冲刺高考2021年物理计算题专练2-功 能 动量典题.doc

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1、冲刺高考计算题专练功、能、动量典题1．如图所示，半径为R的半圆柱体放在水平地面上，AB为过圆心O的直径。一质量为m小球从P点以速度v0水平抛出，垂直落在半径为R的半圆柱体表面上的Q点，∠AOQ=60°。重力加速度为g。求：(1)小球到达Q点时的重力功率；(2)小球从P到Q过程中重力做功；(3)若碰撞过程中无机械能损失，且小球运动反向，则再经过多长时间，小球落地。【典题特征】题目设计较新颖，第(3)题利用平抛与斜抛的对称性求解。【答案】(1)mgv0；(2)；(3)【解析】(1)小球落在P的竖直方向的分速度大小为vy=v0tan60°=v0重力的功率P=mgv

2、y=mgv0(2)根据可得重力功(3)小球反弹后按原路返回，竖直速度仍为vy，上升到最高点的时间，根据与平抛运动的对称性，有下落过程解得12则小球落地的时间2．儿童乐园里的弹珠游戏不仅具有娱乐性还可以锻炼儿童的眼手合一能力。某弹珠游戏可简化成如图所示的竖直平面内OABCD透明玻璃管道，管道的半径较小。为研究方便建立平面直角坐标系，O点为抛物口，下方接一满足方程的光滑抛物线形状管道OA；AB、BC是半径相同的光滑圆弧管道，圆弧对应的圆心角为30°，圆弧管道半径，是动摩擦因数μ=0.8的粗糙直管道，四部分管道在连接处均相切。A点横坐标为xA=1.20m，A、B两

3、点纵坐标相同。已知，弹珠质量m=100g，直径略小于管道内径。E为BC管道的最高点，在D处有一反弹膜能无能量损失的反弹弹珠，sin37°=0.6，sin53°=0.8，g=10m/s2，（结果可用根号表示）求：(1)若要使弹珠不与管道OA触碰，在O点抛射速度v0应该多大；(2)若要使弹珠第一次到达E点时对轨道压力等于弹珠重力的3倍，在O点抛射速度v0应该多大；(3)游戏设置3次通过E点获得最高分，若要获得最高分在O点抛射速度v0的范围。【典题特征】第(3)问需自主分析三个临界点的情况，以及这三种情况下，通过CD段摩擦力的做功次数，再利用动能定理列式求解，对学

4、生的分析能力有较高的要求。【答案】(1)3m/；(2)m/s；(3)m/s＜v0＜2m/s【解析】(1)由得A点坐标(1.20m，0.80m)，由平抛运动规律得xA=v0t，yA=gt2代入数据，求得t=0.4s，v0=3m/s(2)由速度关系，可得12在E点，由牛顿第二定律得3mg＋mg=m解得vE=4m/sOE过程由动能定理得mgyA－mgR(1－cos)＝mvE2－联立解得v0＝m/s(3)CD与水平面的夹角也为设3次通过E点的初速度最小值为v1，由动能定理得mghA－mgR(1－cos)－2μmgxCDcos＝0－解得v1=m/s设3次通过E点的初速

5、度最大值为v2。由动能定理得mghA－mgR(1－cos)－4μmgxCDcos＝0－解得v2＝m/s考虑2次经过E点后不从O点离开(返回到O的速度为0)，有－2μmgxCDcos＝0－解得v3=2m/s故m/s＜v0＜2m/s12能量/J位移/m3．质量m=1kg的小物块在沿光滑斜面向上的力F作用下，从长斜面底端以一定初速度沿斜面向上运动。经过0.4s沿斜面上滑了1.2m，以斜面底端为零势能面，其动能Ek和重力势能Ep随位移的变化关系如图线①和②所示。g取10m/s2。求：(1)物块的初速度和斜面的倾角；(2)力F的大小；(3)试通过计算证明：机械能改变量

6、等于除重力以外其他力做的功；(4)若经过0.4s后撤去拉力F，在图中画出小物块沿斜面上滑过程中动能和重力势能随位移的变化图线。（标出关键点的坐标）【典题特征】题中的每一小问，都包含了要求学生在题目设计的情景中对动能、势能、机械能及守恒定律的准确理解和应用，并能在图像中表示出来。题目看似简单实则不易。【答案】(1)2m/s，30°；(2)10N；(3)见解析；(4)见解析【解析】(1)根据Ek0=mv02得初速度v0=2m/s根据Ep=mgh=mgssinθ得斜面倾角θ=30°(2)由匀变速运动规律s=v0t+at2代入数据，得a=5m/s2物块受力如图所示根

7、据牛顿第二定律，得12F－mgsinθ=ma解得F=10N(3)除了重力仅F对物体做功WF=Fs=10×1.2J=12J初始位置机械能E0=Ek0+Ep0=(2+0)J=2J0.4s末时v1=v0+at=4m/s即动能Ek1=mv12=8J0.4s末位置机械能E1=Ek1+Ep1=(8+6)J=14J机械能改变量ΔE=E1-E0=12J即得ΔE=WF(4)0.4s后，受力分析，根据牛顿第二定律得由位移速度公式得解得则位移为由机械能守恒得根据以上数据作图如下124．如图所示，一根左侧弯成圆弧的光滑细管固定在竖直平面内，圆弧半径R=0.5m，水平部分足够长。初始

8、时，一根质量m=1kg、与管道圆弧部分等长的柔软匀质