专题01 动力学与运动学综合问题-2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训

专题01 动力学与运动学综合问题 目录 【专题解读】 1 【高考真题分析】 1 【真题感悟】 4 【最新考向解密】 4 1.以体育运动为情境构建斜面模型考动力学问题 4 2.以生产生活为情境构建多过程多运动问题 5 3.传送带与实际问题相结合 7 【专题优化训练】 8 【专题解读】 1.本专题是动力学方法的典型题型,包括动力学两类基本问题和应用动力学方法解决多运动过程问题。高考中既可以在选择题中命题,更会在计算题中命题。 2.通过本专题的复习,可以培养同学们的审题能力,分析和推理能力。 3.用到的相关知识有:匀变速直线运动规律,受力分析、牛顿运动定律等。 【高考真题分析】 【例1】(2021·6月浙江选考,19)机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示,质量m=1.0×103 kg的汽车以v1=36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶,在距离斑马线s=20 m处,驾驶员发现小朋友排着长l=6 m的队伍从斑马线一端开始通过,立即刹车,最终恰好停在斑马线前。假设汽车在刹车过程中所受阻力不变,且忽略驾驶员反应时间。 (1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小; (2)若路面宽L=6 m,小朋友行走的速度v0=0.5 m/s,求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间; (3)假设驾驶员以v2=54 km/h超速行驶,在距离斑马线s=20 m处立即刹车,求汽车到斑马线时的速度。 【必备知识】本题考查的知识点为受力分析、牛顿第二定律、运动学公式。 【关键能力】(1)理解能力:要求能根据题设情境解读出数据的物理意义并画出示意图进行分析。 (2)推理论证能力:能对汽车进行受力与运动应用受力分析并结合几何关系及牛顿第二定律、运动学公式解决问题。 (3)模型构建能力:根据问题情境,建立汽车刹车模型。 【答案】 (1)4 s 2.5×103 N (2)20 s (3)5 m/s 【解析】 v1=36 km/h=10 m/s v2=54 km/h=15 m/s (1)根据平均速度公式得t1== 解得刹车时间t1=4 s 刹车加速度a==2.5 m/s2 根据牛顿第二定律得-Ff=ma,解得Ff=2.5×103 N。 (2)小朋友通过斑马线的时间t2==24 s 汽车在斑马线前等待时间t=t2-t1=20 s。 (3)根据速度位移公式得v2-v=2as, 解得v=5 m/s。 【例2】(2021·浙江1月选考·19)如图所示,质量m=2 kg的滑块以v0=16 m/s的初速度沿倾角θ=37°的斜面上滑,经t=2 s滑行到最高点.然后,滑块返回到出发点.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求滑块:(g取10 m/s2) (1)最大位移值x; (2)与斜面间的动摩擦因数μ; (3)从最高点返回到出发点的过程中重力的平均功率. 【必备知识】本题考查的知识点为受力分析、牛顿第二定律、运动学公式。 【关键能力】(1)理解能力:要求能根据题设情境理解滑块的运动。 (2)推理论证能力:能正确滑块的受力与运动应用受力分析、牛顿第二定律、运动学公式解决问题。 (3)模型构建能力:根据问题情境,建立斜面模型、匀变速直线运动。 【答案】 (1)16 m (2)0.25 (3)67.9 W 【解析】 (1)滑块沿斜面向上做匀减速直线运动, 有:x=t,解得x=16 m (2)上滑过程有:加速度大小a1===8 m/s2 由牛顿第二定律有mgsin θ+μmgcos θ=ma1 解得μ=0.25 (3)下滑过程有mgsin θ-μmgcos θ=ma2, 解得a2=4 m/s2 由运动学公式有vt2=2a2x, 得vt==8 m/s 重力的平均功率=mgcos (90°-θ)=mgcos (90°-θ) =48 W≈67.9 W. 【例3】(2020·全国卷Ⅲ·25改编)如图,相距L=11.5 m的两平台位于同一水平面内,二者之间用传送带相接.传送带向右匀速运动,其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定.质量m=10 kg的载物箱(可视为质点),以初速度v0=5.0 m/s自左侧平台滑上传送带.载物箱与传送带间的动摩擦因数μ=0.10,重力加速度取g=10 m/s2. (1)若v=4.0 m/s,求载物箱通过传送带所需的时间; (2)求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度. 【必备知识】本题考查的知识点为受力分析、牛顿第二定律、运动学公式。 【关键能力】(1)理解能力:要求能根据载物箱在传送带上的受力分析其运动特点。 (2)推理论证能力:能正分析确滑块的受力与运动,应用受力分析、牛顿第二定律、运动学公式解决问题。 (3)模型构建能力:根据问题情境,建立质点模型、传送带模型、匀变速直线运动模型。 【答案】 (1)2.75 s (2)4 m