【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7

1、【 2019 最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二 能量与动量 提升训练 71. 图中给出一段“ S”形单行盘山公路的示意图 , 弯道 1、弯道 2 可看作两个不同水平面上的圆弧 , 圆心分别为 O1,O2,弯道中心线半径分别为 r1=10 m,r2=20 m, 弯道 2 比弯道 1 高 h=12 m, 有一直道与两弯道圆弧相切。质量m=1 200 kg 的汽车通过弯道时做匀速圆周运动 , 路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的 1.25 倍, 行驶时要求汽车不打滑。 (sin 37 °=0.6,sin 53°=0.8)(1) 求汽车沿弯道 1 中心线行驶时的

2、最大速度 v1;(2) 汽车以 v1 进入直道 , 以 P=30 kW的恒定功率直线行驶了 t=8.0 s, 进入弯道 2, 此时速度恰为通过弯道 2 中心线的最大速度 , 求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功 ;(3) 汽车从弯道 1 的 A 点进入 , 从同一直径上的 B 点驶离 , 有经验的司机会利用路面宽度 , 用最短时间匀速安全通过弯道 , 设路宽 d=10 m, 求此最短时间(A、B两点都在轨道的中心线上 , 计算时视汽车为质点 ) 。2.(2017 浙江金华十校期末 ) 金华某商场门口根据金华“双龙”元素设计了一个精美的喷泉雕塑 , 两条龙喷出的水恰好相互衔接 ( 不碰撞 ) 形

3、成一个“”字形。某学习小组为了研究喷泉的运行原理 , 将喷泉简化成如图所示的模型 , 两个龙可以看成两个相同对称圆的一部分 ( 近似看成在同一平面内),E 、 B两点为圆的最高点。抽水机 M使水获得一定的初速度后沿ABCDEFG运动 , 水在 C、F 两处恰好沿切线进入管道 , 最后回到池中。圆半径为 R=1 m,角度 =53°, 忽略一切摩擦。 (g 取 10 m/s2,sin53°=0.8,cos 53 °=0.6) 求 :(1) 水从 B 点喷出的速度多大 ?(2) 取 B 处一质量为 m=0.1 kg 的一小段水 , 管道对这一小段水的作用力多大?方向如何

4、 ?欢迎下载。(3) 若管道 B 处横截面积为 S=4 cm2,则抽水机 M的输出功率是多少 ?( 水密度 =1×103 kg/m3)3. 如图甲所示为一景区游乐滑道 , 游客坐在坐垫上沿着花岗岩滑道下滑 , 他可依靠手、脚与侧壁间的摩擦来控制下滑速度。滑道简化图如乙所示, 滑道由 AB、BC、CD三段组成 , 各段之间平滑连接。 AB段和 CD段与水平面夹角为 1, 竖直距离均为 h0,BC 段与水平面夹角为 2, 竖直距离为 h0。一质量为 m的游客从 A点由静止开始下滑 , 到达底端 D点时的安全速度不得大于 , 已知 sin 1=、sin 2=, 坐垫与滑道底面间摩擦及空气阻

5、力均不计 , 若未使用坐垫 , 游客与滑道底面间的摩擦力大小 Ff 恒为重力的 , 运动过程中游客始终不离开滑道 , 问:(1) 游客使用坐垫自由下滑 ( 即与侧壁间无摩擦 ), 则游客在 BC段增加的动能 Ek 多大 ?(2) 若游客未使用坐垫且与侧壁间无摩擦下滑 , 则游客到达 D 点时是否安全 ?(3) 若游客使用坐垫下滑 , 则克服侧壁摩擦力做功的最小值是多少 ?4. 某电视台拟推出一个水上娱乐节目 , 体验者乘坐滑水车运动过程可以简化为如下模型。如图所示 , 滑水车从倾角为 =53°的长直轨道 AC上的 B点由静止开始下滑 , 到达 C点后进入弧形的涉水轨道 CDEF,其中

6、 CDE是半径为 R=5 m,圆心角为 106°的圆弧 ,EF 为半径为 R=5 m,圆心角为 53°的圆弧 , 此时滑水车刚好能到达 F 点。已知滑水车与体验者的总质量为 60 kg,B 点到 C点的距离为 L0=4 m, 滑水车与轨道 AC间存在摩擦 , 涉水轨道CDEF可视为光滑轨道 , 不计滑水车受到的其他阻力作用 , 则:(1) 求滑水车经过 CDE轨道时对 D点的压力大小 ;(2) 求滑水车与轨道 AC间的动摩擦因数 ;(3) 若要使得滑水车能在 F 点水平抛出 , 求滑水车在 AC上的释放点 B' 到 C的距离 L' 的范围。5. 如图所示 ,

7、 是某兴趣小组通过弹射器研究弹性势能的实验装置。半径为R的光滑半圆管道 ( 管道内径远小于 R)竖直固定于水平面上 , 管道最低点 B 恰与粗糙水平面相切 , 弹射器固定于水平面上。某次实验过程中 , 一个可看作质点的质量为 m的小物块 , 将弹簧压缩至 A 处, 已知 A、B相距为 L。弹【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7射器将小物块由静止开始弹出 , 小物块沿圆管道恰好到达最髙点 C。已知小物块与水平面间的动摩擦因素为 , 重力加速度为 g, 求:(1) 小物块到达 B 点时的速度 vB 及小物块在管道最低点 B 处受到的支持力 ;(2) 小

8、物块在 AB段克服摩擦力所做的功 ;(3) 弹射器释放的弹性势能 Ep。6.(2018 年 3 月台州质量评估 ) 如图所示为某水上乐园急速滑道的简化示意图 , 内壁光滑的水平半圆形管道 BC分别与倾角 =37°的倾斜管道 AB 和水平直管道 CD中顺滑连接 , 管道 AB的 A 端离管道 BC所在平面的高度 h1=6 m, 管道 BC的直径 d=10 m, 离水面 EF 的高 h2=1.8 m。质量 m=60 kg 的游客 ( 可视为质点 ), 从 A 端静止滑下 , 游客与管道 AB的动摩擦因数1=0.125, 与管道 CD的动摩擦因数 2=0.5, 整个运动过程空气阻力不计。

9、(sin 37 °=0.6,cos 37 ° =0.8)(1) 求游客经过 B 点时的速度大小 ;(2) 求游客受到 BC管道的作用力大小 ;(3) 要使游客落到水中且落水的速度不超过8 m/s, 求管道 CD的长度。7. 如图所示 , 所有轨道均光滑 , 轨道 AB与水平面的夹角为 =37°,A 点距水平轨道的高度为 H=1.8 m。一无动力小滑车质量为 m=1.0 kg, 从 A 点沿轨道由静止滑下 , 经过水平轨道 BC再滑入圆形轨道内侧 , 圆形轨道半径 R=0.5 m, 通过圆形轨道最高点 D然后从水平轨道 E 点飞出 ,E 点右侧有一壕沟 ,E 、F

10、两点的竖直高度差 h=1.25 m, 水平距离 s=2.6 m 。不计小滑车通过 B 点时的能量损失 , 小滑车在运动全过程中可视为质点 ,g 取 10 m/s2,sin 37 °=0.6,cos 37 °=0.8, 求 :(1) 小滑车从 A 滑到 B 所经历的时间 ;(2) 在圆形轨道最高点 D处小滑车对轨道的压力大小 ;(3) 要使小滑车既能安全通过圆形轨道又不掉进壕沟 , 则小滑车至少应从离水平轨道多高的地方由静止滑下。3/153/158. 低碳环保绿色出行的理念逐渐深入人心 , 而纯电动汽车是时下相对较环保的汽车。为宣传“低碳环保”健康生活理念 , 某次志愿者举行

11、玩具电动小汽车的表演。如图所示 , 质量 m=2 kg 的小汽车以 v0=4 m/s 的初速度从水平轨道 A 处出发 , 沿平直轨道 AC运动 , 到达 C点时关闭发动机 , 进入半径R=1.8 m 圆轨道 , 恰能做完整的圆周运动后又进入CE水平轨道向右运动 ,直至停下。已知小汽车与水平面的摩擦阻力恒为重力的,AB 段运动过程中风力较大 , 可简化为受 0.8 N 的水平向左的作用力 , 过 B 点后小汽车所受空气作用力均忽略不计。圆轨道可视作光滑。已知AB段长度 x1=3 m,BC 段长度 x2=2 m,CE 段足够长。小汽车自身长度可忽略。求:(1) 要使小汽车完成上述运动 ,AC 段电

12、动机至少提供多少能量 ?(2) 若 CE阶段启用动力回收系统 , 把机械能转化为电能 , 回收效率为 30%,则该段小汽车还能滑行多远?9.(2018 年 5 月温州十五校联合体高二期中联考) 如图所示 , 轻弹簧一端与墙相连 , 质量为 4 kg 的木块沿水平面以4 m/s 的速度向左运动并压缩弹簧,木块离开弹簧时的动能为 28.8 J, 离开弹簧后又运动了 3.6 m,g 取 10 m/s2, 求:(1) 木块与水平面间的动摩擦因数 ;(2) 弹簧在被压缩过程中的最大弹性势能 ;(3) 另一木块以 2 m/s 的速度压缩弹簧 , 弹簧在被压缩过程中的最大弹性势能与前面相同 , 则木块的质量

13、为多少 ?10. 如图所示为水上滑梯的简化模型 : 倾角 =37°斜滑道 AB和水平滑道BC平滑连接 , 起点 A 距水面的高度 H=7 m,BC长 d=2 m, 端点 C距水面的高度 h=1 m。质量 m=50 kg 的运动员从滑道起点 A 点无初速地自由滑下 , 运动员与 AB、BC间的动摩擦因数均为 =0.1 。已知 cos 37 °=0.8,sin37°=0.6, 运动员在运动过程中可视为质点,g 取 10 m/s2 。求 :(1) 运动员从 A 滑到 B 所需的时间 t;(2) 运动员到达 C点时的速度大小 vC;【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙

14、江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7(3) 保持水平滑道端点在同一竖直线上 , 调节水平滑道高度 h 和长度 d 到图中 B'C' 位置时 , 运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大 , 求此时滑道B'C' 距水面的高度 h' 。11.(2017 浙江七彩阳光联盟期初联考 ) 如图甲为滑板运动 , 如图乙为滑板比赛滑道示意简图 , 滑行轨道均在同一竖直平面内 , 斜轨道 AB的倾角 =37°, 与水平轨道 BC间用小圆弧平滑相连 ( 小圆弧的长度可忽略 ) 。斜轨道 DE倾角 =53°, 与半径 R=1.0 m 的光滑圆弧轨道 E

15、FG相切于 E点 ,F为圆弧轨道最低点 , 已知 H1=4.2 m,L1=15.0 m,H2=1.0 m,H3=5.0 m 。设滑板与直轨道间的摩擦因数均为 =0.25, 运动员连同滑板的总质量 m=60.0 kg。运动员从 A 点由静止开始下滑 , 从 C点水平飞出 , 与斜面 DE碰撞后 , 没有反弹 , 继续滑行 , 经过圆弧轨道 F 点时对轨道压力大小为 FN=4 800 N, 从G点飞出后落在与 G点同一水平面且间距为 L2=6.0 m 的 K 点 , 轨迹最高点 I 与 GK面的距离 H4=1.8 m。运动员连同滑板可视为质点 , 忽略空气阻力,sin 37 °=0.6,

16、cos 37 °=0.8 。求 :甲(1) 运动员从 C点水平飞出时的速度大小 vC;(2) 运动员落在斜面 DE上与斜面碰撞过程中损失的动能Ek;(3)G 点与圆心 O的高度差h。12.(2018 年 2 月温州六校协作体高三期末 ) 热带风暴水上乐园有个项目叫做“音速飞龙”。如图甲所示 , 两条高速滑道 , 人可以仰卧下滑 , 下滑起伏共有 3 层。图乙为其轨道侧视图 , 质量为 70 kg 的人从 A处静止下滑 , 经BCDEF,最终停在 G处。已知 AB、BC、CD、DE、EF 是半径为 14 m 的圆弧 , 其对应的圆心角均为 60°,FG 段水平。设人滑到 F

17、点时速度为 20 m/s,g取 10 m/s2, 求:(1) 人刚滑到圆弧末端 F 点时 , 滑道对人竖直向上的作用力 F1 的大小 ;(2) 在 AF段上滑动过程中人克服阻力所做的功 Wf;5/155/15(3) 若一光滑小球在该轨道无水时自 A 处静止释放 , 且不计空气阻力 , 小球能否沿 ABCDEF轨道运动 ?若能 , 请说明理由 ; 若不能 , 请求出小球脱离轨道的位置及落回轨道所在的圆弧部分。13.(2018 年 3 月绍兴选考适应性 ) 如图为杂技演员进行摩托车表演的轨道 , 它由倾斜直线轨道 AB、圆弧形轨道 BCD、半圆形轨道 DE、水平轨道 EF组成, 已知轨道 AB的倾

18、角 =37°,A 、 B 间高度差 H=12 m,轨道 BCD的半径 R=4.8 m, 轨道 DE的半径 r=2.4 m, 轨道最低点 C距水平地面高度差 h=0.2 m,在轨道 AB上运动时摩托车 ( 含人 ) 受到的阻力为正压力的 , 其余阻力均不计。表演者从 A 点驾驶摩托车由静止开始沿轨道 AB运动 , 接着沿轨道BCDEF运动 , 然后从 F 点离开轨道 , 最后落到地面上的 G点。已知摩托车功率 P 恒为 2×103 W,发动机工作时间由表演者控制 , 表演者与摩托车总质量 m=100 kg, 表演者与摩托车可视为质点。 (cos 37 °=0.8)(

19、1) 某次表演中 , 通过 C 点时摩托车对轨道的压力为 6 000 N, 求经过 C 点的速度 vC;(2) 满足 (1) 中的条件下 , 求摩托车发动机的工作时间 t;(3) 已知“受力因子 k”等于表演者与摩托车整体承受的压力除以整体的重力 , 在 k8条件下表演者是安全的 , 求能在安全完成完整表演的情况下 ,表演者落点 G点与 F 点的水平距离的可能值。提升训练 7动能定理的应用1. 答案 (1)5 m/s (2)- 2.1 ×104 J (3)1.85 s 解析 (1) 汽车沿弯道 1 行驶的最大速度为 v1, 有kmg=m得 v1=5 m/s 。(2) 汽车沿弯道 2

20、行驶的最大速度为 v2, 有 kmg=m得 v2=5 m/s直道上由动能定理有P·t-mgh+Wf=代入数据可得Wf=-2.1 ×104 J 。【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7(3)=1.25mg ? v=可知 r 增大 v 增大 ,r 最大 , 切弧长最小 , 对应时间最短 , 所以轨迹设计应如右图所示由图可以得到r'2=+r'-2代入数据可以得到r'=12.5 m汽车沿着该路线行驶的最大速度v'=12.5 m/s由 sin =0.8 可知 , 对应的圆心角度 2 =106°线路长

21、度 s=×2r'最短时间 t'= 1.85 s 。2. 答案 (1)3 m/s(2) 水在 B点受到管道竖直向下的压力, 为 0.8 N(3)49.2 W解析 (1) 水做平抛运动 , 竖直方向 h=R+Rcos=1.6 m根据 =2gh得 vCy=4 m/s又因为水在 C 点刚好与圆相切 , 所以 tan =所以 vB=3 m/s 。(2) 以小段水为研究对象。当水在最高点 B 受到的管道作用力是 0 时,有 Fn=mg=mv 临= m/s<3 m/s故水在 B 点受到管道竖直向下的压力,mg+FN=m得 FN=0.8 N。(3) 以单位时间 (t=1 s)

22、从 B 点喷出的水为研究对象 ,7/157/15m0=SvBt由能量守恒定律可得 , 以 A 处为势能零点有Pt=m0g(2R)+m0得 P=34.8 W49.2 W。3. 答案 (1)mgh0(2) 不安全(3)mgh0解析 (1) 重力在 BC段做的功即为增加的动能Ek可得Ek=WG=mgh0(2) 在 AD段, 由动能定理 , 得mg-12Ffh0=vD=,到达 D点时不安全。(3) 到达 D点的速度为 , 对应的功最小。在 AD段, 由动能定理 , 得mg(h0+h0+h0)-W=,解得 W=mgh0。4. 答案 (1)1 560 N(2)0.5(3)4 m<L' 9 m

23、解析 (1) 滑水车刚好能到达 F 点的速度 vF=0, 根据几何关系可知 DF 间的高度差 hDF=2R(1-cos53°)=4 m从 D到 F 点, 由机械能守恒 , 有=mghDF,解得 vD= m/s对 D点, 设滑水车受到的支持力为 FD,由牛顿第二定律 , 有 FD-mg=m,解得 FD=1 560 N由牛顿第三定律 , 滑水车对轨道的压力为1 560 N 。(2) 研究从 B 到 F 的整个过程中 , 动能变化为 0, 由动能定理可得WG+Wf=0【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7其中 WG=mgL0sin53°

24、-mgR(1-cos53°),Wf= - mgL0cos53°代入解得 =0.5 。(3) 要使滑水车在 F 点水平抛出 , 首先需满足其恰好到达 F 点, 对应临界距离 L'=L0=4 m滑水车能在 F 点水平抛出的另一临界条件是滑水车在 F 点不受支持力 , 对应情况 mg=m,解得 vF'= m/s研究从 B' 到 F 点, 由动能定理有mgL'sin53 °-mgR(1- cos53°)- mgL'cos53 °=mvF'2 得 L'=9 m由以上讨论可知 , 滑水车在 AC上的释

25、放点 B' 到 C的距离 L' 需满足 4 m<L'9 m。5. 答案 (1)5mg(2) mgL(3)2mgR+mgL解析 (1) 根据题意 , 小物块恰好到 C点, 则 vC=0 从 B 点到 C点小物块机械能守恒有 =2mgR解得 vB=2B 处, 由牛顿第二定律得 FN-mg=m解得 FN=5mg;(2) 小物块在 AB段克服摩擦力所做的功 WAB=mgL;(3) 由能量守恒可知 , 弹射器释放的弹性势能Ep=WAB+2mgR=2mgR+mgL。6. 答案 (1)10 m/s (2)600 N (3)7.2 m L10 m 解析 (1) 游客从 A 运动到

26、 B 过程, 根据动能定理 :mgh1-1mgcos ·解得 :vB=10 m/s 。9/159/15(2) 游客在管道 BC中做匀速圆周运动 ,竖直方向有 :Fy=mg水平方向有 :Fx=mFN=600 N。(3) 若游客从管道 CD恰好滑出 , 从 C到 D, 根据动能定理 :- 2mgL1=0-解得 :L1=10 m若游客落水速度恰好为8 m/s, 根据动能定理 :mgh2-2mgL2=mv2-解得 :L2=(v2-)=7.2 m管道 CD的长度 7.2 m L10 m。7. 答案(1)1 s(2)22 N(3)1.352 m解析(1)a=gsin,x=,x=at2,得t=1

27、s。(2) 小滑车由 A 到 D过程 mg(H-2R)=在 D点 mg+FN=m,得 FN=22 N由牛顿第三定律知小滑车对轨道的压力为22 N。(3) 小滑车要能安全通过圆形轨道 , 在平台上速度至少为 v1, 则+mg(2R)=,mg=m,解得 v1=5 m/s小滑车要能越过壕沟 , 在平台上速度至少为 v2, 则 h=gt2,s=v2t, 解得 v2=5.2 m/s因为 v2>v1, 所以只要 mgH'=得 H'=1.352 m 。8. 答案 (1)86.4 J(2)31.5 m【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7解析

28、(1) 小汽车与水平轨道的摩擦阻力Ff=mg=2 N设小车在 D点的速度为 v1, 小车恰能做完整的圆周运动, 在 D 点应满足 mg=m,解得 v1= m/s从 A 到 D 的过程 , 运用动能定理有W-Ff(x1+x2)-Fx1- mg·2R=得 W=86.4 J。(2) 从 D到 C的过程 , 运用动能定理有mg·2R=得 v2=3 m/s在 CE阶段开启动力回收系统 , 回收效率 30%,即有 70%的能量用于克服摩擦力做功 , 有Ffx3= ×70%得 x3=31.5 m 。9. 答案 (1)0.2(2)30.4 J(3)19 kg解析 (1) 从木块离

29、开弹簧至静止在水平面上, 此过程由动能定理得 - mgL=0-28.8 J, 解得 =0.2 。(2) 设弹簧压缩量为 x, 木块运动全过程 , 由动能定理得 mg(L+2x)=mv2木块压缩弹簧过程 , 由能量守恒得 mgx+Ep=mv2联立解得 :Ep=30.4 J 。(3) 设木块质量为 m', 由能量守恒得 m'gx+Ep=m'v'2, 解得 m'=19kg。10. 答案 (1) s(2)10 m/s(3)3 m11/1511/15解析 (1)A B:mgsin - mgcos =maa=gsin - gcos =5.2 m/s2at2t= s

30、。(2) 运动员从 A 滑到 C的过程中 , 克服摩擦力做功为W=mgcos +mgd=mgd+(H-h)cot=500 J由动能定理有mg(H-h)-W=mv2-0得运动员滑到C点时速度的大小v=10 m/s 。(3) 在从 C' 点滑出至落到水面的过程中 , 运动员做平抛运动的时间为 t,h'=gt2,t=下滑过程中克服摩擦做功保持不变W=500 J根据动能定理得mg(H-h')-W=mv'2-0,v'=运动员在水平方向的位移x=v't=当h'=3 m时,水平位移最大。11. 答案(1)3 m/s(2)1 897.5 J(3)0.55

31、 m解析(1)设运动员从A 点到C点的过程中克服阻力做功Wf, 由动能定理得-0=mgH1-WfWf=mgcos ·+mg·L1=·cos +代入数据 , 解得【2019最新】精选高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题二能量与动量提升训练7vC=3 m/s。(2) 运动员从 C 点水平飞出到落到 DE轨道上的 M点过程中做平抛运动 ,设经过的时间为t1水平位移 x=vCt1竖直位移 y=由几何关系 tan =解得 t1=1 s则运动员下落的高度y=5 m运动员从 C点水平飞出到落到 DE轨道上的 M点过程中 , 由机械能守恒定律可得EkM1=+mgy=3 270 JM点距地面的高度 hM=H3+H2-y=1 m设运动员从 M点离开时的动能为 EkM2,经过 F 点的速度为 vF, 从离开M到圆弧轨道最低点 F, 由动能定理可得 -EkM2=mghM+R(1-cos )- mgcos 在 F 点, 由牛顿第二定律有FN-mg=m联立解得 vF= m/s,EkM2=1 372.5 J运动员落在斜面DE上与斜面碰撞过程中损失的动能DEk为Ek=EkM1-EkM2=1 897.5 J。(3) 从 G点飞出后的运动过程中相对于 GK水平面上升到最大高度 I 处的速度为 vI,I 到 K 做平抛运