規(guī)律總結規(guī)律總結1.曲線運動中的動力學和能量觀點的綜合問題，主要是直線運動、平拋運動、圓周運動三種運動中兩者或三者的組合問題.2.對物體進行受力分析、運動分析、能量分析，初步了解運動全過程，構建大致運動圖景.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.