2019屆物理總復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 突破全國卷5 力學(xué)壓軸問題突破訓(xùn)練

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精突破全國卷5力學(xué)壓軸問題【突破訓(xùn)練】1．一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面．飛船在離地面高度1.60×105m處以7。50×103m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100m/s時(shí)下落到地面．取地面為重力勢能零點(diǎn)，在飛船下落過程中，重力加速度可視為常量(1）分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；(2）求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0解析:（1）飛船著地前瞬間的機(jī)械能為Ek0＝eq\f(1，2）mveq\o\al(2，0）①式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率．由①式和題給數(shù)據(jù)得Ek0＝4。0×108J ②設(shè)地面附近的重力加速度大小為g。飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2，h)＋mgh ③式中，vh是飛船在高度1。60×105由③式和題給數(shù)據(jù)得Ek＝2。4×1012J． ④(2）飛船在高度h′＝600mEh′＝eq\f（1,2）m(0。02vh)2＋mgh′ ⑤由功能原理得W＝Eh′－Ek0 ⑥式中，W是飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功．由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得W＝9.7×108J． 答案：見解析2．（2018·銅陵模擬)如圖所示，半徑為R＝1.0m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個(gè)端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ＝37°，另一端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn).C點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點(diǎn)靜止放置一木板,木板質(zhì)量M＝1kg，上表面與C點(diǎn)等高．質(zhì)量為m＝1kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v0＝1.2m/s的速度水平拋出,恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道．已知物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10（1）物塊經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速率vC.（2）若木板足夠長，物塊在木板上相對滑動過程中產(chǎn)生的熱量Q。解析：（1)設(shè)物塊在B點(diǎn)的速度為vB，從A到B物塊做平拋運(yùn)動，有：vBsinθ＝v0從B到C，根據(jù)動能定理有：mgR(1＋sinθ）＝eq\f（1，2)mveq\o\al（2,C）－eq\f（1，2)mveq\o\al（2,B)解得：vC＝6m(2)物塊在木板上相對滑動過程中由于摩擦力作用，最終將一起運(yùn)動．設(shè)相對滑動時(shí)物塊加速度大小為a1,木板加速度大小為a2,經(jīng)過時(shí)間t達(dá)到共同速度v，則：μmg＝ma1，μmg＝Ma2,v＝vC－a1t，v＝a2t根據(jù)能量守恒定律有：eq\f（1,2)（m＋M)v2＋Q＝eq\f（1，2)mveq\o\al（2，C）聯(lián)立解得：Q＝9J。答案:(1)6m/s（2)93.如圖所示,傾角為θ的固定斜面的底端有一擋板M，輕彈簧的下端固定在擋板M上，在自然長度下,彈簧的上端在O點(diǎn)處．質(zhì)量為m的物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)以初速度v0沿斜面向下運(yùn)動，PO＝x0，物塊A與彈簧接觸后將彈簧上端壓到O′點(diǎn)，然后A被彈簧彈回．A離開彈簧后，恰好能回到P點(diǎn)．已知A與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度用g表示．求：(1）物塊A運(yùn)動到O點(diǎn)的速度大??；（2）O點(diǎn)和O′點(diǎn)間的距離x1;(3)在壓縮過程中彈簧具有的最大彈性勢能Ep。解析：（1)物塊A從P點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)，只有重力和摩擦力做功，由動能定理可知(mgsinθ－μmgcosθ）x0＝eq\f（1，2)mv2－eq\f(1,2）mveq\o\al（2,0）得：v＝eq\r（veq\o\al（2,0）＋2g（sinθ－μcosθ）x0）。(2）物塊A從P點(diǎn)向下運(yùn)動再向上運(yùn)動回到P點(diǎn)的全過程中，根據(jù)動能定理:－μmgcosθ·2（x1＋x0)＝0－eq\f（1,2）mveq\o\al（2,0），x1＝eq\f（veq\o\al（2，0),4μgcosθ)－x0.（3）物塊A從O′點(diǎn)向上運(yùn)動到P點(diǎn)的過程中,由能量守恒定律可知：Ep＝（mgsinθ＋μmgcosθ)·（x1＋x0）解得Ep＝eq\f(1，4）mveq\o\al(2,0)·eq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f（1,μ）tanθ＋1))。答案：（1）eq\r（veq\o\al（2，0）＋2g（sinθ－μcosθ）x0）（2）eq\f(veq\o\al（2，0），4μgcosθ)－x0(3）eq\f（1,4）mveq\o\al(2,0)·eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1