江蘇省2022年高中物理學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí) 專題三 功和能綜合應(yīng)用（二）沖A集訓(xùn)

江蘇省2022年高中物理學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí) 專題三 功和能綜合應(yīng)用（二）沖A集訓(xùn)1(2018·啟東中學(xué)學(xué)測最后一考)如圖1所示，質(zhì)量m為70 kg的運動員以10 m/s的初速度v0，從高為10 m的滑雪場A點沿斜坡自由滑下，一切阻力可忽略不計，以B點所在的水平地面為零勢能面g取10 m/s2.求：圖1(1)運動員在A點時的機械能；(2)運動員到達最低點B時的速度大?。?3)若運動員繼續(xù)沿右側(cè)斜坡向上運動，他能到達的最大高度2(2018·南通學(xué)測模擬)2017年11月，波士頓動力(Boston Dynamics)研制的機器人Atlas(可視為質(zhì)點)從A點起跳后，運動軌跡如圖2中ABC所示，B為最高點，C為落地點機器人質(zhì)量為m，B與A、C間的高度差分別為h1、h2，B、C間的水平距離為L，重力加速度為g，忽略空氣阻力求：圖2(1)機器人從B點運動到C點的時間t；(2)機器人落地時的速度vC；(3)機器人起跳時獲得的動能EkA.3(2018·南通學(xué)測模擬)如圖3所示，斜面ABC下端與光滑的圓弧軌道CDE相切于C，整個裝置豎直固定，D是最低點，圓心角DOC37°，E、B與圓心O等高，圓弧軌道半徑R0.30 m，斜面長L1.90 m，AB部分光滑，BC部分粗糙現(xiàn)有一個質(zhì)量m0.10 kg的小物塊P(可視為質(zhì)點)從斜面上端A點無初速度下滑，物塊P與斜面BC部分之間的動摩擦因數(shù)0.75.取sin 37°0.6，cos 37°0.8，重力加速度g10 m/s2，忽略空氣阻力求：圖3(1)物塊第一次通過C點時的速度大小vC；(2)物塊第一次通過D點時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)測模擬)如圖4裝置由水平彈簧發(fā)射器及兩個軌道組成：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等高軌道最低點與AF所在直線的高度差h20.40 m當彈簧壓縮量為d時，恰能使質(zhì)量m0.05 kg的滑塊(可視為質(zhì)點)沿軌道上升到B點，當彈簧壓縮量為2d時，恰能使滑塊沿軌道上升到B點，滑塊兩次到達B點處均被裝置鎖定不再運動已知彈簧彈性勢能Ep與彈簧壓縮量x的平方成正比，彈簧始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)當彈簧壓縮量為d時，求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大??；(2)求滑塊經(jīng)過最高點F處時對軌道的壓力大??；(3)求滑塊通過GB段過程中克服摩擦力所做的功答案精析1(1)1.05×104 J(2)17.3 m/s(3)15 m解析(1)運動員在A點時的機械能EAmv02mgh1.05×104 J(2)由機械能守恒定律得EAEBmvB2解得vB17.3 m/s(3)設(shè)運動員在右側(cè)斜坡上最高到達C點，C點高度為H，由機械能守恒定律得EAECmgH解得H15 m.2(1) (2) (3)mg(h1)解析(1)機器人從B點至C點做平拋運動，則h2gt2解得t (2)設(shè)機器人在B點的速度為vB，則vB落地時的豎直分速度vy由于vC解得vC (3)由AB，由機械能守恒定律有EkAmvB2mgh1解得EkAmg(h1)3(1)4.2 m/s(2)7.4 N(3)距離C點0.35 m處解析(1)斜面BC部分的長度l0.40 m設(shè)物塊第一次通過B點時的速度為vB，根據(jù)動能定理有mg(Ll)sin 37°mvB20代入數(shù)據(jù)得vB3 m/s4.2 m/s物塊在BC部分滑動受到的摩擦力大小Ffmgcos 37°0.60 N在BC部分下滑過程受到的合力Fmgsin 37°Ff0則物塊第一次通過C點時的速度vCvB4.2 m/s(2)設(shè)物塊第一次通過D點時的速度為vD，則從CD由機械能守恒定律得mvD2mvC2mgR(1cos 37°)在D點，F(xiàn)Dmgm代入數(shù)據(jù)得FD7.4 N(3)物塊每通過一次BC部分減小的機械能EFf·l0.24 J物塊能經(jīng)過BC部分的次數(shù)n3.75設(shè)物塊在第四次經(jīng)過BC部分時最終在距離C點x處停止，則mg(Lx)sin 37°Ff(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，彈簧彈性勢能為Ep20.4 J根據(jù)題意，滑塊到達F處過程，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.