（浙江專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題檢測1 動力學(xué)與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用

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1、（浙江專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題檢測1 動力學(xué)與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用 1. 如圖所示,底端切線水平且豎直放置的光滑圓弧軌道的半徑為L,其軌道底端P距地面的高度及與右側(cè)豎直墻的距離也均為L,Q為圓弧軌道上的一點(diǎn),它與圓心O的連線OQ與豎直方向的夾角為60°?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從Q點(diǎn)由靜止釋放,g取10 m/s2,不計空氣阻力。試求: (1)小球在P點(diǎn)時受到的支持力大小; (2)在以后的運(yùn)動過程中,小球第一次與墻壁的碰撞點(diǎn)離墻角B點(diǎn)的距離。 2.下圖是跳臺滑雪的示意圖,雪道由傾斜的助滑雪道AB、水平平臺BC、著陸雪道CD及減速區(qū)DE組成,各雪道間均平滑

2、連接。A處與水平平臺間的高度差h=45 m,CD的傾角為30°。運(yùn)動員自A處由靜止滑下,不計其在雪道ABC滑行和空中飛行時所受的阻力,運(yùn)動員可視為質(zhì)點(diǎn)。 (1)求運(yùn)動員滑離平臺BC時的速度。 (2)為保證運(yùn)動員落在著陸雪道CD上,雪道CD長度至少為多少? (3)若實(shí)際的著陸雪道CD長為150 m,運(yùn)動員著陸后滑到D點(diǎn)時具有的動能是著陸瞬間動能的80%。在減速區(qū)DE,滑行s=100 m后停下,運(yùn)動員在減速區(qū)所受平均阻力是其重力的多少倍? 3. 如圖所示,質(zhì)量為m的小球從四分之一光滑圓弧軌道頂端由靜止釋放,從軌道末端O點(diǎn)水平拋出,擊中平臺右下側(cè)擋板上的P點(diǎn)。以O(shè)為原點(diǎn)在豎

3、直面內(nèi)建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,擋板形狀滿足方程y=6-x2(單位:m),小球質(zhì)量m=0.4 kg,圓弧軌道半徑R=1.25 m,g取10 m/s2,求: (1)小球?qū)A弧軌道末端的壓力大小; (2)小球從O點(diǎn)到P點(diǎn)所需的時間(結(jié)果可保留根號)。 4. 如圖所示,ABC和DEF是在同一豎直平面內(nèi)的兩條光滑軌道,其中ABC的末端水平,DEF是半徑為r=0.4 m的半圓形軌道,其直徑DF沿豎直方向,C、D可看做重合的點(diǎn)?，F(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從軌道ABC上距C點(diǎn)高為H的地方由靜止釋放。(g取10 m/s2) (1)若要使小球經(jīng)C處水平進(jìn)入軌道DEF且能沿軌道運(yùn)

4、動,H至少多高? (2)若小球靜止釋放處離C點(diǎn)的高度h小于(1)中H的最小值,小球可擊中與圓心等高的E點(diǎn),求h。 5.如圖所示,水平面上某點(diǎn)固定一輕質(zhì)彈簧,A點(diǎn)左側(cè)的水平面光滑,右側(cè)水平面粗糙,在A點(diǎn)右側(cè)5 m遠(yuǎn)處(B點(diǎn))豎直放置一半圓形光滑軌道,軌道半徑R=0.4 m,連接處平滑?，F(xiàn)將一質(zhì)量m=0.1 kg的小滑塊放在彈簧的右端(不拴接),用力向左推滑塊而壓縮彈簧,使彈簧具有的彈性勢能為2 J,放手后,滑塊被向右彈出,它與A點(diǎn)右側(cè)水平面的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2,求: (1)滑塊運(yùn)動到半圓形軌道最低點(diǎn)B處時對軌道的壓力;

5、 (2)改變半圓形軌道的位置(左右平移),使得被彈出的滑塊到達(dá)半圓形軌道最高點(diǎn)C處時對軌道的壓力大小等于滑塊的重力,問AB之間的距離應(yīng)調(diào)整為多少? 6. 如圖所示,傾角為37°的粗糙斜面AB底端與半徑R=0.4 m的光滑半圓軌道BC平滑相連,O點(diǎn)為軌道圓心,BC為圓軌道直徑且處于豎直方向,A、C兩點(diǎn)等高。質(zhì)量m=1 kg的滑塊從A點(diǎn)由靜止開始下滑,恰能滑到與O點(diǎn)等高的D點(diǎn),g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。 (1)求滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ; (2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn),求滑塊從A點(diǎn)沿斜面滑下時的初速度v0的最小值; (3)若滑塊離開

6、C點(diǎn)的速度大小為4 m/s,求滑塊從C點(diǎn)飛出至落到斜面上所經(jīng)歷的時間t。 7. 山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質(zhì)青藤,其示意圖如右。圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點(diǎn),O為青藤的固定點(diǎn),h1=1.8 m,h2=4.0 m,x1=4.8 m,x2=8.0 m。開始時,質(zhì)量分別為M=10 kg和m=2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上,當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時,迅速從左邊石頭的A點(diǎn)水平跳至中間石頭。大猴抱起小猴跑到C點(diǎn),抓住青藤下端,蕩到右邊石頭上的D點(diǎn),此時速度恰好為零。運(yùn)動過程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn),空氣阻力不計,重力加速度g取10 m/s2。求:

7、 (1)大猴從A點(diǎn)水平跳離時速度的最小值; (2)猴子抓住青藤蕩起時的速度大小; (3)猴子蕩起時,青藤對猴子的拉力大小。 8. 如圖所示,半徑R=0.5 m的光滑圓弧軌道ABC與足夠長的粗糙軌道CD在C處平滑連接,O為圓弧軌道ABC的圓心,B點(diǎn)為圓弧軌道的最低點(diǎn),半徑OA、OC與OB的夾角分別為53°和37°。將一個質(zhì)量m=0.5 kg的物體(視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)左側(cè)高為h=0.8 m處的P點(diǎn)水平拋出,恰從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧軌道。已知物體與軌道CD間的動摩擦因數(shù)μ=0.8,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos

8、 37°=0.8。求: (1)物體水平拋出時的初速度大小v0; (2)物體經(jīng)過B點(diǎn)時,對圓弧軌道壓力大小FN; (3)物體在軌道CD上運(yùn)動的距離x。 9.一彈珠彈射玩具模型如圖所示,水平粗糙管AB內(nèi)裝有一輕彈簧,左端固定。豎直放置管道BCD光滑,其中CD為半徑為R=0.1 m的圓周,C與地面高度也為R。用質(zhì)量m1=0.3 kg的彈珠(可看成質(zhì)點(diǎn))將彈簧緩慢壓縮到某一確定位置M,彈珠與彈簧不固連,由靜止釋放后物塊恰停止在D點(diǎn)。用同種材料、質(zhì)量為m2=0.1 kg的彈珠仍將彈簧緩慢壓縮到M點(diǎn)釋放,由靜止釋放后彈珠由D點(diǎn)飛出后落在與D點(diǎn)正下方D'點(diǎn)

9、相距x=0.8 m處。g取10 m/s2,求: (1)m2從D點(diǎn)飛出時的速度大小; (2)彈珠m2在D點(diǎn)時對軌道的彈力; (3)彈簧緩慢壓縮到M點(diǎn)時儲存的彈性勢能。 10. 如圖所示,在E=103 V/m的水平向左的勻強(qiáng)電場中,有一光滑半圓形絕緣軌道豎直放置,軌道與一水平絕緣軌道MN連接,半圓軌道所在平面與電場線平行,其半徑R=40 cm,一帶正電荷q=10-4 C的小滑塊在MN上且質(zhì)量為m=40 g,與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2,求: (1)要使小滑塊能運(yùn)動到半圓軌道的最高點(diǎn)L,滑塊應(yīng)在

10、水平軌道上離N點(diǎn)多遠(yuǎn)處靜止釋放? (2)這樣釋放的小滑塊通過P點(diǎn)時對軌道的壓力是多大?(P為半圓軌道中點(diǎn)) 專題檢測一　動力學(xué)與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用 1.答案 (1)2mg　(2)L 解析 (1)對小球滑到圓弧軌道底端的過程應(yīng)用動能定理有mgL(1-cos 60°)=mv2 解得v= 小球在P點(diǎn)時,由牛頓第二定律有FN-mg=m 解得FN=2mg。 (2)小球離開P點(diǎn)后做平拋運(yùn)動,水平位移為L時所用時間為t,則L=vt 小球下落的高度為h=gt2 解得h= 則小球第一次碰撞點(diǎn)距B的距離為d=L-h=L。 2.答案 (1)30 m

11、/s　(2)120 m　(3)0.84 解析 (1)A→C過程中機(jī)械能守恒mgh=,得vC==30 m/s。 (2)設(shè)落點(diǎn)D'距拋出點(diǎn)C的距離為L,由平拋運(yùn)動規(guī)律得 Lcos 30°=vCt,Lsin 30°=gt2,解得L=120 m。 (3)運(yùn)動員由A運(yùn)動到落點(diǎn)D'過程中,由機(jī)械能守恒得 mg(h+Lsin 30°)=, 設(shè)運(yùn)動員在減速區(qū)減速過程中所受平均阻力是重力的k倍,根據(jù)動能定理有-kmgs=0- 根據(jù)題意:=0.80× 解得k=0.84。 3.答案 (1)12 N　(2) s 解析 (1)對小球,從釋放點(diǎn)到O點(diǎn)過程中由機(jī)械能守恒得 mgR=mv2 代入數(shù)據(jù)解

12、得v=5 m/s 小球在圓軌道最低點(diǎn)有FN-mg=m,解得FN=12 N 根據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)壍滥┒说膲毫Υ笮N'=FN=12 N。 (2)小球從O點(diǎn)水平拋出后滿足y=gt2,x=vt 又有y=6-x2 聯(lián)立解得t= s。 4.答案 (1)0.2 m　(2)0.1 m 解析 (1)小球沿ABC軌道下滑,機(jī)械能守恒,設(shè)到達(dá)C點(diǎn)時的速度大小為v,則mgH=mv2 小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,在圓周最高點(diǎn)必須滿足mg≤ 兩式聯(lián)立解得H≥0.2 m。 (2)若h

13、=vxt, 又由機(jī)械能守恒定律有mgh=,解得h==0.1 m。 5.答案 (1)6 N,方向豎直向下　(2)4 m或6 m 解析 (1)從小滑塊被釋放到到達(dá)B點(diǎn)的過程中,據(jù)動能定理有W彈-μmgx=, 滑塊在半圓形軌道B點(diǎn)處,有FN-mg=m, 解得FN=6 N。 由牛頓第三定律可知,滑塊對軌道的壓力大小為6 N,方向豎直向下。 (2)在半圓軌道最高點(diǎn)C處,滑塊對軌道的壓力等于其重力,包含了兩種情況: 第一,當(dāng)壓力方向向上(滑塊受到的支持力向下)時, 在C點(diǎn)處,有mg+FN'=m 整個過程有W彈-μmgx1-2mgR=mvC'2 把FN'=mg代入得x1=4 m 第二

14、,當(dāng)壓力方向向下(滑塊受到的支持力向上)時,同理可解得x2=6 m。 6.答案 (1)0.375　(2)2 m/s　(3)0.2 s 解析 (1)滑塊從A點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中,根據(jù)動能定理有 mg(2R-R)-μmgcos 37°·=0-0 解得μ=tan 37°=0.375。 (2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有mg+FN= 由FN≥0得vC≥=2 m/s 滑塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,根據(jù)動能定理有-μmgcos 37°· 則v0=≥2 m/s,故v0的最小值為2 m/s。 (3)滑塊離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動,有x=vC't,y=gt2 由幾何知識得tan 37°=,整理得

15、5t2+3t-0.8=0,解得t=0.2 s(t=-0.8 s舍去)。 7.答案 (1)8 m/s　(2)9 m/s　(3)216 N 解析 (1)設(shè)猴子從A點(diǎn)水平跳離時速度的最小值為vmin,根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律,有 h1=gt2 ① x1=vmint ② 聯(lián)立①②式,得 vmin=8 m/s。 ③ (2)猴子抓住青藤后的運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,設(shè)蕩起時速度為vC,有 (M+m)gh2=(M+m) ④ vC= m/s≈9 m/s。 ⑤ (3)設(shè)拉力為FT,青藤的長度為L,對最低點(diǎn),由牛頓第二定律得 FT-(M+m)g=(M+m) ⑥ 由幾何關(guān)系 (L-h2)2+=L2 ⑦

16、 得L=10 m⑧ 綜合⑤⑥⑧式并代入數(shù)據(jù)解得FT=(M+m)g+(M+m)=216 N。 8.答案 (1)3 m/s　(2)34 N　(3)1.09 m 解析 (1)由平拋運(yùn)動規(guī)律知=2gh 豎直分速度vy==4 m/s 初速度v0=vytan 37°=3 m/s。 (2)對從P至B點(diǎn)的過程,由機(jī)械能守恒有 mg(h+R-Rcos 53°)= 經(jīng)過B點(diǎn)時,由向心力公式有FN'-mg=m 代入數(shù)據(jù)解得FN'=34 N 由牛頓第三定律知,對軌道的壓力大小為FN=34 N,方向豎直向下。 (3)因μmgcos 37°>mgsin 37°,物體沿CD向上做勻減速運(yùn)動,速度減為

17、零后不會下滑 從B到上滑至最高點(diǎn)的過程,由動能定理有 -mgR(1-cos 37°)-(mgsin 37°+μmgcos 37°)x=0- 代入數(shù)據(jù)可解得x= m≈1.09 m 在軌道CD上運(yùn)動通過的路程x約為1.09 m。 9.答案 (1)4 m/s　(2)15 N,方向豎直向上　(3)1.2 J 解析 (1)由平拋運(yùn)動特點(diǎn)可知,2R=gt2,x=vDt,解得vD=4 m/s。 (2)對D點(diǎn)進(jìn)行分析可知mg+FN=m,解得FN=15 N,方向豎直向下, 所以,m2在D點(diǎn)時對軌道的彈力FN'=15 N,方向豎直向上。 (3)對m1進(jìn)行分析可知Ep=μm1gxMB+m1g·2R 對m2進(jìn)行分析可知Ep=μm2gxMB+m2g·2R+m2 解得Ep=1.2 J。 10.答案 (1)20 m　(2)1.5 N 解析 (1)小滑塊剛能通過軌道最高點(diǎn)的條件是 mg=m,解得v==2 m/s, 小滑塊由釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)過程由動能定理得Eqs-μmgs-mg·2R=mv2 所以s=,代入數(shù)據(jù)得s=20 m。 (2)小滑塊從P到L過程,由動能定理得-mgR-EqR=mv2- 所以=v2+2(g+)R 在P點(diǎn)由牛頓第二定律得FN-Eq= 所以FN=3(mg+Eq) 代入數(shù)據(jù)得FN=1.5 N 由牛頓第三定律知滑塊通過P點(diǎn)時對軌道的壓力為1.5 N。