江蘇省2020版高考物理三輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)17 力學(xué)綜合題（三種運(yùn)動形式的應(yīng)用）練習(xí)（含解析）

熱點(diǎn)17力學(xué)綜合題(三種運(yùn)動形式的應(yīng)用)(建議用時(shí)：20分鐘)1.(2019·南京市六校聯(lián)考)如圖所示，一個質(zhì)量為M、長為L的圓管豎直放置，頂端塞有一個質(zhì)量為m的彈性小球，M5m，球和管間的滑動摩擦力和最大靜摩擦力大小均為5mg.管從下端距離地面為H處自由落下，運(yùn)動過程中，管始終保持豎直，每次落地后向上彈起的速度與落地時(shí)速度大小相等，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)管第一次落地彈起時(shí)管和球的加速度；(2)管第一次落地彈起后，若球沒有從管中滑出，則球與管達(dá)到相同速度時(shí)，管的下端距地面的高度；(3)管第二次彈起后球不致滑落，L應(yīng)滿足什么條件？2將一端帶有四分之一圓弧軌道的長木板固定在水平面上，其中B點(diǎn)為圓弧軌道的最低點(diǎn)，BC段為長木板的水平部分，長木板的右端與平板車平齊并緊靠在一起，但不粘連現(xiàn)將一質(zhì)量m12 kg的物塊由圓弧的最高點(diǎn)A無初速度釋放，經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)對長木板的壓力大小為40 N物塊經(jīng)C點(diǎn)滑到平板車的上表面若平板車固定不動，物塊恰好停在平板車的最右端已知圓弧軌道的半徑R3.6 m，BC段的長度L15.0 m，平板車的長度L24 m，物塊與BC段之間的動摩擦因數(shù)為0.2，平板車與水平面之間的摩擦可忽略不計(jì)，g10 m/s2.求：(1)物塊從A到B過程中克服摩擦做的功W克f；(2)物塊在BC段滑動的時(shí)間t；(3)若換一材料、高度相同但長度僅為L31 m的平板車，平板車的質(zhì)量m21 kg，且不固定，試通過計(jì)算判斷物塊是否能滑離平板車，若不能滑離，求出最終物塊離平板車左端的距離；若能滑離，求出滑離時(shí)物塊和平板車的速度大小3(2019·揚(yáng)州高三考前調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量為m1 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊輕輕放在水平勻速運(yùn)動的傳送帶上的P點(diǎn)，隨傳送帶運(yùn)動到A點(diǎn)后水平拋出，小物塊恰好無碰撞地沿圓弧切線從B點(diǎn)進(jìn)入豎直光滑圓弧軌道下滑，圓弧軌道與質(zhì)量為M2 kg的足夠長的小車在最低點(diǎn)O點(diǎn)相切，并在O點(diǎn)滑上小車，水平地面光滑，當(dāng)物塊運(yùn)動到障礙物Q處時(shí)與Q發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞碰撞前物塊和小車已經(jīng)相對靜止，而小車可繼續(xù)向右運(yùn)動(物塊始終在小車上)，小車運(yùn)動過程中和圓弧無相互作用已知圓弧半徑R1.0 m，圓弧對應(yīng)的圓心角為53°，A點(diǎn)距水平面的高度h0.8 m，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)為0.1，重力加速度g10 m/s2，sin 53°0.8，cos 53°0.6.試求：(1)小物塊離開A點(diǎn)的水平初速度v1大??；(2)小物塊經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小；(3)第一次碰撞后直至靜止，物塊相對小車的位移和小車做勻減速運(yùn)動的總時(shí)間熱點(diǎn)17力學(xué)綜合題 (三種運(yùn)動形式的應(yīng)用)1解析：(1)管第一次落地彈起時(shí)，管的加速度a12g，方向豎直向下球的加速度a24g，方向豎直向上(2)取豎直向下為正方向管第一次碰地瞬間的速度v0，方向豎直向下碰地后，管的速度v1，方向豎直向上；球的速度v2，方向豎直向下若球剛好沒有從管中滑出，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1，球、管的速度相同，則有v1a1t1v2a2t1t1故管下端距地面的高度h1v1t1a1tH.(3)球與管達(dá)到相對靜止后，將以速度v、加速度g豎直上升到最高點(diǎn)，由于vv2a2t1故這個高度是h2H因此，管第一次落地彈起后上升的最大高度Hmh1h2H從管彈起到球與管共速的過程球運(yùn)動的位移sv2t1a2tH則球與管發(fā)生的相對位移s1h1sH.同理可知，當(dāng)管與球從Hm再次下落，第二次落地彈起后到球與管共速，發(fā)生的相對位移為s2Hm所以管第二次彈起后，球不會滑出管外的條件是s1s2<L即L應(yīng)滿足條件L>H.答案：(1)見解析(2)H(3)L>H2解析：(1)設(shè)物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1，由題意可知此時(shí)長木板對物塊的支持力N40 N，由牛頓第二定律有Nm1g解得v16 m/s從A到B由功能關(guān)系有W克fm1gRm1v解得W克f36 J.(2)設(shè)物塊在C點(diǎn)的速度大小為v2，從B運(yùn)動到C的時(shí)間為t，由動能定理有m1gL1m1vm1v解得v24 m/s由牛頓第二定律有m1gm1a解得a2 m/s2則從B運(yùn)動到C的時(shí)間為t1 s.(3)當(dāng)平板車固定時(shí)，由動能定理有0m1vfL2解得f4 N當(dāng)平板車不固定時(shí)，假設(shè)物塊恰好不能滑離平板車，它停在平板車最右端時(shí)二者共同的速度大小為v3，物塊相對平板車滑行的距離為x物塊與平板車組成的系統(tǒng)動量守恒，有m1v2(m1m2)v3物塊與平板車組成的系統(tǒng)能量守恒，有fxm1v(m1m2)v聯(lián)立解得xm>1 m說明假設(shè)不成立，物塊滑離平板車設(shè)物塊滑離平板車時(shí)物塊的速度大小為v4，平板車的速度大小為v5物塊與平板車組成的系統(tǒng)動量守恒，有m1v2m1v4m2v5物塊與平板車組成的系統(tǒng)能量守恒，有fL3m1vm1vm2v解得v4m/s，v5m/s另一組解v42 m/s，v54 m/s不合題意，舍去答案：(1)36 J(2)1 s(3)能滑離m/sm/s3解析：(1)對小物塊由A到B有v2gh在B點(diǎn)tan 解得v13 m/s.(2)由A到O，根據(jù)動能定理有mg(hRRcos )mvmv在O點(diǎn)FNmgm解得v0 m/s，F(xiàn)N43 N由牛頓第三定律知，小物塊對軌道的壓力FN43 N.(3)摩擦力Ffmg1 N，物塊滑上小車后經(jīng)過時(shí)間t達(dá)到的共同速度為vt則，am2aM得vt m/s由于碰撞不損失能量，物塊在小車上重復(fù)做勻減速和勻加速運(yùn)動，相對小車始終向左運(yùn)動，物塊與小車最終靜止，摩擦力做功使動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故有：Ff·l相(Mm)v得l相5.5 m小車從物塊碰撞后開始勻減速運(yùn)動，(每個減速階段)加速度不變aM0.5 m/s2，vtaMt得t s.答案：(1)3 m/s(2)43 N(3)5.5 m s- 7 -