2024-2025學(xué)年新教材高中物理微專題4多過程問題練習(xí)含解析魯科版必修第一冊(cè)

PAGE4-多過程問題1.(2024·廣東茂名一中單元檢測(cè))某次滑雪訓(xùn)練中,運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得水平推力F=84N而從靜止向前滑行,其作用時(shí)間為t1=1.0s,撤去水平推力F后經(jīng)過時(shí)間t2=2.0s,他其次次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得同樣的水平推力,作用距離與第一次相同。已知該運(yùn)動(dòng)員連同裝備的總質(zhì)量為m=60kg,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為Ff=12N,求:(1)第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小及這段時(shí)間內(nèi)的位移;答案：運(yùn)動(dòng)員第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的加速度為a1,由牛頓其次定律有:F-Ff=ma1,解得a1=1.2m/s2,第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小v1=a1t1=1.2m/s,運(yùn)動(dòng)員的位移x1=12a1t12=0.6(2)該運(yùn)動(dòng)員其次次撤去水平推力后滑行的最大距離。答案：運(yùn)動(dòng)員停止運(yùn)用滑雪杖后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓其次定律有:Ff=ma2,解得a2=0.2m/s2,第一次撤去水平推力后經(jīng)過時(shí)間t2=2.0s,速度變?yōu)関1'=v1-a2t2=0.8m/s,其次次利用滑雪杖獲得的速度大小為v2,則有:v22-v1'2=2a1x其次次撤去水平推力后滑行的最大距離x2=v222a2,聯(lián)立解得x2=52.(2024·湖南衡陽八中單元考試)中國(guó)第一座“消遣風(fēng)洞”在四川綿陽建成,它是一集高科技與驚險(xiǎn)的消遣項(xiàng)目。風(fēng)力可以這樣理解:空氣中的微?；蛭镔|(zhì)分子與迎風(fēng)面發(fā)生彈性碰撞而形成的。假設(shè)風(fēng)洞內(nèi)向上的總風(fēng)量和風(fēng)速保持不變,表演者通過調(diào)整身姿來變更所受風(fēng)力的大小,人體所受風(fēng)力大小f與迎風(fēng)面積S和風(fēng)相對(duì)人的速度v成正比,即f=kvS,考慮到風(fēng)速較大,可忽視人上、下移動(dòng)產(chǎn)生的附加速度對(duì)風(fēng)力的影響?，F(xiàn)有三個(gè)質(zhì)量都為m的表演者在風(fēng)洞中手牽手構(gòu)成一個(gè)正三角形,當(dāng)人體與豎直方向成60°角度時(shí),人恰好處于平衡狀態(tài)。三個(gè)表演者起先時(shí),先以站立身姿從A點(diǎn)由靜止下落,經(jīng)過某處B點(diǎn),馬上調(diào)整為橫躺身姿,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C處恰好速度為零,已知AC高度差為h,人站立時(shí)迎風(fēng)面積為水平橫躺時(shí)的1/8,傾斜時(shí)與橫躺著時(shí)迎風(fēng)面積相等,重力加速度為g,求:圖W-4-1(1)表演者處于平衡狀態(tài)時(shí)他們受到風(fēng)力的大小;答案：人受重力和三個(gè)對(duì)稱風(fēng)力F處于平衡,受力如圖所示,由平衡條件知:3Fcos60°=3mg,解得:F=2mg。(2)表演者們下降過程中在AB段和BC段的加速度大小;答案：當(dāng)人平衡時(shí)受到的風(fēng)力為F=2mg=kSvcos60°,橫躺著時(shí)的風(fēng)力為F1=kSv,聯(lián)立得:F1=4mg,表演者站立時(shí)的風(fēng)力F2=F1/8=mg/2,表演者從A點(diǎn)加速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中加速度大小a1=(mg-F2)/m=0.5g,表演者從B點(diǎn)減速運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中加速度大小a2=(F1-mg)/m=3.5g。(3)BC兩點(diǎn)之間的距離。答案：設(shè)表演者在B處的速度為vm,則有:vm22a1BC兩點(diǎn)之間的距離d=vm22a23.(2024·云南建水一中月考)如圖W-4-2所示,長(zhǎng)為2m的水平傳送帶AB以v=1m/s的速率勻速運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量均為4kg的小物塊P、Q與繞過定滑輪的不行伸長(zhǎng)的輕繩相連,t=0時(shí)刻物塊P在傳送帶A端以初速度v0=4m/s向右運(yùn)動(dòng),已知P與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,與物塊P相連接的繩子始終水平。不計(jì)定滑輪質(zhì)量和摩擦,物塊P受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取g=10m/s2。求:圖W-4-2(1)t=0時(shí)刻小物塊P的加速度大小和方向;答案：設(shè)繩子的拉力為FT,P、Q加速度大小為a1,對(duì)Q:mQg-FT=mQa1,對(duì)P:FT+μmPg=mPa1,解得:a1=7.5m/s2,方向水平向左。(2)小物塊離開傳送帶的速度大小。答案：P減速到1m/s經(jīng)驗(yàn)時(shí)間為t,有t=(v0-v)/a1=0.4s,位移x1=v0t-12a1t2,解得x1=1此后對(duì)P、Q整體有,mQg-μmPg=(mQ+mP)a2,解得a2=2.5m/s2,物塊P速度為0時(shí)的位移x2=v22a2=0.2m,由于x1+x2=1.2m<2物塊P在整個(gè)過程中先向右做勻減速運(yùn)動(dòng),然后向左做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)物塊P離開傳送帶的速度大小為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:2a2(x1+x2)=v2,解得v=6m/s。4.(2024·山東壽光一中月考)如圖W-4-3所示,在粗糙水平面上,一小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0=4m/s的速度滑行3m后,沿薄木板的中軸線沖上正方形薄木板,木板的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.6m,滑塊與水平面以及滑塊與薄木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.2,薄木板與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.1,滑塊質(zhì)量M為薄木板質(zhì)量m的3倍,已知重力加速度g=10m/s2,不計(jì)薄木板厚度,求:圖W-4-3(1)滑塊剛沖上薄木板時(shí)的速度大小;答案：設(shè)滑塊在地面滑行時(shí)加速度大小為a1,設(shè)滑塊剛沖上薄木板時(shí)速度為v1。對(duì)滑塊,由牛頓其次定律得:μ1Mg=Ma1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有:v12-v02=-2聯(lián)立解得:v1=2m/s。(2)滑塊從剛沖上薄木板到停止時(shí)的位移大小。答案：滑塊沖上薄木板后,設(shè)薄木板的加速度大小為a2。對(duì)薄木板,由牛頓其次定律得:μ1Mg-μ2(M+m)g=ma2,滑塊沖上薄木板后,薄木板以a2加速運(yùn)動(dòng),滑塊仍以a1減速運(yùn)動(dòng),設(shè)經(jīng)時(shí)間t兩者共速,依據(jù)速度條件有:v1-a1t=a2t,聯(lián)立解得:t=0.5s,則此時(shí)滑塊和薄木板的速度大小v2=1m/s,該段時(shí)間內(nèi)滑塊的位移:x1=12(v1+v2)t,解得x1=0.75m;薄木板的位移:x2=12(0+v2)t=0.25由于x1-x2<L,所以滑塊未滑出薄木板。因?yàn)棣?>μ2,所以滑塊與薄木板共同減速,設(shè)加速度大小為a3,依據(jù)牛頓其次定律,有:μ2(M+m)g=(M+m)a3,設(shè)滑塊與薄木板共同減速的位移大小為x3,有:v22=2a3x聯(lián)立解得x3=0.5m,所以滑塊從剛沖上薄木板到停止時(shí)位移的大小:x=x1+x3=1.25m。5.(2024·湖南慈利一中高三模擬)如圖W-4-4所示,質(zhì)量為2m的薄木板B靜止在水平桌面上,薄木板的左邊緣與桌面左邊界MN重合,另有一質(zhì)量為m的砝碼靜止置于薄木板上,砝碼位于桌面的正中心。已知砝碼與薄木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,薄木板與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,已知重力加速度為g。現(xiàn)給薄木板施加方向是水平的且垂直于MN邊的力F。問:圖W-4-4(1)要使薄木板與砝碼發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),力F要滿意什么條件;答案：要使砝碼相對(duì)薄木板滑動(dòng),應(yīng)滿意薄木板的加速度大于砝碼的加速度a1,相對(duì)滑動(dòng)時(shí)砝碼的加速度a1=μ1g,由牛頓其次定律得:F-μ1mg-μ2(m+2m)g≥2ma1,拉力F滿意:F≥3(μ1+μ2)mg。(2)若砝碼最終未從桌面上掉下來,則薄木板的加速度應(yīng)滿意什么條件。答案：設(shè)砝碼減速過程的加速度為a2,有a2=μ2