適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復習大題增分特訓3機械能課件新人教版

大題增分特訓(三)機械能1231.(2023浙江嘉興一模)某游樂場游樂裝置由豎直面內軌道BCDE組成,如圖所示,左側為半徑R=0.8m的光滑圓弧軌道BC,軌道上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角為α,下端點C與粗糙水平軌道CD相切,DE為傾角θ=37°的粗糙傾斜軌道,一輕質彈簧上端固定在E點處的擋板上?，F(xiàn)有質量m=0.1kg的小滑塊P(視為質點)從空中的A點以v0=2m/s的初速度水平向左拋出,經過

s后恰好從B點沿軌道切線方向進入軌道,沿著圓弧軌道運動到C點之后繼續(xù)沿水平軌道CD滑動,經過D點后沿傾斜軌道向上運動至F點(圖中未標出),彈簧恰好壓縮至最短,已知lCD=lDF=1m,滑塊與軌道CD、DE間的動摩擦因數μ=0.1,各軌道均平滑連接,不計其余阻力,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6。123(1)求BO連線與水平方向的夾角α的大小。(2)求小滑塊P到達與O點等高的O'點時對軌道的壓力。(3)求彈簧的彈性勢能的最大值。(4)試判斷小滑塊返回時能否從B點離開,若能,求小滑塊飛出時對B點的壓力大小;若不能,判斷小滑塊最后位于何處。123答案

(1)30°(2)5N,方向向左(3)2.02J(4)能2.6N解析

(1)滑塊恰好從B點進入軌道則v0=vytan

α由平拋運動有vy=gt解得α=30°。123123(3)小滑塊從B點運動到F點的過程,根據動能定理可知mg(R+Rsin

α-lDFsin

θ)-μmglCD-μmglDFcos

θ-Ep=0-代入數據可解得Ep=2.02

J。(4)設滑塊返回時能上升的高度為h根據能量守恒定律有mglDFsin

θ+Ep=μmglDFcos

θ+μmglCD+mgh解得h=2.44

m>1.2

m所以小滑塊可以從B點離開,根據能量守恒定律

解得FN'=2.6

N由牛頓第三定律可知,對B點的壓力大小為2.6

N。1232.(2023浙江Z20名校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,一半徑R1=2.0m的

光滑圓弧最低點B位置有一彈簧鎖定裝置,圓弧下方固定一根離地高度h=5.85m的光滑水平桿,桿上穿有一個質量m=1.0kg的圓環(huán),開始時圓環(huán)處于B點下方并被彈簧裝置鎖定,另有一個質量m'=2.0kg的物塊P通過不可伸長的輕繩與圓環(huán)相連,繩長L=2.4m,開始時將物塊P拉至水平且繩恰好拉直?，F(xiàn)將一個與圓環(huán)質量相同的物塊Q從A點由靜止釋放,滑到彈簧鎖定裝置B上面時,通過壓力解除對圓環(huán)的鎖定,同時由靜止釋放物塊P,當物塊P擺到最低時,繩被拉斷,物塊P做平拋運動,恰好從C點沿切線進入斜面CD,然后從D點平滑進入水平地面,并從E點進入半徑為R2的光滑圓軌道,恰好通過圓軌道最高點F點,然后返回最低點E'(與E點稍錯開)向右運動。已知物塊P與斜面CD和水平軌道DE之間的動摩擦因數均為μ=0.5,斜面與水平面夾角θ=37°,lDE=1.0m。P、Q均可視為質點,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力,求:123(1)物塊Q滑到圓弧最低點B時對彈簧鎖定裝置的壓力;(2)繩剛被拉斷時,圓環(huán)沿桿滑行的速度大小;(3)圓軌道半徑R2的大小。123答案

(1)30N,方向豎直向下(2)8m/s(3)0.7m可得FN=30

N由牛頓第三定律可得,物塊Q對彈簧鎖定裝置的壓力大小為30

N,方向豎直向下。123(2)解鎖后,P和圓環(huán)水平方向動量守恒m'v1=mv2能量守恒聯(lián)立可得v2=8

m/s。123(3)根據(2)中可得物塊P運動到最低點的速度v1=4

m/s繩斷后,物塊P做平拋運動,恰好進入斜面軌道C點,水平方向v1=vCcos

37°得vC=5

m/s豎直方向vy=vCsin

37°123物塊P從C運動至圓弧軌道最高點F由動能定理得解得R2=0.7

m。1233.(2023浙江東陽三模)小丁同學設計了一個玩具遙控賽車的軌道裝置,軌道的主要部分可簡化為如圖所示的模型,水平軌道AB和傾斜軌道OD分別與圓軌道相切于B點和D點,彎曲軌道AE與水平軌道平滑連接,E點切線方向恰好水平。O點固定一彈射裝置,剛開始時裝置處于鎖定狀態(tài)。當賽車從A點出發(fā)經過圓軌道進入OD軌道,到達O點時恰好可以觸發(fā)彈射裝置將賽車原路彈回,最終進入回收裝置F。測得賽車與彈射裝置碰撞時機械能損失1.8J,每次彈射后裝置可自動鎖定到初始時的彈性勢能值。已知賽車質量為0.2kg,電動機功率恒為3W,圓軌道半徑為R=0.4m,E點離水平軌道高度和與F點間水平距離均為3R,AB軌道長2m,賽車在水平軌道上運動時所受阻力等于其對軌道壓力的,賽車在軌道其余部分上所受摩擦力可忽略,賽車看成質點,g取10m/s2。123(1)若賽車恰好能過C點,求賽車經過H點時對軌道的壓力大小。(2)若某次測試時,賽車電動機工作1.5s,經過一次彈射后恰好落入回收裝置之中,則此次測試中給彈射裝置設置的彈性勢能為多大?(3)若某次測試時,賽車電動機工作1.5s,最終停在水平軌道AB上,且運動過程中賽車不能脫軌,求彈射裝置彈性勢能的取值范圍。123答案

(1)6N(2)2.3J

(3)0.3J≤Ep彈≤1.1J123123(3)賽車最終停在水平軌道AB上,有兩種臨界情況①假設賽車第一次彈回時,恰好能過C點,此時Ep彈最小設賽車最高到達A點右側彎曲軌道上高度h處,從C點到高度h處根據動能定理mg·2R-μmgL-mgh=0-可得h=0.5

m<3R所以賽車不會從E點飛出,有Ep彈≥0.3

J123②假設賽車第一次彈回時,恰好能運動到E點,從E點滑下到左側圓軌道根據動能定理3mgR-μmgL-mgh'=0-0可得h'=0.7

m則R<h'<2R賽車要脫離軌道。所以賽車從