2019-2020年高考物理总复习 专题5 应用动力学和能量观点处理多过程问题课时作业（含解析）

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1、2019-2020年高考物理总复习专题5应用动力学和能量观点处理多过程问题课时作业（含解析）1．(xx·宁波月考)如图1所示，遥控电动赛车(可视为质点)从A点由静止出发，经过时间t后关闭电动机，赛车继续前进至B点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道，通过轨道最高点P后又进入水平轨道CD上．已知赛车在水平轨道AB部分和CD部分运动时受到阻力恒为车重的0.5倍，即k＝＝0.5，赛车的质量m＝0.4kg，通电后赛车的电动机以额定功率P＝2W工作，轨道AB的长度L＝2m，圆形轨道的半径R＝0.5m，空气阻力可忽略，取g＝10m/s2.某次比赛，要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又在CD

2、轨道上运动的路程最短．在此条件下，求：图1(1)小车在CD轨道上运动的最短路程；(2)赛车电动机工作的时间．【答案】(1)2.5m　(2)4.5s【解析】(1)要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又在CD轨道上运动的路程最短，则小车经过圆轨道最高点P时速度最小，此时赛车对轨道的压力为零，重力提供向心力：mg＝mC点的速度由机械能守恒定律可得：mg·2R＋mv＝mv由上述两式联立，代入数据可得：vC＝5m/s设小车在CD轨道上运动的最短路程为s，由动能定理可得：－kmgs＝0－mv代入数据可得：s＝2.5m.(2)由于竖直圆轨道光滑，由机械能守恒定律可知：vB＝vC＝5m/s从A点

3、到B点的运动过程中，由动能定理可得：Pt－kmgL＝mv代入数据可得：t＝4.5s.2．如图2所示，为一传送装置，其中AB段粗糙，AB段长为L＝0.2m，动摩擦因数μ＝0.6，BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始、末端均水平，具有h＝0.1m的高度差，DEN是半径为r＝0.4m的半圆形轨道，其直径DN沿竖直方向，C位于DN竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过．在左端竖直墙上固定一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m＝0.2kg，压缩轻质弹簧至A点后由静止释放(小球和弹簧不粘连)，小球刚好能沿DEN轨道滑下．求：图2(1)小球到达N点时的速度；(2)压缩的弹簧所具有的

4、弹性势能．【答案】(1)2m/s　(2)0.44J【解析】(1)小球刚好能沿DEN轨道滑下，则在半圆最高点D点必有：mg＝m从D点到N点，由机械能守恒得：mv＋mg×2r＝mv＋0联立以上两式，代入数据得：vD＝2m/s，vN＝2m/s.(2)弹簧推开小球的过程中，弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势能Ep，根据动能定理得W－μmgL＋mgh＝mv－0代入数据得W＝0.44J即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44J.3．如图3所示，光滑曲面轨道置于高度为H＝1.8m的平台上，其末端切线水平．另有一长木板两端分别搁在轨道末端点和水平地面间，构成倾角为θ＝37°的斜面，整个装置

5、固定在竖直平面内．一个可视作质点的质量为m＝0.1kg的小球，从光滑曲面上由静止开始下滑．(不计空气阻力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)图3(1)若小球下滑后做平抛运动正好击中木板的末端，则释放小球的高度为多大？(2)试推导小球下滑后做平抛运动第一次撞击木板时的动能与它下滑高度h的关系表达式．【答案】(1)0.8m　(2)Ek＝3.25h【解析】(1)小球离开平台后做平抛运动，小球正好落到水平地面木板的末端，则H＝gt2＝v1t联立解得：v1＝4m/s设释放小球的高度为h1，则mgh1＝mvh1＝＝0.8m.(2)由机械能守恒定律可得：mgh＝mv

6、小球离开平台后做平抛运动，可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，则：y＝gt2，x＝v0ttan37°＝，vy＝gt，v＝v＋vEk＝mv联立解得Ek＝3.25h.4．(xx·枣庄模拟)如图4所示，半径R＝1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ＝37°，另一端点C为轨道的最低点．C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板，木板质量M＝1kg，上表面与C点等高．质量m＝1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0＝1.2m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道．已知物块与木板间的动摩擦因数μ1＝0.2，木

7、板与路面间的动摩擦因数μ2＝0.05，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2.试求：图4(1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力；(2)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等，则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下？【答案】(1)46N　(2)6m【解析】(1)设物块经过B点时的速度为vB，则vBsin37°＝v0设物块经过C点的速度为vC，由机械能守恒得：mv＋mg(R＋Rsin37°)＝mv物块经过C点时，设轨道对物块的支持力为FC，根据牛顿第二定律