2020版高考物理二輪復習 第一部分 專題復習訓練 2-6 力學三大觀點的應用真題對點練(含解析)

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1、力學三大觀點的應用1(2017年高考課標全國卷)如圖2613所示,兩個滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA1 kg和mB5 kg,放在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為10.5;木板的質(zhì)量為m4 kg,與地面間的動摩擦因數(shù)為20.1.某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動,初速度大小均為v03 m/s.A、B相遇時,A與木板恰好相對靜止設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度大小g10 m/s2.求: 圖2613(1)B與木板相對靜止時,木板的速度;(2)A、B開始運動時,兩者之間的距離. 解:(1)滑塊A和B在木板上滑動時,木板也在地面上滑動設A、B與木板間的摩擦力的大小分別為f1、

2、f2,木板與地面間的摩擦力的大小為f3,A、B、木板相對于地面的加速度大小分別是aA、aB和a1,在物塊B與木板達到共同速度前有:f11mAgf21mBgf32(mAmBm)g由牛頓第二定律得f1mAaAf2mBaBf2f1f3ma1設在t1時刻,B與木板達到共同速度,設大小為v1.由運動學公式有v1v0aBt1v1a1t1聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)解得:v11 m/s(2)在t1時間間隔內(nèi),B相對于地面移動的距離sBv0t1aBt12設在B與木板達到共同速度v1后,木板的加速度大小為a2,對于B與木板組成的體系,由牛頓第二定律有:f1f3(mBm)a2由式知,aAaB;再由可知,B與木板達到共同速度時

3、,A的速度大小也為v1,但運動方向與木板相反由題意知,A和B相遇時,A與木板的速度相同,設其大小為v2.設A的速度從v1變到v2所用時間為t2,根據(jù)運動學公式,對木板有v2v1a2t2對A有v2v1aAt2在t2時間間隔內(nèi),B(以及木板)相對地面移動的距離為s1v1t2a2t22在(t1t2)時間間隔內(nèi),A相對地面移動的距離為sAv0(t1t2)aA(t1t2)2A和B相遇時,A與木板的速度也恰好相同因此A和B開始運動時,兩者之間的距離為s0sAs1sB聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)得s01.9 m.2(2019年高考課標全國卷)豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接,小物塊

4、B靜止于水平軌道的最左端,如圖2614(a)所示t0時刻,小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑,一段時間后與B發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短);當A返回到傾斜軌道上的P點(圖中未標出)時,速度減為0,此時對其施加一外力,使其在傾斜軌道上保持靜止物塊A運動的vt圖象如圖2614(b)所示,圖中的v1和t1均為未知量已知A的質(zhì)量為m,初始時A與B的高度差為H,重力加速度大小為g,不計空氣阻力圖2614(1)求物塊B的質(zhì)量;(2)在圖(b)所描述的整個運動過程中,求物塊A克服摩擦力所做的功;(3)已知兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均相等在物塊B停止運動后,改變物塊與軌道間的動摩擦因數(shù),然后將A從P點釋放,一段

5、時間后A剛好能與B再次碰上求改變前后動摩擦因數(shù)的比值解:(1)設物塊A和物塊B發(fā)生碰撞后一瞬間的速度分別為vA、vB,彈性碰撞瞬間,動量守恒,機械能守恒,即:mv1mvAmBvBmv12mvA2mBvB2聯(lián)立方程解得:vAv1;vBv1根據(jù)vt圖象可知,vAv1解得:mB3m(2)設斜面的傾角為,根據(jù)牛頓第二定律得當物塊A沿斜面下滑時:mgsinfma1,由vt圖象知:a1當物體A沿斜面上滑時:mgsinfma2,由vt圖象知:a2解得:fmgsin;又因下滑位移x1v1t1則碰后A反彈,沿斜面上滑的最大位移為:x20.4t10.1v1t1其中h為P點離水平面得高度,即hH解得x2故在圖(b)

6、描述的整個過程中,物塊A克服摩擦力做的總功為:Wff(x1x2)mgsin()mgH(3)設物塊B在水平面上最遠的滑行距離為S,設原來的摩擦因數(shù)為則以A和B組成的系統(tǒng),根據(jù)能量守恒定律有:mg(Hh)mgmBgS設改變后的摩擦因數(shù)為,然后將A從P點釋放,A恰好能與B再次碰上,即A恰好滑到物塊B位置時,速度減為零,以A為研究對象,根據(jù)能量守恒定律得:mghmgmgS又據(jù)(2)的結(jié)論可知:WfmgHmg,得:tan9聯(lián)立解得,改變前與改變后的動摩擦因數(shù)之比為.3(2019年高考課標全國卷)一質(zhì)量為m2 000 kg的汽車以某一速度在平直公路上勻速行駛行駛過程中,司機突然發(fā)現(xiàn)前方100 m處有一警示

7、牌立即剎車剎車過程中,汽車所受阻力大小隨時間變化可簡化為圖2615(a)中的圖線圖(a)中,0t1時間段為從司機發(fā)現(xiàn)警示牌到采取措施的反應時間(這段時間內(nèi)汽車所受阻力已忽略,汽車仍保持勻速行駛),t10.8 s;t1t2時間段為剎車系統(tǒng)的啟動時間,t21.3 s;從t2時刻開始汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作,直至汽車停止,已知從t2時刻開始,汽車第1 s內(nèi)的位移為24 m,第4 s內(nèi)的位移為1 m.圖2615(1)在圖2615(b)中定性畫出從司機發(fā)現(xiàn)警示牌到剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作后汽車運動的vt圖線;(2)求t2時刻汽車的速度大小及此后的加速度大?。?3)求剎車前汽車勻速行駛時的速度大小及t1t2時間內(nèi)汽

8、車克服阻力做的功;從司機發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止,汽車行駛的距離約為多少(以t1t2時間段始末速度的算術平均值替代這段時間內(nèi)汽車的平均速度)?解:(1)vt圖象如圖2616所示圖2616(2)設剎車前汽車勻速行駛時的速度大小為v1,則t1時刻的速度也為v1,t2時刻的速度為v2.在t2時刻后汽車做勻減速運動,設其加速度大小為a.取t1 s設汽車在t2(n1)tt2nt內(nèi)位移為Sn,n1,2,3若汽車在t23tt24t時間內(nèi)未停止,設它在t23t時刻的速度為v3,在t24t時刻的速度為v4,由運動學有s1s43a(t)2s1v2ta(t)2v4v24at聯(lián)立式,代入已知數(shù)據(jù)解得v4 m/s這說明在t

9、24t時刻前,汽車已經(jīng)停止因此,式不成立由于在t23tt24t內(nèi)汽車停止,由運動學公式v3v23at2as4v32聯(lián)立,代入已知數(shù)據(jù)解得a8 m/s2,v228 m/s或者a m/s2,v229.76 m/s當v229.76 m/s時,v30舍掉,a8 m/s2,v228 m/s(3)設汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作時,汽車所受阻力的大小為f1,由牛頓定律有:f1ma在t1t2時間內(nèi),阻力對汽車沖量的大小為:If1(t2t1)由動量定理有:Imv1mv2由動量定理,在t1t2時間內(nèi),汽車克服阻力做的功為:Wmv12mv22聯(lián)立式,代入已知數(shù)據(jù)解得v130 m/sW1.16105 J從司機發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止,汽車行駛的距離s約為sv1t1(v1v2)(t2t1)聯(lián)立,代入已知數(shù)據(jù)解得s87.5 m- 7 -

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