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)
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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 -