高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題訓(xùn)練四 第1課時(shí) 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用
《高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題訓(xùn)練四 第1課時(shí) 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題訓(xùn)練四 第1課時(shí) 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用(15頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題訓(xùn)練四 第1課時(shí) 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用 專(zhuān)題定位 本專(zhuān)題主要用功能的觀點(diǎn)解決物體的運(yùn)動(dòng)和帶電體、帶電粒子、導(dǎo)體棒在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.考查的重點(diǎn)有以下幾方面:①重力、摩擦力、靜電力和洛倫茲力的做功特點(diǎn)和求解;②與功、功率相關(guān)的分析與計(jì)算;③幾個(gè)重要的功能關(guān)系的應(yīng)用;④動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用;⑤綜合應(yīng)用機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律分析問(wèn)題. 本專(zhuān)題是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),命題情景新,聯(lián)系實(shí)際密切,綜合性強(qiáng),側(cè)重在計(jì)算題中命題,是高考的壓軸題. 應(yīng)考策略 深刻理解功能關(guān)系,抓住兩種命題情景搞突破:一是綜合應(yīng)用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律,結(jié)合動(dòng)力學(xué)方法解決多運(yùn)
2、動(dòng)過(guò)程問(wèn)題;二是運(yùn)用動(dòng)能定理和能量守恒定律解決電場(chǎng)、磁場(chǎng)內(nèi)帶電粒子運(yùn)動(dòng)或電磁感應(yīng)問(wèn)題. 第1課時(shí) 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用 1.常見(jiàn)的幾種力做功的特點(diǎn) (1)重力、彈簧彈力、靜電力做功與路徑無(wú)關(guān). (2)摩擦力做功的特點(diǎn) ①單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力)可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功. ②相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零,在靜摩擦力做功的過(guò)程中,只有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移,沒(méi)有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能;相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零,且總為負(fù)值.在一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過(guò)程中,不僅有相互摩擦物體間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移,還有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量
3、等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量,等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積. ③摩擦生熱是指滑動(dòng)摩擦生熱,靜摩擦不會(huì)生熱. 2.幾個(gè)重要的功能關(guān)系 (1)重力的功等于重力勢(shì)能的變化,即WG=-ΔEp. (2)彈力的功等于彈性勢(shì)能的變化,即W彈=-ΔEp. (3)合力的功等于動(dòng)能的變化,即W=ΔEk. (4)重力(或彈簧彈力)之外的其他力的功等于機(jī)械能的變化,即W其他=ΔE. (5)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做的功等于系統(tǒng)中內(nèi)能的變化,即Q=Ff·l 相對(duì). 1.動(dòng)能定理的應(yīng)用 (1)動(dòng)能定理的適用情況:解決單個(gè)物體(或可看成單個(gè)物體的物體系統(tǒng))受力與位移、速率關(guān)系的問(wèn)題.動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng),也適用
4、于曲線運(yùn)動(dòng);既適用于恒力做功,也適用于變力做功,力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時(shí)作用,也可以分段作用. (2)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本思路 ①選取研究對(duì)象,明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程. ②分析研究對(duì)象的受力情況和各力做功情況,然后求各個(gè)外力做功的代數(shù)和. ③明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程初、末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1和Ek2. ④列出動(dòng)能定理的方程W合=Ek2-Ek1,及其他必要的解題方程,進(jìn)行求解. 2.機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 (1)機(jī)械能是否守恒的判斷 ①用做功來(lái)判斷,看重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功的代數(shù)和是否為零. ②用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷,看是否有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. ③對(duì)一些“繩子突然繃緊”
5、、“物體間碰撞”等問(wèn)題,機(jī)械能一般不守恒,除非題目中有特別說(shuō)明及暗示. (2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路 ①選取研究對(duì)象——物體系統(tǒng). ②根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程,進(jìn)行受力、做功分析,判斷機(jī)械能是否守恒. ③恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面,確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的初、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能. ④根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程,進(jìn)行求解. 考向1 力學(xué)中的幾個(gè)重要功能關(guān)系的應(yīng)用 例1 如圖1所示,足夠長(zhǎng)傳送帶與水平方向的傾角為θ,物塊a通過(guò)平行于傳送帶的輕繩跨過(guò)光滑輕滑輪與物塊b相連,b的質(zhì)量為m,開(kāi)始時(shí)a、b及傳送帶均靜止,且a不受傳送帶摩擦力作用,現(xiàn)讓傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則在b上升h高
6、度(未與滑輪相碰)過(guò)程中( ) 圖1 A.物塊a重力勢(shì)能減少mgh B.摩擦力對(duì)a做的功大于a機(jī)械能的增加 C.摩擦力對(duì)a做的功小于物塊a、b動(dòng)能增加之和 D.任意時(shí)刻,重力對(duì)a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等 審題突破 重力勢(shì)能的變化和什么力做功相對(duì)應(yīng)?機(jī)械能的變化和什么力做功相對(duì)應(yīng)?動(dòng)能的變化又和什么力做功相對(duì)應(yīng)? 解析 由題意magsin θ=mbg,則ma=.b上升h,則a下降hsin θ,則a重力勢(shì)能的減少量為mag×hsin θ=mgh,故A正確.摩擦力對(duì)a做的功等于a、b機(jī)械能的增加量.所以摩擦力對(duì)a做的功大于a的機(jī)械能增加量.因?yàn)橄到y(tǒng)重力勢(shì)能不變,所以摩擦力做的功
7、等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量,故B正確,C錯(cuò)誤.任意時(shí)刻a、b的速率相等,對(duì)b,克服重力的瞬時(shí)功率Pb=mgv,對(duì)a有:Pa=magvsin θ=mgv,所以重力對(duì)a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等,故D正確.故選A、B、D. 答案 ABD 以題說(shuō)法 注意幾個(gè)功能關(guān)系:重力做的功等于重力勢(shì)能的變化量;彈簧彈力做的功等于彈性勢(shì)能的變化量;重力以外的其他力做的功等于機(jī)械能的變化量;合力做的功等于動(dòng)能的變化量. (xx·廣東·16)圖2是安裝在列車(chē)車(chē)廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖,圖中①和②為楔塊,③和④為墊板,楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦,在車(chē)廂相互撞擊使彈簧壓縮的過(guò)程中( ) 圖2 A.緩沖器的機(jī)
8、械能守恒 B.摩擦力做功消耗機(jī)械能 C.墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 答案 B 解析 由于車(chē)廂相互撞擊彈簧壓縮的過(guò)程中存在克服摩擦力做功,所以緩沖器的機(jī)械能減少,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;彈簧壓縮的過(guò)程中,墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 考向2 動(dòng)力學(xué)方法和動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用 例2 如圖3甲所示,用固定的電動(dòng)機(jī)水平拉著質(zhì)量m=2 kg的小物塊和質(zhì)量M=1 kg的平板以相同的速度一起向右勻速運(yùn)動(dòng),物塊位于平板左側(cè),可視為質(zhì)點(diǎn).在平板的右側(cè)一定距離處有臺(tái)階阻擋,平板撞上后會(huì)立刻停止運(yùn)動(dòng).電動(dòng)機(jī)功率保持P=3 W不變.從某時(shí)刻t=0起,測(cè)
9、得物塊的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,t=6 s后可視為勻速運(yùn)動(dòng),t=10 s時(shí)物塊離開(kāi)木板.重力加速度g=10 m/s2,求: 圖3 (1)平板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為多大? (2)物塊在1 s末和3 s末受到的摩擦力各為多大? (3)平板長(zhǎng)度L為多少? 審題突破 “平板以相同的速度一起向右勻速運(yùn)動(dòng)”隱含什么條件?求平板長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)該選取哪段過(guò)程?電機(jī)的牽引力是恒力還是變力?怎么表示其做功的大??? 解析 (1)由題圖可知,前2 s內(nèi)物塊和平板一起做勻速運(yùn)動(dòng),對(duì)整體分析,在水平方向上受到水平向右的拉力和地面給平板的滑動(dòng)摩擦力,此二力的合力為零. 拉力大小為:FT1= 滑動(dòng)
10、摩擦力大小為:Ff=μ(M+m)g 由平衡條件可得:=μ(M+m)g 可得:μ=0.2 (2)物塊在1 s末時(shí)與平板一起做勻速運(yùn)動(dòng),合力為零.物塊受到水平向右的拉力與水平向左的靜摩擦力,因此靜摩擦力大小為:Ff1=FT1==6 N 物塊在2 s末之后與平板發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),之后物塊與平板間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力且大小保持不變.物塊在6 s后可視為勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)物塊受到的合力為零,即拉力與滑動(dòng)摩擦力大小相等方向相反,即:Ff2=FT2==10 N 物塊在3 s末時(shí)受到的滑動(dòng)摩擦力大小與6 s后受到的摩擦力大小相等,為10 N. (3)依題意,物塊在2 s末之后一直到10 s時(shí),物塊從平板的
11、一端運(yùn)動(dòng)到另一端,對(duì)物塊由動(dòng)能定理得: PΔt-Ff2L=mv-mv 代入解得:L==2.416 m 答案 (1)0.2 (2)6 N 10 N (3)2.416 m 以題說(shuō)法 1.在應(yīng)用動(dòng)能定理解題時(shí)首先要弄清物體的受力情況和做功情況.此題特別要注意地面對(duì)木板的滑動(dòng)摩擦力為μ(M+m)g. 2.應(yīng)用動(dòng)能定理列式時(shí)要注意運(yùn)動(dòng)過(guò)程的選取,可以全過(guò)程列式,也可以分過(guò)程列式. 如圖4,傳送帶A、B之間的距離為L(zhǎng)=3.2 m,與水平面間夾角θ=37°,傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),速度恒為v=2 m/s,在上端A點(diǎn)無(wú)初速度放置一個(gè)質(zhì)量為m=1 kg、大小可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬塊,它與傳送帶的動(dòng)摩擦
12、因數(shù)為μ=0.5,金屬塊滑離傳送帶后,經(jīng)過(guò)彎道,沿半徑R=0.4 m的光滑圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng),剛好能通過(guò)最高點(diǎn)E,已知B、D兩點(diǎn)的豎直高度差為h=0.5 m(取g=10 m/s2).求: 圖4 (1)金屬塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度; (2)金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功. 答案 (1)2 m/s (2)3 J 解析 (1)對(duì)金屬塊在E點(diǎn),mg=m,vE=2 m/s 在從D到E過(guò)程中,由動(dòng)能定理得: -mg·2R=mv-mv vD=2 m/s (2)金屬塊剛剛放上時(shí),mgsin θ+μmgcos θ=ma1, a1=10 m/s2 設(shè)經(jīng)位移x1達(dá)到共同速度,v2=2ax1,
13、 x1=0.2 m<3.2 m 繼續(xù)加速過(guò)程中:mgsin θ-μmgcos θ=ma2 a2=2 m/s2 x2=L-x1=3 m v-v2=2a2x2 vB=4 m/s 在從B到D過(guò)程中,由動(dòng)能定理: mgh-W=mv-mv W=3 J. 6.綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過(guò)程問(wèn)題 例3 (14分)如圖5所示,傾角θ=30°、長(zhǎng)L=4.5 m的斜面,底端與一個(gè)光滑的圓弧軌道平滑連接,圓弧軌道底端切線水平.一質(zhì)量為m=1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面最高點(diǎn)A由靜止開(kāi)始沿斜面下滑,經(jīng)過(guò)斜面底端B后恰好能到達(dá)圓弧軌道最高點(diǎn)C,又從圓弧軌道滑回,能上升到斜面上的D點(diǎn),再由D
14、點(diǎn)由斜面下滑沿圓弧軌道上升,再滑回,這樣往復(fù)運(yùn)動(dòng),最后停在B點(diǎn).已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=,g=10 m/s2,假設(shè)物塊經(jīng)過(guò)斜面與圓弧軌道平滑連接處速率不變.求: 圖5 (1)物塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間第一次到B點(diǎn); (2)物塊第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力; (3)物塊在斜面上滑行的總路程. 思維導(dǎo)圖 解析 (1)物塊沿斜面下滑時(shí), mgsin θ-μmgcos θ=ma(2分) 解得:a=2.5 m/s2(1分) 從A到B,物塊勻加速運(yùn)動(dòng),由L=at2(1分) 可得t= s(1分) (2)因?yàn)槲飰K恰好到C點(diǎn),所以到C點(diǎn)速度為0.設(shè)物塊到B點(diǎn)的速度為v,則mg
15、R=mv2(2分) FN-mg=m(1分) 解得FN=3mg=30 N(1分) 由牛頓第三定律可得,物塊對(duì)軌道的壓力為FN′=30 N,方向向下(1分) (3)從開(kāi)始釋放至最終停在B處,設(shè)物塊在斜面上滑行的總路程為s,則mgLsin θ-μmgscos θ=0(3分) 解得s=9 m(1分) 答案 (1) s (2)30 N,方向向下 (3)9 m 點(diǎn)睛之筆 多個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合實(shí)際上是多種物理規(guī)律和方法的綜合應(yīng)用,分析這種問(wèn)題時(shí)注意要各個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程獨(dú)立分析,而不同過(guò)程往往通過(guò)連接點(diǎn)的速度建立聯(lián)系,有時(shí)對(duì)整個(gè)過(guò)程應(yīng)用能量的觀點(diǎn)解決問(wèn)題會(huì)更簡(jiǎn)單. (限時(shí):15分鐘,滿分:16分)
16、如圖6所示,有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m=1 kg的小物塊,從光滑平臺(tái)上的A點(diǎn)以v0=1.8 m/s的初速度水平拋出,到達(dá)C點(diǎn)時(shí),恰好沿C點(diǎn)的切線方向進(jìn)人固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,最后小物塊無(wú)碰撞地滑上緊靠軌道末端D點(diǎn)的足夠長(zhǎng)的水平傳送帶.已知傳送帶上表面與圓弧軌道末端切線相平,傳送帶沿順時(shí)針?lè)较騽蛩龠\(yùn)行的速度為v=3 m/s,小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,圓弧軌道的半徑為R=2 m,C點(diǎn)和圓弧的圓心O點(diǎn)連線與豎直方向的夾角θ=53°,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6.求: 圖6 (1)小物塊到達(dá)圓弧軌道末端D點(diǎn)時(shí)
17、對(duì)軌道的壓力; (2)小物塊從滑上傳送帶到第一次離開(kāi)傳送帶的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量. 答案 (1)22.5 N,方向豎直向下 (2)32 J 解析 (1)設(shè)小物體在C點(diǎn)時(shí)的速度大小為vC,由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知,C點(diǎn)的速度方向與水平方向成θ=53°,則由幾何關(guān)系可得: vC== m/s=3 m/s① 由C點(diǎn)到D點(diǎn),由動(dòng)能定理得: mgR(1-cos θ)=mv-mv② 小物塊在D點(diǎn),由牛頓第二定律得: FN-mg=m③ 由牛頓第三定律,小物塊到達(dá)圓弧軌道末端D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為:FN′=FN④ 聯(lián)立①②③④得:FN′=22.5 N,方向豎直向下 (2)設(shè)小物塊在傳送帶上滑動(dòng)的加速
18、度大小為a,由牛頓第二定律得: a==μg=0.5×10 m/s2=5 m/s2⑤ 小物塊勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,向左通過(guò)的位移為x1,傳送帶向右運(yùn)動(dòng)的距離為x2,則: vD=at1⑥ x1=at⑦ x2=vt1⑧ 小物塊向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到和傳送帶速度相同時(shí)間為t2,向右通過(guò)的位移為x3,傳送帶向右運(yùn)動(dòng)的距離為x4,則 v=at2⑨ x3=at⑩ x4=vt2? 整個(gè)過(guò)程小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離為: x=x1+x2+x4-x3? 產(chǎn)生的熱量為:Q=μmgx? 聯(lián)立⑤~?解得:Q=32 J (限時(shí):45分鐘) 題組1 力學(xué)中的幾個(gè)重要功能關(guān)系的應(yīng)用
19、1.如圖1所示,質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車(chē)靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車(chē)的最左端.現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上,使小物塊從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).小物塊和小車(chē)之間的摩擦力為Ff,小物塊滑到小車(chē)的最右端時(shí),小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離為x.此過(guò)程中,以下結(jié)論正確的是( ) 圖1 A.小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F-Ff)·(L+x) B.小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí),小車(chē)具有的動(dòng)能為Ffx C.小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L+x) D.小物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能為Fx 答案 ABC 解析 小物塊受到的合外力是F-Ff,位移為L(zhǎng)+x,由動(dòng)能定理可得小物塊到達(dá)
20、小車(chē)最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F-Ff)(L+x),同理小車(chē)的動(dòng)能也可由動(dòng)能定理得出為Ffx;由于小物塊和小車(chē)間的滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生內(nèi)能,小物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能小于Fx. 2.如圖2甲所示,一物體懸掛在細(xì)繩下端,由靜止開(kāi)始沿豎直方向運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的機(jī)械能E與物體位移x關(guān)系的圖象如圖乙所示,其中0~x1過(guò)程的圖線為曲線,x1~x2過(guò)程的圖線為直線.由此可以判斷( ) 甲 乙 圖2 A.0~x1過(guò)程中物體所受拉力是變力,且一定不斷增大 B.0~x1過(guò)程中物體的動(dòng)能一定是不斷減小 C.x1~x2過(guò)程中物體一定做勻速運(yùn)
21、動(dòng) D.x1~x2過(guò)程中物體可能做勻加速運(yùn)動(dòng) 答案 AD 解析 小球受重力和繩子的拉力,由題圖知在0~x1過(guò)程中拉力在逐漸增大,故A正確;若拉力小于重力,則小球加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能增大,故B錯(cuò)誤;x1~x2過(guò)程中拉力不變,若拉力等于重力,小球做勻速運(yùn)動(dòng),若拉力小于重力,小球可能做勻加速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確. 3.把質(zhì)量為m的小球(可看做質(zhì)點(diǎn))放在豎直的輕質(zhì)彈簧上,并把小球下按到A的位置,如圖3甲所示.迅速松手后,彈簧把小球彈起,球升至最高位置C點(diǎn)(如圖丙),途中經(jīng)過(guò)位置B時(shí)彈簧正好處于自由狀態(tài)(如圖乙).已知AB的高度差為h1,BC的高度差為h2,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力.則( )
22、 圖3 A.小球從A上升到B位置的過(guò)程中,動(dòng)能一直增大 B.小球從A上升到C位置的過(guò)程中,機(jī)械能一直增大 C.小球在圖甲中時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為mg(h2+h1) D.一定有h2≥h1 答案 C 解析 小球上升時(shí)先加速后減速,當(dāng)mg=F彈時(shí),加速度為零,速度最大,此時(shí)彈簧還處于壓縮狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤.從A到B,小球和彈簧的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,彈性勢(shì)能減小,小球的機(jī)械能增大;而從B到C,小球只有重力做功,機(jī)械能不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.由A到C系統(tǒng)的機(jī)械能守恒可知,彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,故Ep=mg(h2+h1),選項(xiàng)C正確.由A到C彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的重力勢(shì)能,動(dòng)能最大位置在B點(diǎn)下
23、方,故h2可等于零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.故選C. 4.如圖4所示為通過(guò)彈射器研究彈性勢(shì)能的實(shí)驗(yàn)裝置.光滑圓形軌道豎直固定于光滑水平面上,半徑為R.彈射器固定于A處.某一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈射器射出一質(zhì)量為m的小球,恰能沿圓軌道內(nèi)側(cè)到達(dá)最高點(diǎn)C,然后從軌道D處(D與圓心等高)下落至水平面.取重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是( ) 圖4 A.小球從D處下落至水平面的時(shí)間為 B.小球至最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道壓力為5mg C.小球落至水平面時(shí)的動(dòng)能為2mgR D.釋放小球前彈射器的彈性勢(shì)能為 答案 D 解析 小球恰好通過(guò)C點(diǎn),則由mg=m,解得v=;小球從C到D有mgR=mv- mv2,解得vD=
24、,小球由D到地面做勻加速直線運(yùn)動(dòng);若做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),由R= gt2可得,t= ;而現(xiàn)在有初速度,故時(shí)間小于 ,故A錯(cuò)誤;由B到C有:mg·2R=mv-mv2,B點(diǎn)F-mg=m,聯(lián)立解得,F(xiàn)=6mg,故B錯(cuò)誤;對(duì)C,小球落到水平面Ek-mv2=mg·2R,Ek=2.5mgR,故C錯(cuò)誤;小球彈出后的機(jī)械能等于彈射器的彈性勢(shì)能,故彈性勢(shì)能為E=mg·2R+mv2=,故D正確. 5.如圖5所示,在傾角為θ的固定光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧相連接的物塊A、B,它們的質(zhì)最分別為m1、m2,彈簧勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用一平行斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊B剛要離開(kāi)
25、擋板C時(shí),物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為d,速度為v.則此時(shí)( ) 圖5 A.拉力做功的瞬時(shí)功率為Fvsin θ B.物塊B滿足m2gsin θ=kd C.物塊A的加速度為 D.彈簧彈性勢(shì)能的增加量為Fd-m1v2 答案 C 解析 拉力F與速度v同向,瞬時(shí)功率應(yīng)為P=Fv,故A錯(cuò)誤;開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧彈力等于A的重力沿斜面向下的分力,當(dāng)B剛離開(kāi)C時(shí),彈簧的彈力等于B的重力沿斜面向下的分力,故m2gsin θ=kx2,但由于開(kāi)始時(shí)彈簧是壓縮的,故d>x2,故m2gsin θ<kd,故B錯(cuò)誤;當(dāng)B剛離開(kāi)C時(shí),對(duì)A,根據(jù)牛頓第二定律得:F-m1gsin θ-kx2=m1a1,又開(kāi)始
26、時(shí),A平衡,則有:m1gsin θ=kx1,而d=x1+x2,解得:物塊A的加速度為a1=,故C正確;根據(jù)功能關(guān)系,彈簧彈性勢(shì)能的增加量等于拉力的功減去系統(tǒng)動(dòng)能和重力勢(shì)能的增加量,即為:Fd-m1gdsin θ-m1v2,故D錯(cuò)誤. 題組2 動(dòng)力學(xué)方法和動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用 6.光滑圓軌道和兩傾斜直軌道組成如圖6所示裝置,其中直軌道bc粗糙,直軌道cd光滑,兩軌道相接處為一很小的圓?。|(zhì)量為m=0.1 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng),到達(dá)軌道最高點(diǎn)a時(shí)的速度大小為v=4 m/s,當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到圓軌道與直軌道bc的相切處b時(shí),脫離圓軌道開(kāi)始沿傾斜直軌道bc滑行,到達(dá)軌道cd上的d點(diǎn)
27、時(shí)速度為零.若滑塊變換軌道瞬間的能量損失可忽略不計(jì),已知圓軌道的半徑為R=0.25 m,直軌道bc的傾角θ=37°,其長(zhǎng)度為L(zhǎng)=26.25 m,d點(diǎn)與水平地面間的高度差為h=0.2 m,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6.求: 圖6 (1)滑塊在圓軌道最高點(diǎn)a時(shí)對(duì)軌道的壓力大??; (2)滑塊與直軌道bc間的動(dòng)摩擦因數(shù); (3)滑塊在直軌道bc上能夠運(yùn)動(dòng)的時(shí)間. 答案 (1)5.4 N (2)0.8 (3)7.66 s 解析 (1)在圓軌道最高點(diǎn)a處對(duì)滑塊, 由牛頓第二定律得:mg+FN=m, 得FN=m(-g)=5.4 N 由牛頓第三定律得滑塊在圓軌道
28、最高點(diǎn)a時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為5.4 N. (2)從a點(diǎn)到d點(diǎn)全程,由動(dòng)能定理得: mg(R+Rcos θ+Lsin θ-h(huán))-μmgcos θ·L=0-mv2 μ==0.8 (3)設(shè)滑塊在bc上向下滑動(dòng)的加速度為a1,時(shí)間為t1,向上滑動(dòng)的加速度為a2,時(shí)間為t2,在c點(diǎn)時(shí)的速度為vc. 由c到d:mv=mgh vc==2 m/s a點(diǎn)到b點(diǎn)的過(guò)程:mgR(1+cos θ)=mv-mv2 vb==5 m/s 在軌道bc上: 下滑:L=t1 t1==7.5 s 上滑:mgsin θ+μmgcos θ=ma2 a2=gsin θ+μgcos θ=12.4 m/s2 0=v
29、c-a2t2 t2== s≈0.16 s μ>tan θ,滑塊在軌道bc上停止后不再下滑 滑塊在兩個(gè)斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間: t總=t1+t2=(7.5+0.16) s=7.66 s 7.如圖7所示,一滑板愛(ài)好者總質(zhì)量(包括裝備)為50 kg,從以O(shè)為圓心,半徑為R=1.6 m光滑圓弧軌道的A點(diǎn)(α=60°)由靜止開(kāi)始下滑,到達(dá)軌道最低點(diǎn)B后(OB在同一豎直線上),滑板愛(ài)好者沿水平切線飛出,并恰好從C點(diǎn)以平行斜面方向的速度進(jìn)入傾角為37°的斜面,若滑板與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,斜面長(zhǎng)s=6 m.(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求: 圖7
30、 (1)滑板愛(ài)好者在B、C間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間; (2)滑板愛(ài)好者到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小. 答案 (1)0.3 s (2)7 m/s 解析 (1)滑板愛(ài)好者在圓軌道AB間運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中, 由動(dòng)能定理得mgR(1-cos 60°)=mv① 由①得vB=4 m/s 滑板愛(ài)好者在BC間做平拋運(yùn)動(dòng),在C點(diǎn): 豎直方向的分速度vCy=vBtan 37°=3 m/s② 由vCy=gt③ 得平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=0.3 s (2)在C點(diǎn),由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知: vC=vB/cos 37°=5 m/s④ 滑板愛(ài)好者在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理可得: mgssin θ-μmgscos θ=mv
31、-mv⑤ 由⑤得vD=7 m/s 題組3 綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過(guò)程問(wèn)題 8.(xx·山東臨沂三模)如圖8所示,在粗糙水平臺(tái)階上靜止放置一質(zhì)量m=0.5 kg的小物塊,它與水平臺(tái)階表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,且與臺(tái)階邊緣O點(diǎn)的距離s=5 m.在臺(tái)階右側(cè)固定了一個(gè)以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓弧形擋板,并以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系.現(xiàn)用F=5 N的水平恒力拉動(dòng)小物塊,一段時(shí)間后撤去拉力,小物塊最終水平拋出并擊中擋板(g=10 m/s2). 圖8 (1)若小物塊恰能擊中擋板的上邊緣P點(diǎn),P點(diǎn)的坐標(biāo)為(1.6 m,0.8 m),求其離開(kāi)O點(diǎn)時(shí)的速度大??; (2)為使小物塊擊中擋板,求
32、拉力F作用的距離范圍;
(3)改變拉力F的作用時(shí)間,使小物塊擊中擋板的不同位置,求擊中擋板時(shí)小物塊動(dòng)能的最小值.(結(jié)果可保留根式)
答案 (1)4 m/s (2)2.5 m
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年防凍教育安全教育班會(huì)全文PPT
- 2025年寒假安全教育班會(huì)全文PPT
- 初中2025年冬季防溺水安全教育全文PPT
- 初中臘八節(jié)2024年專(zhuān)題PPT
- 主播直播培訓(xùn)提升人氣的方法正確的直播方式如何留住游客
- XX地區(qū)機(jī)關(guān)工委2024年度年終黨建工作總結(jié)述職匯報(bào)
- 心肺復(fù)蘇培訓(xùn)(心臟驟停的臨床表現(xiàn)與診斷)
- 我的大學(xué)生活介紹
- XX單位2024年終專(zhuān)題組織生活會(huì)理論學(xué)習(xí)理論學(xué)習(xí)強(qiáng)黨性凝心聚力建新功
- 2024年XX單位個(gè)人述職述廉報(bào)告
- 一文解讀2025中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議精神(使社會(huì)信心有效提振經(jīng)濟(jì)明顯回升)
- 2025職業(yè)生涯規(guī)劃報(bào)告自我評(píng)估職業(yè)探索目標(biāo)設(shè)定發(fā)展策略
- 2024年度XX縣縣委書(shū)記個(gè)人述職報(bào)告及2025年工作計(jì)劃
- 寒假計(jì)劃中學(xué)生寒假計(jì)劃安排表(規(guī)劃好寒假的每個(gè)階段)
- 中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議九大看點(diǎn)學(xué)思想強(qiáng)黨性重實(shí)踐建新功