(京津鲁琼专用)2020版高考物理大三轮复习 计算题热点巧练 热点17 力学综合题(三大观点的应用)(含解析)

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热点17力学综合题(三大观点的应用)(建议用时:20分钟)1如图甲所示,质量M1.0 kg的长木板A静止在光滑水平面上,在木板的左端放置一个质量m1.0 kg的小铁块B,铁块与木板间的动摩擦因数0.2,对铁块施加水平向右的拉力F,F大小随时间变化如图乙所示,4 s时撤去拉力可认为A、B间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取重力加速度g10 m/s2.求:(1)01 s内,A、B的加速度大小aA、aB;(2)B相对A滑行的最大距离x;(3)04 s内,拉力做的功W;(4)04 s内系统产生的摩擦热Q.2(2019青岛三诊)如图所示,半径R2.0 m的光滑圆弧轨道固定在光滑的水平地面上,其末端水平平板小车上固定一木块,紧靠在轨道的末端,木块上表面水平粗糙,且与圆弧轨道末端等高木块的厚度h0.45 m,木块最右端到小车最右端的水平距离x0.45 m,小车连同木块总质量M2 kg.现使一个质量m0.5 kg的小球从圆弧轨道上由静止释放,释放小球的位置和圆弧轨道的圆心之间的连线与竖直方向的夹角为53,小球从木块右端飞出后恰好击中小车的最右端(g10 m/s2,sin 530.8,cos 530.6)求:(1)小球到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;(2)小球离开木块最右端时,小球的速度大小;(3)小球运动到木块最右端过程中,系统产生的内能3.(2019济宁段考)如图所示,在水平轨道上方O处,用长为L1 m的细线悬挂一质量为m0.1 kg 的滑块B,B恰好与水平轨道相切,并可绕O点在竖直平面内摆动水平轨道的右侧有一质量为M0.3 kg 的滑块C与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直墙D上,弹簧处于原长时,滑块C静止在P点处一质量也为m0.1 kg的子弹以初速度v015 m/s 射穿滑块B后(滑块B质量不变)射中滑块C并留在其中,一起压缩弹簧,弹簧最大压缩量为x0.2 m滑块B做圆周运动,恰好能保证绳子不松弛滑块C与PD段的动摩擦因数为0.5,A、B、C均可视为质点,重力加速度为g10 m/s2,结果保留两位有效数字求:(1)子弹A和滑块B作用过程中损失的能量;(2)弹簧的最大弹性势能板块三计算题热点巧练热点17力学综合题(三大观点的应用)1解析:(1)在01 s内,A、B两物体分别做匀加速直线运动根据牛顿第二定律得mgMaAF1mgmaB代入数据得aA2 m/s2,aB4 m/s2.(2)t11 s后,拉力F2mg,铁块B做匀速运动,速度大小为v1;木板A仍做匀加速运动,又经过时间t2,速度与铁块B相等v1aBt1又v1aA(t1t2)解得t21 s设A、B速度相等后一起做匀加速运动,运动时间t32 s,加速度为aF2(Mm)aa1 m/s2木板A受到的静摩擦力fMamg,A、B一起运动,B相对A滑行的最大距离xaBtv1t2aA(t1t2)2代入数据得x2 m.(3)01 s内拉力做的功W1F1x1F1aBt12 J12 s内拉力做的功W2F2x2F2v1t28 J24 s内拉力做的功W3F2x3F220 J04 s内拉力做的功WW1W2W340 J.(4)系统的摩擦热Q只发生在铁块与木板相对滑动阶段,此过程中系统产生的摩擦热Qmgx4 J.答案:(1)2 m/s24 m/s2(2)2 m(3)40 J(4)4 J2解析:(1)设小球到达轨道末端的速度为v0,由机械能守恒定律mgR(1cos 53)mv解得v04 m/s小球在轨道最低点Fmgm解得F9 N由牛顿第三定律知小球对轨道的压力FF9 N.(2)设小球运动到木块最右端的速度为v1,此时小车的速度为v2,由动量守恒定律得mv0mv1Mv2小球离开木块最右端后做平抛运动,运动时间为thgt2解得t0.3 s小球恰好击中小车的最右端v1tv2tx以上各式联立解得v12 m/s,v20.5 m/s所以小球到达木块最右端的速度大小为2 m/s.(3)由能量守恒定律得mgR(1cos 53)mvMvQ解得Q2.75 J.答案:(1)9 N(2)2 m/s(3)2.75 J3解析:(1)若滑块B恰好能够做完整的圆周运动,则在圆周运动最高点有mgm解得v1 m/s滑块B从最低点到最高点过程中,由机械能守恒定律得mg2Lmvmv解得vB5 m/s子弹A和滑块B作用过程,由动量守恒定律得mv0mvAmvB,解得vA10 m/s子弹A和滑块B作用过程中损失的能量Emvmvmv10 J.若滑块B恰好能够运动到与O等高处,则到达与O等高处时的速度为零,滑块B从最低点到与O等高处的过程,由机械能守恒定律得mgLmvvB2 m/s子弹A和滑块B作用过程,由动量守恒定律得mv0mvAmvB,解得vA(152) m/s子弹A和滑块B作用过程中损失的能量Emvmvmv7.5 J.(2)若滑块B恰好能够做完整的圆周运动,设A与C作用后瞬间的共同速度为v,由动量守恒定律有mvA(Mm)vA、C一起压缩弹簧,由能量守恒定律有(Mm)v2Ep(Mm)gx,解得Ep2.1 J.若滑块B恰好能够运动到与O等高处,设A与C作用后瞬间的共同速度为v,由动量守恒定律得mvA(Mm)vA、C一起压缩弹簧,由能量守恒定律有(Mm)v2Ep(Mm)gx,解得Ep3.1 J.答案:见解析- 5 -
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