2022版高考物理一轮复习演练热点强化9+动力学观点和能量观点分析多过程运动Word版含解析.DOC

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动力学观点和能量观点分析多过程运动1．(2018年全国卷Ⅰ)如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动．重力加速度为g．小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为(　　)A．2mgRB．4mgRC．5mgRD．6mgR【答案】C　【解析】设小球运动到c点的速度大小为vc，则对小球由a到c的过程，由动能定理有F×3R－mgR＝mv，又F＝mg，解得vc＝2．小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为t＝＝2，在水平方向的位移大小为x＝gt2＝2R．由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量为ΔE＝F×5R＝5mgR，C正确，A、B、D错误．2．(2021年云南检测)(多选)如图所示，B、M、N分别为竖直光滑圆轨道上的三个点，B点和圆心O等高，M点与O点在同一竖直线上，N点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α＝45°．现从B点的正上方某处A点由静止释放一个质量为m的小球，经圆轨道飞出后沿水平方向通过与O点等高的C点，已知圆轨道半径为R，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下结论正确的是(　　)A．A、B两点间的高度差为RB．C到N的水平距离为2RC．小球在M点对轨道的压力大小为(3＋)mgD．小球从N点运动到C点的时间为【答案】AC　【解析】从A点到C点有mgh＝mv，从A点到N点有mg(h＋Rcos45°)＝mv，其中vC＝vNcos45°，联立解得h＝R，vN＝，A正确；小球从N运动到C的时间t＝＝ ，则C到N的水平距离为xCN＝vNcos45°·t，解得xCN＝R，B、D错误；从A到M点有mg(h＋R)＝mv，在M点FN－mg＝m，解得FN＝(3＋)mg，由牛顿第三定律，小球在M点对轨道的压力大小为FN′＝FN＝(3＋)mg，C正确．3．(2021年齐齐哈尔期末)如图所示，固定的粗糙弧形轨道下端B点水平，上端A与B点的高度差为h1＝0.3m，倾斜传送带与水平方向的夹角为θ＝37°，传送带的上端C点与B点的高度差为h2＝0.1125m(传送带传动轮的大小可忽略不计)．一质量为m＝1kg的滑块(可看作质点)从轨道的A点由静止滑下，然后从B点抛出，恰好以平行于传送带的速度从C点落到传送带上，传送带逆时针转动，速度大小为v＝0.5m/s，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.8，且传送带足够长，滑块运动过程中空气阻力忽略不计，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，试求：(1)滑块运动至C点时的速度vC大小；(2)滑块由A到B运动过程中克服摩擦力做的功Wf；(3)滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量Q．解：(1)在C点，竖直分速度vy＝＝1.5m/s，由vy＝vCsin37°，解得vC＝2.5m/s．(2)C点的水平分速度与B点的速度相等，则vB＝vx＝vCcos37°＝2m/s，从A到B点的过程中，根据动能定理得mgh1－Wf＝mv，解得Wf＝1J．(3)滑块在传送带上运动时，根据牛顿第二定律有μmgcos37°－mgsin37°＝ma，解得a＝0.4m/s2．达到共同速度所需时间t＝＝5s，两者间的相对位移Δx＝t－vt＝5m．由于mgsin37°<μmgcos37°，此后滑块将做匀速运动．故滑块在传送带上运动时与传送带摩擦产生的热量Q＝μmgcos37°·Δx＝32J． 4．(2021年衡阳联考)如图所示，由两个半径均为R的四分之一圆弧细管道构成的光滑细管道ABC竖直放置，且固定在光滑水平面上，圆心连线O1O2水平，轻弹簧左端固定在竖直板上，右端与质量为m的小球接触(不拴接，小球的直径略小于管的内径，小球大小可忽略)．宽和高均为R的木盒子固定于水平面上，盒子左侧DG到管道右端C的水平距离为R，开始时弹簧处于锁定状态，具有的弹性势能为4mgR，其中g为重力加速度．当解除锁定后小球离开弹簧进入管道，最后从C点抛出．(轨道ABC与木盒截面GDEF在同一竖直面内)(1)求小球经C点时的动能；(2)求小球经C点时对轨道的压力；(3)小球从C点抛出后能直接击中盒子底部时，讨论弹簧此时弹性势能满足什么条件．解：(1)对小球从释放到C的过程，由动能定理可得4mgR－2mgR＝EkC－0，解得小球经C点时的动能EkC＝2mgR．(2)由(1)可知C点小球的速度vC＝＝2．C点：取向下为正方向，由牛顿第二定律可得mg＋FN＝m，解得FN＝3mg，方向竖直向下．由牛顿第三定律可知在C点时小球对轨道的压力大小也为3mg，方向竖直向上．(3)当小球恰从G点射入盒子中，则由平抛运动规律可得：竖直方向R＝gt，水平方向R＝vC1t1，联立解得vC1＝．小球从释放到C点的过程Ep1－2mgR＝mv－0，得Ep1＝mgR．当小球直接击中E点时，弹性势能是符合条件的最大值，由平抛运动规律可得竖直方向2R＝gt，水平方向2R＝vC2t2，联立解得vC2＝． 小球从释放到C点的过程Ep2－2mgR＝mv－0，得Ep2＝mgR．综上符合条件的弹性势能应满足mgR