2021版高考物理一轮复习高频考点强化练五能量综合问题含解析.pdfVIP

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能量综合问题

<45分钟100分>

计算题<本题共6小题,共100分,要有必要的文字说明和规范的解题步骤,有数值计算的要

注明单位>

1.<12分><2020·XX模拟>如图所示,粗糙斜面与光滑水平面通过半径可忽略的光滑小圆弧平

滑连接,斜面倾角α=37°,A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块<可看作质点>,C为左端附有

胶泥的薄板<可移动且质量不计>,D为两端分别连接B和C的轻质弹簧。当滑块A置于斜面上

且受到大小为F=4N、方向垂直于斜面向下的恒力作用时,恰能沿斜面向下匀速运动。现撤去

F,让滑块A从斜面上距斜面末端L=1m处由静止下滑。<g取10

2

m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8>

<1>求滑块A到达斜面末端时的速度大小。

<2>滑块A与C<原来C、B、D处于静止状态>接触后粘连在一起,求此后两滑块和弹簧构成的系

统在相互作用过程中弹簧的最大弹性势能是多少?

[解析]<1>滑块A匀速下滑时,受重力mg、恒力F、斜面支持力N和摩擦力f作用

由平衡条件有:mgsinα-μ<mgcosα+F>=0

代入数据解得:μ=0.5

撤去F后,滑块A匀加速下滑,由动能定理有:

<mgsinα-μmgcosα>L=mv2

代入数据得:v=2m/s

<2>两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中动量守恒,当它们速度相等时,弹簧具有最大

弹性势能,设共同速度为v,由动量守恒:mv=2mv

11

2

由能量守恒定律有:E=mv-×2m

p

联立解得:E=1J

p

答案:<1>2m/s<2>1J

[补偿训练]

..

.

如图所示,在场强为E的匀强电场中,一长为l的绝缘轻质细杆可绕O点在竖直平面内自

由转动,A端有一个带正电的小球,电荷量为q,质量为m。将细杆从水平位置自由释放,则:

<1>请说明小球由A到B的过程中电势能如何变化。

<2>求出小球在最低点时的速率。

<3>求出最低点时绝缘杆对小球的作用力大小。

[解析]<1>因为由A到B过程中电场力做正功,所以电势能减小。

ll2

<2>由动能定理得mg+qE=mv-0

解得v=。

<3>在最低点由牛顿第二定律得F-mg=m

T

解得F=3mg+2Eq。

T

答案:<1>电势能减小<2>

<3>3mg+2Eq

2.<12分>如图所示,在竖直平面内有xOy坐标系,长为l的不可伸长的细绳,一端固定在A点,A

点的坐标为<0,>,另一端系一质量为m的小球。现在x坐标轴上<x>0>固定一个小钉,拉小球

使细绳绷直并呈水平位置,再将小球从静止释放,当细绳碰到钉子以后,小球可以绕钉子在竖

直平面内做圆周运动。

<1>当钉子在x=l的P点时,小球经过最低点时细绳恰好不被拉断,求细绳能承受的最大拉

力。

..

.

<2>为使小球释放后能绕钉子在竖直平面内做圆周运动,而细绳又不被拉断,求钉子所在位置

的范围。

ll

[解析]<1>当钉子在x=的P点时,小球绕钉子转动