20182单一物体多过程问题.docx

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1、2018选考物理二轮专题突破之一：单一物理多过程问题主攻题目：第19题、第20题核心知识: 解题方法：程序法1.审题对象分析力；2.状态过程要清晰；3.做功分析要仔细；4.左功右能联系 1.旧时人们通过打夯将地砸实。打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤（如图甲）的一个把手，一个人喊号， 号声一响，四人同时使用相同的恒定作用力将地上质量为90kg的夯锤向上提起;号音一落，四人同时松手， 夯锤落下将地面砸实。假设夯锤砸在地而上时地而对夯锤的作用力近似不变，大小为夯锤重力的19倍。 以竖直向上为正方向，可得劳动者们在某次打夯时忪手前夯锤运动的v-t图像如图乙所示。不计空气阻力， 取 g=10m/s2，求

2、:（1）每个人对夯锤所施加恒力大小;（2）夯锤能够上升的最大高度；（3）夯锤能在地上砸出多深的坑？2.如图所示，AMB是一条长L=10m的绝缘水平轨道，固定在离水平地面高h=1.25m处，A、B为端点，M为中点，轨道MB处在方向竖直向上，大小E=5x105N/C的匀强电场中，一质量m=0.1kg，电荷量q=+1.3x10-4C 的可视为质点的滑块以初速度v0=6m/s在轨道上自A点开始向右运动，经M点进入电场，从B点离开电场， 已知滑块与轨道间动摩擦因数p=0.2，求滑块（1）到达M点时的速度大小（2）从M点运动到B点所用的时间（3）落地点距B点的水平距离3. 如图所示，ABC是一条由倾斜轨道

3、AB和水平轨道BC组成的绝缘轨道，固定在桌面上，其中AB轨道的 倾角仕27，水平轨道的长度L=0.8m，一质量m=3.2x10-2kg、电荷量q=1.0X10-2C的可视为质点的滑块 以初速度=3m/s沿轨道上p点恰好匀速滑下，从C点飞出后落在水平地面上的M点上，已知滑块与两轨 道间的动摩擦因数相同，sin27=0.45，cos27=0.90，g=10m/s2，求：（1）求滑块与轨道之间的动摩擦因数；（2）求滑块从B点运动到C点所用的时间；现在BE和CF之间的区域加上匀强电场，方向垂直水平轨道，仍将滑块以初速度=3m/s沿轨道上P 点滑下，发现从C点飞出后落在水平地面的N点上，M点处在N点到C

4、点水平距离的中点上，求匀强电场的电场强度的大小和方向。4. (12分)如图所示，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相距为乙。弹射器 将小物块由静止开始弹出，小物块沿圆管道恰好到达最高点。已知小物块与水平面间的动摩擦因素为M 重力加速度为g，求：(1)(2)(3)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；小物块在AB段克服摩擦力所做的功；弹射器释放的弹性势能弓。5.

5、如图，轨道CDGH位于竖直平面内，其中圆弧段DG与水平段CD及倾斜段GH分别相切于D点和G点， 圆弧段和倾斜段均光滑，在H处固定一垂直于轨道的绝缘挡板，整个轨道绝缘，且处于水平向右的匀强电 场中。一个可视为质点的带电物块由C处静止释放，经挡板碰撞后滑回CD段中点P处时速度恰好为零。 已知物块的质量m=8X10-2kg，物块与轨道CD段的动摩擦因数以=0.25，CD段的长度L=2m，圆弧DG的 半径r=0.5m，GH段与水平面的夹角。=370，不计物块与挡板碰撞时的动能损失。求：物块第一次到达H点时的速率； 物块在轨道CD段运动的总路程;物块碰撞挡板时的最小动能。(1)(2)(3)6. (12分

6、)某同学在设计连锁机关游戏中，设计了如图所示的起始触发装置.AB段是长度连续可调的竖 直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开.竖 直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环.每次将弹簧的长度压 缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出.在触发器的右侧有多米诺骨牌， 多米诺骨牌的最高点Q和P点等高，且与E的水平距离x=8R，已知弹簧锁定时的弹性势能E=9mgR，套 环P与水平杆的动摩擦因数以二0.5与其他部分的摩擦不计，不计套环受到的空气阻力及解除锁定时的弹性 势能损失，不考虑伸缩竖直杆粗细

7、变化对套环的影响，重力加速度为g.求：(1) 当h=3R时，套环到达杆的最高点C处时的速度大小v；(2) 在(1)问中套环运动到最高点C时对杆作用力的大小和方向；(3) 若h可在R6R连续可调，要使该套环恰能击中Q点，则h需 调节为多长？7. (12分)如图为某种鱼饵自动投放器的装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径 为R的四分之一圆弧弯管，管口 C处切线水平,AB管内有原长为R、下端固定的轻质弹簧。在弹簧上端放置 一粒质量为m的鱼饵，解除锁定后弹簧可将鱼饵弹射出去。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定, 此时弹簧的弹性势能为6mgR(g为重力加速度)。不计鱼

8、饵在运动过程中的机械能损失，求：(1) 鱼饵到达管口 C时的速度大小七。(2) 鱼饵到达管口 C时对管子的作用力大小和方向。(3) 已知地面比水面高出1.5R,若竖直细管的长度可以调节，圆弧弯道管BC可随竖直细 管一起升降。求鱼饵到达水面的落点与AB所在竖直线OO之间的最大距离Lmaxo8. (12分)某游乐场的滑梯可以简化为如图所示竖直面内的ABCD轨道，AB为长L=6m、倾角 =37。的斜轨，BC为水平轨道，CD为半径R=15m、圆心角 =37的圆弧，轨道AB段 粗糙其余各段均光滑。一小孩(可视为质点)从A点以初速度v0=22m/s下滑，沿轨道运动到D点时的 速度恰好为零(不计经过B点时的

9、能量损失)。已知该小孩的质量m=30kg，取sin37=0.6，cos37 = 0.8,不计空气阻力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：(1) 该小孩第一次经过圆弧C点时，对圆弧轨道的压力FN；(2) 该小孩与AB段的动摩擦因数；(3) 该小孩在轨道AB上运动的总路程SoS2是在水中的两块可视为长方体的石块，9.如图所示是一质量为m =50kg的人猿在山中嬉戏的情景，S人猿从石块S1右边缘的A点处借助长为10m的树藤摆下，以期望落到石块S2上。已知图中OA与竖直线 O1O2夹角为37，树藤上方的悬点01离水面的距离为h1= 11. 8m,石块S2上方水平面BC离水面距离为h2=1 m，石块S2

10、上方水平面BC的宽度为2m，A、B两点的水平距离为10m，若不计空气阻力，整个过程中人猿视为质点，取 g =10m/s2，sin370=0. 60。求：若人猿从A点处静止下摆，摆到最低点时的速度大小是多少？(2) 若人猿从A点处静止下摆，在最低点时人猿对树藤的拉力是多少？(3) 若树藤能承受的最大拉力为1220N,人猿为在最低点处松手时能安全落到石块S2上，则人猿从A点离开石块S1时的速庶应满足什么条件？10. 小明同学在上海迪士尼乐园体验了超刺激的游戏项目“创极速光轮”后，对“过山车”类型的轨道运动充满 了兴趣。为此他自己利用器材设计拼接了一条轨道，如图所示，ABC为一条水平轨道，BC段长度

11、为20cm， 斜直轨道CD段长度15cm，与水平面夹角6=370，BC段与CD段在C点平滑连接，竖直圆弧轨道DEF的 圆心为O，半径R=10cm，圆轨道与CD相切于D点，E为圆弧轨道的最高点，半径GF水平，FG段为 竖直轨道，与1/4圆轨道GH相切于G点，圆形轨道GH圆心为02，半径R2=4cm，G、02、D在同一水平 线上，水平轨道HK长度为40cm，HK与CD轨道错开。在AB段的A端固定一轻质弹簧，弹簧自然伸长时 刚好位于B端，现在B端放置一个小环（可视为质点）但不栓接，小环的质量为m=0.01kg，现推动小环压 缩弹簧d后释放，小环恰好能运动到D点。已知小环只在轨道BC、CD、HK上受到

12、摩擦力，动摩擦因数=0.5, 弹簧弹性势能与弹簧弹性形变量的二次方成正比。不计空气阻力，sin37=0.6, cos37=0.8, g=10m/s2.则：（1）求小环在B点的速度大小心（2）某次实验，弹簧压缩量为2d，求小环在E处对轨道的压力；（3）小环能否停在HK上？若能，求出弹簧压缩量的取值范围；若不能，请说明理由。11. 如图1所示是游乐园的过山车，其局部可简化为如图2所示的示意图，倾角0=370的两平行倾斜轨道 BC、DE的下端与水平半圆形轨道CD顺滑连接，倾斜轨道BC的B端高度h=24m，倾斜轨道DE与圆弧 EF相切于E点，圆弧EF的圆心O，水平半圆轨道CD的圆心02与A点在同一水平

13、面上，D O的距离L=20m， 质量m=1000kg的过山车（包括乘客）从B点自静止滑下，经过水平半圆轨道后，滑上另一倾斜轨道，到 达圆弧顶端F时，乘客对座椅的压力为自身重力的0.25倍。已知过山车在BCDE段运动时所受的摩擦力与轨道对过山车的支持力成正比，比例系数=，EF段摩擦不计，整个运动过程空气阻力不计。（而37。=0.6, cos370=0.8）（1）求过山车过F点时的速度大小（2）求从B到F整个运动过程中摩擦力对过山车做的功（3）如图过D点时发现圆轨道EF段有故障，为保证乘客安全，立即触发制动装置，使过山车不能到达EF段并保证不再下滑，则过山车受到的摩 擦力至少多大？1【答案】（1）

14、 300N （2） 0.45m （3） 0.025mv1H = -(t1 +12) = - x 1.5 x 0.6m = 0.45m ；【解析】（1）设每人施加的恒为大小为F,由v-t图像可得：4F -mg =ma1得：F=300N； v13（2）松手后，夯锤继续上升时间t2 = g =无s = 0.15s故上升总高度为h=0.025m。（3）砸到地上时；F N -mg =ma2 得：a2=180m/ s2v 2=2a2 h 得：2【答案】（1）4m/s（2）旦s（3）1.5m【解析】l）滑块在AM阶段由摩擦力提供加速度，根据牛顿第二定律有叩=ma 根据运动学公式厂“二2ax，联立解得二=（2

15、）进入电场后，受到电场力，F=Eq，（mgEq ）二睥根据运动学公式p-v = ?axx - -i.联立解得I =二、（3） 从B点飞出后，粒子做平抛运动，由h二t可知I二n.E 所以水平距离七二二】3【答案】（1）0.5（2）0.4s（3）12N/C，方向竖直向下【解析】（1）滑块恰好匀速滑下，贝9匚以二0.5（2）根据-呻g = ma，巳=- = -5血/根据位移时间关系:犬=3+尹解得：t=0.4s；（3）不加电场时，v=Vo + at，vc=1m/s 由 x=vt，可知v； = 2m/sv；-vg = 2aL得，a = ym/s2由牛顿第二定律：L（mg-qE） = ma，E=12N/

16、C，E方向竖直向下。4. （1）判断：小物块恰到C点，则VC=0（1分）从B点到C点小物块机械能守恒，则2wV2 = 2mgR（2分）所以，十2、1RBB处，由牛顿第二定律得：（2 分）所以，Fn = 5mg（1分）（1分）（2分）（2）小物块在AB段克服摩擦力所做的功w = mgL+ 2mgR = mg(2R + pL)(3 分)AB（3）由能量守恒可知，弹射器释放的弹性势能B Ep = W5.解：（1）物块由C处释放后经挡板碰撞滑回P点过程中，由动能定理得 qEL - p mg（L + L） = 0 代入数据得 qE = 3pmg = 0.6N（3 分）AA物块在GH段运动时，由于qEco

17、s0=mgsin0,所以做匀速直线运动（1分）由C运动至H过程中，由动能定理得qEL-PmgL + qErsinO -mgr(1-cos9)= .-0 %= 4.74m/s（2）物块最终会在DGH间来回往复运动，物块在D点的速度为零（1分） 设物块能在水平轨道上运动的总路程为S，由能量转化与守恒定律可得qEL =pmgs S = 6m（3）物块碰撞挡板的最小动能E0等于往复运动时经过G点的动能（1分）由动能定理得西rsin -mgr（1 cos。）= E0一代入数据得E0 = 0.01J（3分）E=ing ih+R） +y in v 6【解答】解：（1）当h=3R时，套环从P点运动到C点，根据

18、机械能守恒定律有：E=9mgR 解得：0二.10gR（2）在最高点C时，对套环，根据牛顿第二定律有：mg+FC=少R 解得：FC=9mg，方向竖直向下；h-Rh，b t 3（3）套环恰能击中Q点，平抛运动过程：2E=mg （h-R） + 四从P到E，根据能量守恒定律有：x*E 联立解得：h=5R8题20（1）由C到D速度减为0由动能定理可得一 mg（R 一 Rcos37） = 0 一上mv2 v = *60m/s （2 分）2 c Cv 2Fn mg = m Fn=420N （2 分）2根据牛顿第三定律，小孩对轨道的压力为420N，方向向下（1分）（选择其它过程正确求解，同样给分）(2) 取

19、A-D： mgL sin a 一 pmgLcos a - mgR(1 - cos P) = 0-2mv20或取 A-C： mgLsin a - pmgLcos a = 2 mv2 - 2 mv2 (2 分)可得：口=0.25 （1 分）（3）从A点以初速滑下，最后静止在BC轨道B处。（1分）由动能定理：mgL sin a - p mgS cos a = 0- mv 2 （2 分）20计算可得S=21m （1分）9【答案】（1） 2m/s （2） 700N （3）迈m/s vA m/ s 【解析】对人猿从A到最低点列动能定理mgl（l-cos37） = mv2（2）对人猿在最低点受力分析，由牛二

20、定律得:解郭=700N根据牛顿第三定律人猿对树藤的拉力与树藤对人猿的拉力大小相等、方向相反，故人猿对树藤的拉力F=700N，方向竖直向下；（3）对人猿在最低点受力分析，由牛二定律得:【解析】（1）由B到D，根据动能定理:-|imglBC-pimglCDcos0-mglCDsm9 = 0-mv2代入数据得：v二咨m/s；（2）弹簧压缩量为d时，Ep = kd2 = （inv2，弹簧压缩量为2d时，E p = kQd）? = :mv 2在B的动能变为原来的4倍，速度丫=2寸 设到E点速度为vE，轨道对环的弹力为Fe，根据动能定理:-p.mglBC-pmglCDcos0-mglCDsin0-ingR

21、1(l + cos0) = -mvgmv 2J? mg + FE = m联立解得：Fe=1.04N当F=1220N，代入数据得人猿在最低点的速度应最大为v=12m/s， 人猿要落在BC上则在应满足4m vt 6m故最低点速度应满足10m/ s v15m/ s综上人猿在最低点的速度为10m/s v0.4m，小环不能停在HK上。11 【答案】（1）门顼（ 2）一， .，（ 3）【解析】（1）设圆周运动半径为r，根据向心力公式吨）.小唁二解得F =10【答案】（1）冠!（2）1.04N方向竖直向上（3）小环不能停在HK上（2） 由动能定理可知从B点到F点，一）-uh ，| % ,解得（3） 从 D 到 F 过程中n一 - ：!-. : -触发制动后恰好能到达E点对应的摩擦力为F，g-|*iLcE -ingTEs -。-!解得- * N - 1N要使过山车停在倾斜轨道上的摩擦力为J：，1,二=6W0N 综合考虑可知1，山二6WDN