江蘇省高中物理學(xué)業(yè)水平測(cè)試復(fù)習(xí) 專題三 功和能綜合應(yīng)用二沖A集訓(xùn)

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1、功和能綜合應(yīng)用(二)1(2018啟東中學(xué)學(xué)測(cè)最后一考)如圖1所示，質(zhì)量m為70 kg的運(yùn)動(dòng)員以10 m/s的初速度v0，從高為10 m的滑雪場(chǎng)A點(diǎn)沿斜坡自由滑下，一切阻力可忽略不計(jì)，以B點(diǎn)所在的水平地面為零勢(shì)能面g取10 m/s2.求：圖1(1)運(yùn)動(dòng)員在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能；(2)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小；(3)若運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)沿右側(cè)斜坡向上運(yùn)動(dòng)，他能到達(dá)的最大高度2(2018南通學(xué)測(cè)模擬)2017年11月，波士頓動(dòng)力(Boston Dynamics)研制的機(jī)器人Atlas(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)起跳后，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2中ABC所示，B為最高點(diǎn)，C為落地點(diǎn)機(jī)器人質(zhì)量為m，B與A、C間的高度差分別為h1、

2、h2，B、C間的水平距離為L(zhǎng)，重力加速度為g，忽略空氣阻力求：圖2(1)機(jī)器人從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t；(2)機(jī)器人落地時(shí)的速度vC；(3)機(jī)器人起跳時(shí)獲得的動(dòng)能EkA.3(2018南通學(xué)測(cè)模擬)如圖3所示，斜面ABC下端與光滑的圓弧軌道CDE相切于C，整個(gè)裝置豎直固定，D是最低點(diǎn)，圓心角DOC37，E、B與圓心O等高，圓弧軌道半徑R0.30 m，斜面長(zhǎng)L1.90 m，AB部分光滑，BC部分粗糙現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m0.10 kg的小物塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上端A點(diǎn)無(wú)初速度下滑，物塊P與斜面BC部分之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.75.取sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g10 m/s2，忽略空

3、氣阻力求：圖3(1)物塊第一次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC；(2)物塊第一次通過(guò)D點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力大小FD；(3)物塊最終所處的位置4(2018鎮(zhèn)江學(xué)測(cè)模擬)如圖4裝置由水平彈簧發(fā)射器及兩個(gè)軌道組成：軌道是光滑軌道AB，AB高度差h10.20 m；軌道由AE和螺旋圓形EFG兩段光滑軌道和粗糙軌道GB平滑連接而成，且A與F等高軌道最低點(diǎn)與AF所在直線的高度差h20.40 m當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，恰能使質(zhì)量m0.05 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))沿軌道上升到B點(diǎn)，當(dāng)彈簧壓縮量為2d時(shí)，恰能使滑塊沿軌道上升到B點(diǎn)，滑塊兩次到達(dá)B點(diǎn)處均被裝置鎖定不再運(yùn)動(dòng)已知彈簧彈性勢(shì)能Ep與彈簧壓縮量x的平方成正比，彈簧始

4、終處于彈性限度范圍內(nèi)，不考慮滑塊與發(fā)射器之間的摩擦，重力加速度g取10 m/s2.圖4(1)當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，求彈簧的彈性勢(shì)能及滑塊離開(kāi)彈簧瞬間的速度大?。?2)求滑塊經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)F處時(shí)對(duì)軌道的壓力大??；(3)求滑塊通過(guò)GB段過(guò)程中克服摩擦力所做的功答案精析1(1)1.05104 J(2)17.3 m/s(3)15 m解析(1)運(yùn)動(dòng)員在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能EAmv02mgh1.05104 J(2)由機(jī)械能守恒定律得EAEBmvB2解得vB17.3 m/s(3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員在右側(cè)斜坡上最高到達(dá)C點(diǎn)，C點(diǎn)高度為H，由機(jī)械能守恒定律得EAECmgH解得H15 m.2(1) (2) (3)mg(h1)解析(1)

5、機(jī)器人從B點(diǎn)至C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，則h2gt2解得t (2)設(shè)機(jī)器人在B點(diǎn)的速度為vB，則vB落地時(shí)的豎直分速度vy由于vC解得vC (3)由AB，由機(jī)械能守恒定律有EkAmvB2mgh1解得EkAmg(h1)3(1)4.2 m/s(2)7.4 N(3)距離C點(diǎn)0.35 m處解析(1)斜面BC部分的長(zhǎng)度l0.40 m設(shè)物塊第一次通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB，根據(jù)動(dòng)能定理有mg(Ll)sin 37mvB20代入數(shù)據(jù)得vB3 m/s4.2 m/s物塊在BC部分滑動(dòng)受到的摩擦力大小Ffmgcos 370.60 N在BC部分下滑過(guò)程受到的合力Fmgsin 37Ff0則物塊第一次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度vCvB4.2 m

6、/s(2)設(shè)物塊第一次通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度為vD，則從CD由機(jī)械能守恒定律得mvD2mvC2mgR(1cos 37)在D點(diǎn)，F(xiàn)Dmgm代入數(shù)據(jù)得FD7.4 N(3)物塊每通過(guò)一次BC部分減小的機(jī)械能EFfl0.24 J物塊能經(jīng)過(guò)BC部分的次數(shù)n3.75設(shè)物塊在第四次經(jīng)過(guò)BC部分時(shí)最終在距離C點(diǎn)x處停止，則mg(Lx)sin 37Ff(3lx)0代入數(shù)據(jù)得x0.35 m.4(1)0.1 J2 m/s(2)3.5 N(3)0.3 J解析(1)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得Ep1mgh1解得Ep10.1 J又Ep1mv2解得v2 m/s(2)根據(jù)題意，彈簧壓縮量為2d時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能為Ep20.4 J根據(jù)題意

7、，滑塊到達(dá)F處過(guò)程，有Ep2mv2得v4 m/s根據(jù)牛頓第二定律可得mgFNm解得FN3.5 N根據(jù)牛頓第三定律，滑塊在F處對(duì)軌道的壓力大小為3.5 N.(3)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得Ep2mgh1W克解得W克0.3 J.6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375