專題(12)動(dòng)力學(xué)兩類基本問題和臨界與極值問題(原卷版)

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)必?zé)峥键c(diǎn)整合回扣練專題（12）動(dòng)力學(xué)兩類基本問題和臨界與極值問題（原卷版）考點(diǎn)一eq\a\vs4\al(動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題)1．解題關(guān)鍵(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過程分析．(2)兩個(gè)橋梁——加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁．2．常用方法(1)合成法在物體受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè)或3個(gè))時(shí)一般采用合成法．(2)正交分解法若物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上)時(shí)，則采用正交分解法．題型1已知受力求運(yùn)動(dòng)【典例1】如圖所示為四旋翼無人機(jī)，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前得到越來越廣泛的應(yīng)用．一架質(zhì)量m＝2kg的無人機(jī)，其動(dòng)力系統(tǒng)所能提供的最大升力F＝36N，運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力大小恒為f＝4N．取g＝10m/s2.(1)無人機(jī)在地面上從靜止開始，以最大升力豎直向上起飛，求在t＝5s時(shí)離地面的高度h；(2)當(dāng)無人機(jī)懸停在距離地面高度H＝100m處，由于動(dòng)力設(shè)備故障，無人機(jī)突然失去升力而墜落，求無人機(jī)墜落地面時(shí)的速度大小；(3)在無人機(jī)墜落過程中，在遙控設(shè)備的干預(yù)下，動(dòng)力設(shè)備重新啟動(dòng)提供向上的最大升力．為保證安全著地，求無人機(jī)從開始下落到恢復(fù)升力的最長時(shí)間t1.題型2已知運(yùn)動(dòng)求受力【典例2】(多選)如圖所示，總質(zhì)量為460kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180m時(shí)，以5m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)．若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，取重力加速度g＝10m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是()A．所受浮力大小為4830NB．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C．從地面開始上升10s后的速度大小為5m/sD．以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230Nm/s，C項(xiàng)錯(cuò)誤；勻速上升時(shí)，F(xiàn)?。紽f＋mg，所以Ff＝F?。璵g＝4830N－4600N＝230N，D項(xiàng)正確．題型3動(dòng)力學(xué)兩類問題綜合應(yīng)用【典例3】隨著科技的發(fā)展，未來的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)的起飛距離．如圖所示，航空母艦的水平跑道總長l＝180m，其中電磁彈射區(qū)的長度為l1＝120m，在該區(qū)域安裝有直線電機(jī)，該電機(jī)可從頭至尾提供一個(gè)恒定的牽引力F牽．一架質(zhì)量為m＝2.0×104kg的飛機(jī)，其噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供恒定的推力F推＝1.2×105N．假設(shè)在電磁彈射階段的平均阻力為飛機(jī)重力的0.05倍，在后一階段的平均阻力為飛機(jī)重力的0.2倍．已知飛機(jī)可看做質(zhì)量恒定的質(zhì)點(diǎn)，離艦起飛速度v＝120m/s，航空母艦處于靜止?fàn)顟B(tài)，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，取g＝10m/s2)(1)飛機(jī)在后一階段的加速度大?。?2)飛機(jī)在電磁彈射區(qū)的加速度大小和電磁彈射器的牽引力F牽的大?。咀兪?】(多選)如圖所示，木盒中固定一質(zhì)量為m的砝碼，木盒和砝碼在桌面上以一定的初速度一起以加速度a1滑行一段距離x1后停止．現(xiàn)拿走砝碼，而持續(xù)加一個(gè)豎直向下的恒力F(F＝mg)，若其他條件不變，木盒以加速度a2滑行距離x2后停止．則()A．a(chǎn)2>a1 B．a(chǎn)2＝a1C．x2>x1 D．x2<x1【變式2】如圖所示，一兒童玩具靜止在水平地面上，一名幼兒用沿與水平面成30°角的恒力拉著它沿水平地面運(yùn)動(dòng)，已知拉力F＝6.5N，玩具的質(zhì)量m＝1kg，經(jīng)過時(shí)間t＝2.0s，玩具移動(dòng)了距離x＝2eq\r(3)m，這時(shí)幼兒將手松開，玩具又滑行了一段距離后停下．(g取10m/s2)求：(1)玩具與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)松手后玩具還能滑行多遠(yuǎn)？(3)當(dāng)力F與水平方向夾角θ為多少時(shí)拉力F最??？【變式3】如圖甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體置于傾角為37°的固定斜面上(斜面足夠長)，對(duì)物體施加平行于斜面向上的恒力F，作用時(shí)間t1＝1s時(shí)撤去力F，物體運(yùn)動(dòng)的部分v-t圖象如圖乙所示，設(shè)物體受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2.求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和拉力F的大??；(2)t＝4s時(shí)物體的速度和0～4s內(nèi)的位移．考點(diǎn)二eq\a\vs4\al(臨界和極值問題)1．基本思路(1)認(rèn)真審題，詳盡分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個(gè)階段)．(2)尋找過程中變化的物理量．(3)探索物理量的變化規(guī)律．(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系．2．思維方法極限法把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，以達(dá)到正確解決問題的目的假設(shè)法臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時(shí)，或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí)，往往用假設(shè)法解決問題數(shù)學(xué)法將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件【典例4】如圖所示，將質(zhì)量m＝1.24kg的圓環(huán)套在固定的水平直桿上，環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.8.對(duì)環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上與桿夾角θ＝53°的恒定拉力F，使圓環(huán)從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第1s內(nèi)前進(jìn)了2m(取g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)．求：(1)圓環(huán)加速度a的大??；(2)拉力F的大?。咀兪?】如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的小球用細(xì)繩拴在傾角θ＝37°的光滑斜面上，此時(shí)，細(xì)繩平行于斜面．取g＝10m/s2(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．下列說法正確的是()A．當(dāng)斜面以5m/s2的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子拉力為20NB．當(dāng)斜面以5m/s2的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子拉力為30NC．當(dāng)斜面以20m/s2的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子拉力為40ND．當(dāng)斜面以20m/s2的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子拉力為60N【變式5】如圖所示，一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m1＝6kg的物體P，Q為一質(zhì)量為m2＝10kg的物體，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)給物體Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速