专题11 动力学与能量观点的综合应用-2023版高考物理一轮复习全国百所名校名题分类汇编

专题11 动力学与能量观点的综合应用 1.（2022届四川省广安市第二中学高三（下）第四次模拟考试理综物理试题）如图所示，为一半径的光滑圆弧轨道，一质量的小球（可视为质点）以初速度从图中P点开始做平抛运动，恰好沿A点的切线方向进入圆弧轨道。已知，取。 （1）求小球运动到A点的速度v； （2）通过计算判断小球能否通过圆弧轨道最高点C。若能，求出小球到达C点时速度的大小和小球对轨道的压力。 【答案】（1）10 m/s；（2）能，，，方向竖直向上 【解析】 【详解】（1）将小球到达A点的速度正交分解，如图所示 有 解得 （2）设小球恰好能到达C点，有 解得 假设小球能到达C点，由动能定理有 解得 故小球能通过圆弧轨道最高点C，小球到达C点时速度为 小球在C点时，由牛顿第二定律有 代入数据得 由牛顿第三定律，小球到达圆弧轨道最高点C时对轨道的压力大小为 方向竖直向上。 2.(2022届云南省高三（下）第一次统一检测理综物理试题)2022年2月16日，我国运动员齐广璞在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军，图甲为比赛大跳台的场景。现将部分赛道简化，如图乙所示，若运动员从雪道上的A点由静止滑下后沿切线从B点进入半径的竖直冰面圆弧轨道，从轨道上的C点飞出。之间的竖直高度，与互相垂直，。运动员和装备的总质量且视为质点，摩擦和空气阻力不计。取重力加速度，，。求 （1）在轨道最低点D时，轨道对运动员的支持力大小； （2）运动员滑离C点后在空中飞行过程中距D点的最大高度。 【答案】（1）3000N；（2）24.12m 【解析】 【详解】（1）运动员从雪道上的A点由静止滑到D点过程中，由动能定理得 解得 在轨道最低点D时，根据牛顿第二定律得 解得 （2）运动员从雪道上的A点由静止滑到C点过程中，由动能定理得 解得 运动员滑离C点后在空中做斜抛运动，抛出最高点与C点的高度差为h，则有 在空中飞行过程中距D点的最大高度为 联立解得 3.（2022届重庆市渝中区巴蜀中学高三（上）适应性月考物理试题（四））如图所示，B、M、N分别为竖直光滑圆轨道上的三个点，B点和圆心等高，A、M点与O点在同一竖直线上，N点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α=60°。现从A点下缘水平射入一个质量为m的小球，射人时小球恰好对轨道无压力。经圆轨道飞出后沿水平方向通过C点，已知圆轨道半径为R，重力加速度为g。求： （1）小球在M点对轨道的压力大小； （2）小球在N点的速度大小和C点相对于N点的高度。 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】（1）小球恰好经过A点，有 从A点到M点，有 在M点，有 由牛顿第三定律，小球对轨道的压力有 解得 （2）小球到达N点的速度设为，有 解得 小球从N点做斜抛运动，上升的竖直高度为 4.(2022届云南省昆明市第一中学高三（上）第二次联考物理试题)“坡上起步”是驾照考试必考的内容，汽车在斜坡上由静止向坡顶方向启动，如果考试用车的质量，发动机的额定输出功率，汽车在坡上起步过程中受到的阻力为重力的0.1倍，坡面倾角为，坡面足够长，取。 （1）汽车以恒定功率启动，则起步过程中所能达到的最大速度； （2）汽车以恒定加速度启动，达到额定功率后汽车保持额定功率继续前进，当汽车沿坡面行驶时达到最大速度，则该过程所用的总时间（结果保留两位小数）。 【答案】（1）20m/s；（2）10.17s 【解析】 【分析】 【详解】(1)汽车启动过程中达到最大速度时，汽车匀速运动合力为0，则 则最大速度为 (2)汽车匀加速运动过程中，有 匀加速运动的末速度为 联立可得 则匀加速运动的时间为 匀加速运动的位移为 当汽车功率达到额定功率后，由动能定理得 可得 该过程所用的总时间 5.（2022届四川省成都市金堂县淮口中学高三（下）第一次月考物理试题）如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，A放在水平地面上；B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上。用手拿住C，使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为m，C的质量为4m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放C后它沿斜面下滑，A刚离开地面时，B获得最大速度，求： （1）从释放C到物体A刚离开地面时，物体C沿斜面下滑距离。 （2）斜面倾角 （3）B的最大速度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设开始时弹簧的压缩量，则 设当物体A刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为，则 当物体A刚离开地面时，物体B上升的距离以及物体C沿斜面下滑的距离均为 联立解得 （2）物体A刚刚离开地面时，以B为研究对象，物体B受到重力mg、弹簧的弹力、细线的拉力T三个力的作用，设物体B的加速度