2019年高考物理二轮复习十大热门考点专项突破专题04力学三大观点的应用练习.doc
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1、1专题 04 力学三大观点的应用力学问题力要清,力的三种时空效应更要清即力的瞬时效应产生加速度,是速度变化的原因;力的时间积累效应产生冲量,是动量变化的原因;力的空间位移积累做功,是动能变化的原因力的三种时空效应是开启力学问题、力电问题、乃至整个高中物理问题的三把金钥匙解力学题一定要牢记力学的三大观点,即力的观点(牛顿第二定律),能量的观点(动能定理、能量守恒定律),动量的观点(动量定理、动量守恒定律),这必将是 2019 高考重点考查的主干知识解决力学问题的三个基本观点(1)力的观点:主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合,常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题(2)动量的观点:主要应用动
2、量定理或动量守恒定律求解,常涉及物体的受力和时间问题,以及相互作用物体的问题(3)能量的观点:在涉及单个物体的受力和位移问题时,常用动能定理分析;在涉及系统内能量的转化问题时,常用能量守恒定律例 1、 (2018 洛阳一练)如图所示,A、B 质量均为 m,叠放在轻质弹簧上(弹簧下端固定于地面上),对 A施加一竖直向下、大小为 F(F2 mg)的力,将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于平衡状态,现突然撤去力 F,设两物体向上运动过程中 A、B 间的相互作用力大小为 FN,则关于 FN的说法正确的是(重力加速度为 g)( )热点分析经典例题2A刚撤去外力 F 时, FN 2mgB弹
3、簧弹力等于 F 时, FNC两物体 A、B 的速度最大时, FN2 mgD弹簧恢复原长时, FN mg【参考答案】B弹簧恢复原长时,两物块 AB 只受重力向上运动, FN0,选项 D 错误。【知识归纳】弹簧的弹力与弹簧形变量成正比,弹簧弹力不能发生突变。当弹簧受到压缩或拉伸后,若形变量还没有来得及变化,则弹簧弹力不变。例 2.(2018临沂检测)如图所示,在倾角为 30的光滑斜面上,物块 A、 B 质量分别为 m 和 2m。物块A 静止在轻弹簧上面,物块 B 用细线与斜面顶端相连, A、 B 紧挨在一起但 A、 B 之间无弹力。已知重力加速度为 g,某时刻把细线剪断,当细线剪断瞬间,下列说法正
4、确的是( )A物块 A 的加速度为 0 B物块 A 的加速度为g3C物块 B 的加速度为 0 D物块 B 的加速度为g23【参考答案】B例 3(2016 年山东省济南联考)静止在水平面上的 A、B 两个物体通过一根拉直的轻绳相连,如图所示,轻绳长 L=1m,承受的最大拉力为 8N,A 的质量 m1=2kg,B 的质量 m2=8kg,A、B 与水平面间的动摩擦因数0.2,现用一逐渐增大的水平力作用在 B 上,使 A、B 向右运动,当 F 增大到某一值时,轻绳刚好被拉断(g=10m/s 2)(1)求绳刚被拉断时 F 的大小(2)若绳刚被拉断时,A、B 的速度为 2m/s,保持此时的 F 大小不变,
5、当 A 的速度恰好减小为 0 时,A、B间的距离为多少?【参照答案】(1)40N (2)3.5m 【名师解析】(1) 设绳刚要被拉断时产生的拉力为 T,根据牛顿第二定律,对 A 物体有T m 1g m1a 1 分代入数值得 a 2 m/s 2 1 分对 A、B 整体F (m1 m2)g ( m1 m2)a 1 分代入数值得 F 40 N 1 分4A 的位移为 x1,则 x1 1 m 1 分v22a1B 的位移为 x2,则 x2 vt a2t2 3.5 m 1 分12A 刚静止时,A、B 间距离为 x x2 L x13.5 m 1 分例 4(2018 开封质检)某实验小组设计了一个模型火箭,由测
6、力计测得其重力为 G。通过测量计算此火箭发射时刻提供大小为 F=2G 的恒定推力,且持续时间为 t。随后小明又对设计方案进行了改进,采用二级推进的方式,即当火箭飞行经过 t/2 时,火箭丢弃一半的质量,剩余 t/2 时间,火箭推动剩余的一半继续飞行。若采用原来的方法火箭可上升的高度为 H,则采用改进后方案火箭最高可上升的高度为(重力加速度取 g,不考虑燃料消耗引起的质量变化)A1.5 H B2 H C2.75 H D3.25 H【参考答案】C【名师解析】原方案,加速上升过程,由牛顿运动定律, F-G=ma,解得 a=g;加速上升高度h1= 2at2= gt2,t 时刻向上的速度 v=at=gt
7、,失去推力后,做竖直上抛运动,上升高度5例 5(2018 洛阳一模)如图所示,某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角 60,使飞行器恰恰与水平方向成 30角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间 t 后,将动力的方向沿逆时针旋转 60同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,下列说法中正确的是( )A加速时动力的大小等于 mgB加速时加速度的大小为 gC减速时动力的大小等于 23mgD减速飞行时间 t 后速度为零【参考答案】BC【命题意图】本题考查力的合成、牛顿运动定律及其相关的知识点。【名师解析】画出使飞行器恰恰
8、与水平方向成 30角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力矢量图,如图 1 所示,由 2mgcos30=F,可得加速时动力的大小等于 F= 3mg,选项 A 错误;动力 F 与飞船重力mg 的合力等于 mg,所以飞船加速时加速度的大小为 g,选项 B 正确;画6图 1 图 2例 6(黑龙江省大庆实验中学 2016 届高三考前得分训练(四)理科综合物理试题)如图所示,虚线圆的半径为 R, AC 为光滑竖直轩,AB 与 BC 构成直角的 L 形轨道,小球与 AB、BC, 轨道间的动摩擦因数均为,ABC 三点正好是圆上三点, 而 AC 正好为该圆的直径,AB 与 AC 的夹角为 ,如果套在 AC 杆上的
9、小球自 A 点静止释放,分别沿 ABC 轨道和 AC 直轨道运动,忽略小球滑过 B 处时能量损耗. 求: (1)小球在 AB 轨道上运动的加速度;7(2)小球沿 ABC 轨道运动到达 C 点时的速率;(3)若 AB、BC、AC 轨道均光滑,如果沿 ABC 轨道运动到达 C 点的时间与沿 AC 直轨道运动到达 C 点的时间之比为 5:3, 求 角的正切值。【参考答案】 (1) cosinag(2) sin2CvgR(3)2.4(3)设小球沿 AC 直导轨做自由落体运动,运动时间为 t,则有:21Rgt解得 t轨道均光滑,小球由 A 到 B 机械能守恒,设 B 点的速度为 vB,则 221cosB
10、mgRmv解得 2cosBvgR且依等时圆,t AB=t5433BCttg以后沿 BC 直导轨运动的加速度 sina,且 2sinBCR故 212sinBCBRvtt代入数据解得: a.45考点:牛顿第二定律的综合应用。例 7(2016 衡水万卷理综模拟 1)如图所示,一长绝缘木板靠在光滑竖直墙面上,质量为 m木板右下方有一质量为 2m、电荷量为+q 的小滑块,滑块与木板间的动摩擦因数为 ,木板与滑块处在场强大小为8E=4mg/q 的匀强电场中,电场方向水平向左,若电动机通过一根绝缘细绳拉动滑块,使之匀加速向上移动,当滑块与木板分离时,滑块的速度大小为 v此过程中电动机对滑块做的功为 W (重
11、力加速度为 g) (1)求滑块向上移动的加速度大小;(2)写出从滑块开始运动到与木板分离的过程中木板增加的机械能随时间变化的函数关系式(2)对长木板由牛顿第二定律得 F 一 mg=ma摩擦力对木板做功为 W=Fx ,x= ,21at,根据功能关系木板增加的机械能等于摩擦力所做的功,即E=W由以上各式解得E=2(4 一 1)m 2gt 答:(1)滑块向上移动的加速度大小为20()mvW;(2)从滑块开始运动到与木板分离的过程中木板增加的机械能随时间变化的函数关系式为E=2(4 一91)m 2gt例 8 (2018 名校模拟)如图所示,质量为 m 的足球静止在地面 1 的位置,被踢出后落到地面 3
12、 的位置。在空中达到最高点 2 的高度为 h,速度为 v,已知重力加速度为 g。下列说法正确的是( )A. 运动员对足球做的功为 mgh+ mv2B. 足球落到 3 位置时的动能为 mghC. 足球刚离开 1 位置时的动能大于 mgh+ mv2D. 足球在 2 位置时的机械能等于其在 3 位置时的动能【参考答案】从 1 位置到 2 位置,由动能定理得: -Ek1=-mgh-Wf,得足球刚离开 1 位置时的动能为:Ek1=mgh+ mv2+Wf mgh+ mv2,故 C 正确。由于有空气阻力做负功,所以足球的机械能不断减少,所以足球在 2 位置时的机械能大于其在 3 位置时的动能,故 D 错误。
13、例 9(2016山东师大附中高三一模)如图所示,质量为 M,长度为 L 的小车静止的在光滑的水平面上,质量为 m 的小物块,放在小车的最左端,现用一水平恒力 F 作用在小物块上,小物块与小车之间的摩擦力为f,经过一段时间小车运动的位移为 x,小物块刚好滑到小车的右端,则下列说法中正确的是( )A此时物块的动能为 F(x L)B此时小车的动能为 fx10C这一过程中,物块和小车增加的机械能为 Fx fLD这一过程中,因摩擦而产生的热量为 fL【参考答案】BD 例 10(2018 四川四市二诊)如图所示,在倾角 37的光滑斜面上用装置 T 锁定轨道 ABCDAB 为平行于斜面的粗糙直轨道,CD 为
14、光滑的四分之一圆孤轨道,AB 与 CD 在 C 点相切,质量 m0.5kg 的小物块(可视为质点)从轨道的 A 端由静止释放,到达 D 点后又沿轨道返回到直轨道 AB 中点时速度为零已知直轨道 AB 长 L1m,轨道总质量 M0.1kg,重力加速度 g10m/s 2,sin370.6,cos370.8。(1)求小物块与直轨道的动摩擦因数;(2)求小物块对圆弧轨道的最大压力;( 3) 若 小 物 块 第 一 次 返 回 C 点 时 , 解 除 轨 道 锁 定 , 求 从 此 时 起 到 小 物 块 与 轨 道 速 度 相 同 时 所 用 的 时 间 。【 名 师 解 析 】 (1)小物块在从 A
15、BDC直轨 AB 中点的过程中,根据能量守恒cos)2(sin2LmggL(2 分)解得: 0.25(1 分)11RmvgFp2(2 分)FF(1 分)解得:F9N(1 分)(3)设小物块第一次返回 C 点时,速度为 vC,解除轨道锁定后,小物体的加速度沿斜面向下,大小为 1,轨道的加速度沿斜面向上,大小为 2从此时起到小物块与轨道共速时所用的时间为 t,则21cossinCmgLm(2 分)m 1mgsin mgcos (2 分)M 2mgcos Mgsin (2 分)vC 1t 2t (2 分)解得:v C2 m/s, 18m/s 2, 24m/s 2t 6(2 分)例 11高空坠物极易对
16、行人造成伤害。若一个 50 g 的鸡蛋从一居民楼的 25 层坠下,与地面的撞击时间约为 2 ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为( )A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N【来源】2018 年普通高等学校招生全国统一考试物理(全国 II 卷)【答案】 C12由动量定理可知: ,解得: ,根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为 103 N,故 C 正确故选 C点睛:利用动能定理求出落地时的速度,然后借助于动量定理求出地面的接触力例 12、【2017天津卷】“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面
17、内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是A摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B在最高点,乘客重力大于座椅对他的支持力C摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】B【考点定位】机械能,向心力,冲量和动量定理,瞬时功率13【名师点睛】本题的难点在于对动量定理的理解,是“物体所受合力的冲量等于动量的变化” ,而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化” 。例 13【2017新课标卷】一 质 量 为 2 kg 的 物 块 在 合 外 力 F 的 作 用 下 从 静 止 开 始 沿 直 线 运 动 。 F 随 时 间 t变 化 的 图 线 如 图 所
18、示 , 则A t=1 s 时物块的速率为 1 m/sB t=2 s 时物块的动量大小为 4 kgm/sC t=3 s 时物块的动量大小为 5 kgm/sD t=4 s 时物块的速度为零【答案】AB【考点定位】动量定理【名师点睛】求变力的冲量是动量定理应用的重点,也是难点。 Ft 图线与时间轴所围面积表示冲量。例 14 如图所示,内壁粗糙、半径 R0.4 m 的四分之一圆弧轨道 AB 在最低点 B 与光滑水平轨道 BC 相切质量 m20.2 kg 的小球 b 左端连接一轻质弹簧,静止在光滑水平轨道上,另一质量 m10.2 kg 的小球 a 自圆弧轨道顶端由静止释放,运动到圆弧轨道最低点 B 时对
19、轨道的压力为小球 a 重力的 2 倍忽略空气阻力,重力加速度 g10 m/s 2.求:(1)小球 a 由 A 点运动到 B 点的过程中,摩擦力做的功 Wf;(2)小球 a 通过弹簧与小球 b 相互作用的过程中,弹簧的最大弹性势能 Ep;(3)小球 a 通过弹簧与小球 b 相互作用的整个过程中,弹簧对小球 b 的冲量 I 的大小解析 (1)小球由静止释放到最低点 B 的过程中,根据动能定理得: m1gR Wf m1v ,12 2114小球在最低点 B,根据牛顿第二定律得: FN m1g ,m1v21R联立可得: Wf0.4 J.(3)小球 a 与小球 b 通过弹簧相互作用的整个过程中, a 球最
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