2020版物理高考(鲁科版)复习名师精编讲义：第四章机械能从教材走向高考Word版含答案

1、名校名 推荐高考热点 应用动能定理和机械能守恒定律解决力学综合问题【教材原题】 鲁科版必修 2p854t【迁移深化 2】改变条件和情境2.(2016 全国卷 ，25)轻质弹簧原长为教材图 426 是一种叫做“翻滚过山2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为 5m 的物体由静止释放，当弹车”的娱乐设施。载有乘客的列车从簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将轨道的高处沿轨道自由滚下，由重力该弹簧水平放置，一端固定在a 点，另一势能转化而来的动能使过山车能够冲端与物块 p 接触但不连接。 ab 是长度为过一个竖直方向的圆形轨道。设圆形5l 的水平轨道， b 端与半径为 l 的光滑半轨道的半径

2、r13 m，如果有一单节圆轨道 bcd 相切，半圆的直径bd 竖直，车厢的过山车 (可以视为质点 )从高处如图 2 所示。物块 p 与 ab 间的动摩擦因滚下，不考虑摩擦和空气阻力，要使数 0.5。用外力推动物块p，将弹簧压过山车能沿轨道通过圆弧的最高点，缩至长度 l，然后放开 p 开始沿轨道运动，过山车开始滚下的位置至少应该比圆重力加速度大小为g。弧的最高点高出多少？(1)若 p 的质量为 m，求 p 到达 b 点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到ab上的位置与 b 点之间的距离；(2)若 p 能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求 p 的质量的取值范围。图 4 26 游乐场的过山车图 2

3、【迁移深化 1】改变获得速度【迁移深化 3】改变条件和情境的方法1名校名 推荐3.(2018 全国卷 ，25)如图 3，在竖直平面1.如图 1 所示，在竖直面内有一光滑水平直轨道与半径为r0.25 m 的光滑半圆形轨道在半圆的一个端点b 相切，半圆轨道的另一端点为c。在直轨道上距 b 为 s(m)的 a 点，有一可看作质点、质量为m 0.1 kg 的小物块处于静止状态。现用水平恒力将小物块推到 b 处后撤去恒力，小物块沿半圆轨道运动到 c 处后，恰好落回到水平面上的 a 点，取 g10 m/s2。求：图 1(1)水平恒力对小物块做功wf 与 s 的关系式；(2)水平恒力做功的最小值。内，一半径

4、为 r 的光滑圆弧轨道 abc 和水平轨道 pa 在 a 点相切，bc 为圆弧轨道的直径，o 为圆心，oa 和 ob 之间的夹角为3，sin 5。一质量为 m 的小球沿水平轨道向右运动，经 a 点沿圆弧轨道通过 c 点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用。 已知小球在 c 点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为 g。求图 3(1)水平恒力的大小和小球到达c 点时速度的大小；(2)小球到达 a 点时动量的大小；(3)小球从 c 点落至水平轨道所用的时间。参考答案【教材原题】解析设过山车总质量为m，从高度 h 处

5、开始下滑，恰能以 v 过圆周轨道最高点。2v在圆轨道最高点时，恰好由重力提供向心力，有mgmr12在运动过程中机械能守恒，则有mgh 2mv联立计算得出 h0.5r0.513 m6.5 m。答案6.5 m【迁移深化】1.解析小物块从 c 到 a 的运动是平抛运动。2名校名 推荐(1)设小球在 c 处的速度为 vc，则由 c 到 a 有12svct，y2r 2gt 。2 gs2由以上两式得 vc 4r。12小球从 a 到 c 有 wf2mgr2mvc，s22解得 wfmg(2r8r)(0.5s 0.5) j。(2)当 wf 最小时，物块刚好能够通过c 点，2mvc此时 mg r 。2由 c 到

6、a 仍做平抛运动，所以v2c gs4r仍成立。由以上两式得s 2r。代入公式可求得恒力做功的最小值为wfmin (0.50.540.252) j 0.625 j。答案(1)(0.5x20.5) j(2)0.625 j2.解析(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l 时，质量为 5m 的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律知， 弹簧长度为 l 时的弹性势能为 ep 5mgl设 p 到达 b 点时的速度大小为 vb，由能量守恒定律得12epmv bmg(5l l)2联立 式，并代入题给数据得vb 6gl若 p 能沿圆轨道运动到 d 点，其到达 d 点时的向心力不能小

7、于重力，即p 此时的速度大小 v 应满足mv2 mg 0l设 p 滑到 d 点时的速度为 vd ，由机械能守恒定律得1212mvbmvd mg2l22联立 式得 vd 2glvd 满足式要求，故p 能运动到 d 点，并从 d 点以速度 vd 水平射出。设 p 落3名校名 推荐回到轨道 ab 所需的时间为 t，由运动学公式得122l 2gtp 落回到 ab 上的位置与 b 点之间的距离为 svdt联立 式得s22l(2)设 p 的质量为 m，为使 p 能滑上圆轨道，它到达b 点时的速度不能小于零。由 式可知5mgl mg4l要使 p 仍能沿圆轨道滑回， p 在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中

8、点c。由机械能守恒定律有1211mvbmgl21212ep2mvbmg4l11 12联立 式得55133mm2m5 5答案 (1) 6gl 2 2l (2)3mm2m3.解析(1)设水平恒力的大小为f0，小球到达 c 点时所受合力的大小为f。由力的合成法则有f0tan mg222f(mg)f0设小球到达 c 点时的速度大小为 v，由牛顿第二定律得2vfmr由 式和题给数据得3f0 mg45grv 24名校名 推荐(2)设小球到达 a 点的速度大小为v1，作 cdpa，交 pa 于 d 点，由几何关系得darsin cdr(1 cos )由动能定理有 mgcd f 121 20da2mv2mv1由 式和题给数据得，小球在a 点的动量大小为pmv1 m 23gr2(3)小球离开 c 点后在竖直方向上做初速度不为零