高考物理复习专题七计算题题型强化第2讲必考计算题20题动力学方法和能量观点的综合应用.pptx

,第,2,讲必考计算题,20,题 动力学方法和能量观点综合应用,专题七计算题题型强化,1/37,题型,1,直线运动中动力学方法和能量观点应用,题型,2,曲线运动中动力学方法和能量观点应用,2/37,直线运动中动力学方法和能量观点应用,题型,1,3/37,命题预测,1.,航母舰载机滑跃起飞有点像高山滑雪，主要靠甲板前端上翘来帮助战斗机起飞，其示意图如图,1,所表示，设某航母起飞跑道主要由长度为,L,1,160 m,水平跑道和长度为,L,2,20 m,倾斜跑道两部分组成，水平跑道与倾斜跑道末端高度差,h,4.0 m.,一架质量为,m,2.0,10,4,kg,飞机，其喷气发动机推力大小恒为,F,1.2,10,5,N,，方向与速度方向相同，在从静止开始运动整个过程中飞机受到平均阻力大小为飞机重力,0.1,倍，假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，倾斜跑道看做斜面，,不计拐角处影响,.,取,g,10 m/s,2,.,(1),求飞机在水平跑道运动时间；,图,1,答案,8 s,1,2,3,4,答案,解析,4/37,1,2,3,4,解析,设飞机在水平跑道加速度为,a,1,，阻力为,F,f,由牛顿第二定律得,F,F,f,ma,1,解得,t,1,8 s,5/37,1,2,3,4,(2),求飞机抵达倾斜跑道末端时速度大小；,答案,解析,6/37,解析,设飞机在水平跑道末端速度为,v,1,，在倾斜跑道末端速度为,v,2,，加速度为,a,2,水平跑道上：,v,1,a,1,t,1,倾斜跑道上：,由牛顿第二定律得,1,2,3,4,7/37,(3),假如此航母去掉倾斜跑道，保持水平跑道长度不变，现在跑道上安装飞机弹射器，此弹射器弹射距离为,84 m,，要使飞机在水平跑道末端速度到达,100 m/s,，则弹射器平均作用力为多大？,(,已知弹射过程中发动机照常工作,),答案,1.0,10,6,N,解析,设弹射器平均弹力为,F,1,，弹射距离为,x,，飞机在水平跑道末端速度为,v,3,解得,F,1,1.0,10,6,N.,1,2,3,4,答案,解析,8/37,模拟训练,2.,战机常配有阻力伞，阻力伞也叫减速伞，是用来减小战机着陆时滑跑速度伞状工具,.,某质量为,m,2.0,10,4,kg,战机以水平速度,v,0,100 m/s,着陆后马上关闭引擎同时打开阻力伞，情形如图,2,甲所表示，战机做直线运动，其速度随时间改变关系如图乙所表示，图线在,12,22 s,时间内可近似看成直线，重力加速度,g,10 m/s,2,，求：,(1),在,12,22 s,时间内，战机受,到平均阻力大小；,图,2,答案,4.0,10,4,N,1,2,3,4,答案,解析,9/37,1,2,3,4,依据牛顿第二定律：,F,f,ma,4.0,10,4,N,10/37,(2),在,0,12 s,时间内，战机克服阻力做功平均功率,.,答案,8.0,10,6,W,解析,0,12 s,时间内，依据动能定理：,W,f,9.6,10,7,J,答案,解析,1,2,3,4,11/37,3.,滑草是一项前卫运动，和滑雪一样能给运动者带来动感和刺激，能体验人与大自然友好，在感受风普通速度同时又能领会到大自然美好,.,图,3,甲照片是无轨道滑草，图乙照片是千岛湖石林景区轨道滑草，其轨道上段坡度很大而下段比较平坦，表面铺设滑草，轨道末端有一段表面铺设橡胶水平减速带，滑行者坐在滑草盆内自顶端静止下滑,.,其滑行轨道可简化为图丙模型：设轨道上端与底端高度差,H,32 m,，水平距离,L,80 m,，末端减速带长,s,16 m,，滑草盆与滑草间动摩擦因数为,1,，滑草盆与橡胶间动摩擦因数为,2,.(,忽略轨道各连接处动能损失，,g,取,10 m/s,2,),求：,图,3,1,2,3,4,12/37,(1),若,1,0.24,，则滑草者刚抵达减速带时速度有多大；,答案,16 m/s,代入数据解得：,v,16 m/s.,答案,解析,1,2,3,4,13/37,(2),若滑草者与盆总质量为,75 kg,，则滑草者滑行一次，将会产生多少热量；,答案,2.4,10,4,J,解析,设滑草者滑行一次产生热量为,Q,由能量守恒得：,Q,mgH,代入数据解得：,Q,2.4,10,4,J.,答案,解析,1,2,3,4,14/37,(3),为确保滑草者能停在橡胶材质水平减速带上，,1,、,2,应满足什么条件,.,答案,0.4,0.2,2,1,0.4,解析,设滑草者在减速带滑行距离,x,后停下，,由动能定理：,mgH,1,mgL,2,mgx,0,为确保安全，,0,x,s,解得：,0.4,0.2,2,1,0.4.,答案,解析,1,2,3,4,15/37,1,2,3,4,4.(,嘉兴一中等五校联考,),如图,4,甲所表示，倾角为,37,传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量,m,2 kg,小物体轻轻放在传送带,A,端，物体相对地面速度随时间改变关系如图乙所表示，,2 s,末物体抵达,B,端，取沿传送带向下为正方向，,g,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，求：,(1),小物体在传送带,A,、,B,两端间,运动平均速度,v,大小；,答案,8 m/s,答案,解析,图,4,16/37,1,2,3,4,解析,由题意及题图乙可知，传送带长为：,t,2 s,，,所以,v,8 m/s.,17/37,(2),物体与传送带间动摩擦因数,；,答案,0.5,解得,0.5.,解析,由题图乙可知传送带运行速度为,v,1,10 m/s,，,1,2,3,4,答案,解析,18/37,(3)2 s,内物体机械能降低许,E,及因与传送带摩擦产生内能,Q,.,答案,48 J,48 J,解得,Q,48 J.,解析,小物体抵达传送带,B,端时速度大小,v,2,12 m/s,1,2,3,4,答案,解析,物体重力势能降低了,E,p,mgL,sin,2,10,16,0.6 J,192 J,所以物体机械能降低许,E,48 J,19/37,规律总结,1.,直线运动中多运动过程组合主要是指直线多过程或直线与斜面运动组合问题,.,2.,包括规律：,(1),动力学观点：牛顿运动定律、运动学基本规律；,(2),能量观点：动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律,.,3.,受力分析、运动分析，将物理过程分解成几个简单直线运动过程，分别选择适当规律求解,.,4.,相邻运动过程连接点速度是解题关键,.,20/37,曲线运动中动力学方法和能量观点应用,题型,2,21/37,命题预测,1.(,嘉兴市一中期末,),如图,5,所表示，一质量,m,0.4 kg,滑块,(,可视为质点,),静止于动摩擦因数,0.1,水平轨道上,A,点,.,现对滑块施加一水平外力，使其向右运动，外力功率恒为,P,10 W.,经过一段时间后撤去外力，滑块继续滑行至,B,点后水平飞出，恰好在,C,点沿切线方向进入固定在竖直平面内光滑圆弧形轨道，轨道最低点,D,处装有压力传感器，当滑块抵达传感器上方时，传感器示数为,25.6 N.,已知轨道,AB,长度,L,2.0 m,，半径,OC,和竖直方向夹角,37,，圆弧形轨道半径,R,0.5 m.(,空气阻力可忽,略，重力加速度,g,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),，求：,图,5,1,2,3,4,22/37,1,2,3,4,(1),滑块运动到,C,点时速度,v,C,大小；,答案,5 m/s,解析,滑块运动到,D,点时，,答案,解析,滑块由,C,点运动到,D,点过程，,联立解得,v,C,5 m/s,23/37,1,2,3,4,(2),B,、,C,两点高度差,h,及水平距离,x,；,答案,0.45 m,1.2 m,解析,滑块在,C,点时，速度竖直分量为,v,y,v,C,sin,3 m/s,答案,解析,滑块运动到,B,点时速度为,v,B,v,C,cos,4 m/s,B,、,C,两点间水平距离为,x,v,B,t,y,1.2 m,24/37,1,2,3,4,(3),水平外力作用在滑块上时间,t,.,答案,0.4 s,解析,滑块由,A,点运动到,B,点过程，,答案,解析,25/37,2.,如图,6,所表示，一内壁光滑细管弯成半径为,R,0.4 m,半圆形轨道,CD,，竖直放置，其内径略大于小球直径，水平轨道与竖直半圆形轨道在,C,点连接完好,.,置于水平轨道上弹簧左端与竖直墙壁相连，,B,处为弹簧自然状态,.,将一个质量为,m,0.8 kg,小球放在弹簧右侧后，用力向左侧推小球而压缩弹簧至,A,处，然后将小球由静止释放，小球运动到,C,处后对轨道压力为,F,1,58 N.,水平轨道以,B,处为界，左侧,AB,段长为,x,0.3 m,，与小球动摩擦因数为,0.5,，,右侧,BC,段光滑,.,g,10 m/s,2,，求：,模拟训练,1,2,3,4,图,6,26/37,1,2,3,4,(1),弹簧在压缩时所储存弹性势能；,答案,11.2 J,解析,小球运动到,C,处时，,答案,解析,代入数据解得,v,1,5 m/s,代入解得,E,p,11.2 J,27/37,1,2,3,4,(2),小球运动到轨道最高处,D,点时对轨道压力大小,.,答案,10 N,答案,解析,代入数据解得,v,2,3 m/s,代入数据解得,F,2,10 N,依据牛顿第三定律得，小球对轨道压力大小为,10 N.,28/37,3.(,温州市,9,月选考,),如图,7,所表示是某公园中一项游乐设施，它由弯曲轨道,AB,、竖直圆轨道,BC,以及水平轨道,BD,组成，各轨道平滑连接,.,其中圆轨道,BC,半径,R,2.0 m,，水平轨道,BD,长,L,9.0 m,，,BD,段对小车产生摩擦阻力为车重,0.2,倍，其余部分摩擦不计，,质量为,1.0 kg,小车,(,可视为质点,),从,P,点静止释放，恰好滑过圆轨道最,高点，然后从,D,点飞入水池中，空气,阻力不计，取,g,10 m/s,2,，求：,(1),P,点离水平轨道高度,H,；,答案,5 m,图,7,1,2,3,4,答案,解析,29/37,解析,小车恰好滑过圆轨道最高点,C,，在圆轨道最高点,C,对小车受力分析有：,1,2,3,4,小车由,P,运动到,C,由动能定理可得,联立解得,H,5 m.,30/37,(2),小车运动到圆轨道最低点时对轨道压力；,答案,60 N,，方向竖直向下,由以上两式可得,F,N,60 N,据牛顿第三定律可知小车运动到圆轨道最低点时对轨道压力为,60 N,，方向竖直向下,.,解析,小车由,P,运动到,B,点，由动能定理得：,在,B,点对小车：,1,2,3,4,答案,解析,31/37,(3),在水池中放入安全气垫,MN,(,气垫厚度不计,),，气垫上表面到水平轨道,BD,竖直高度,h,3.2 m,，气垫左右两端,M,、,N,到,D,点水平距离分别为,5.6 m,，,8.0 m,，要使小车能安全落到气垫上，则小车释放点距水平轨道高度,H,应满足什么条件？,答案,5 m,H,6.8 m,1,2,3,4,答案,解析,32/37,解析,小车从,D,点飞出后做平抛运动，,因为,5.6 m,x,8.0 m,，,代入以上两式可得,7 m/s,v,D,10 m/s,，,从小车释放点至,D,点由动能定理得,代入,v,D,，得到,4.25 m,H,6.8 m,若使小车能经过,C,点，需要,H,5 m,综上：,5 m,H,6.8 m.,1,2,3,4,33/37,4.,如图,8,所表示，,AB,(,光滑,),与,CD,(,粗糙,),为两个对称斜面，斜面倾角均为,，其上部都足够长，下部分别与一个光滑圆弧面,BEC,两端相切，一个物体在离切点,B,高度为,H,处，以初速度,v,0,沿斜面向下运动，物体与,CD,斜面动摩擦因数为,.,(1),物体首次抵达,C,点速度大小；,1,2,3,4,图,8,答案,看法析,答案,解析,34/37,(2),物体沿斜面,CD,上升最大高度,h,和时间,t,；,1,2,3,4,答案,看法析,答案,解析,解析,物体沿,CD,上升加速度大小,a,g,sin,g,cos,35/37,(3),请描述物体从静止开始下滑整个运动情况，并简明说明理由,.,答案,看法析,解析,情况一：,物体滑上,CD,斜面并匀减速上升最终静止在,CD,斜面某处,.,理由是物体与,CD,斜面动摩擦因数较大,.,情况二：,物体在轨道上做往复运动，在斜面上做匀变速直线运动，最大高度逐步降低，最终在,BEC,圆弧内做周期性往复运动,.,理由是物体与,CD,斜面动摩擦因数较小，在,CD,斜面上克服摩擦力做功，机械能降低，在,BEC,圆弧内只有重力做功，机械能守恒,.,1,2,3,4,答案,解析,36/37,规律总结,1.,曲线运动中动力学和能量观点综合问题，主要是直线运动、平抛运动、圆周运动三种运动中二者或三者组合问题,.,2.,对物体进行受力分析、运动分析、能量分析，初步了解运动全过程，构建大致运动图景,.,3.,若多过程问题，将全过程分解，寻找子过程间联络和解题方法,.,37/37,