2019-2020年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 補(bǔ)充資料 第3單元 牛頓運(yùn)動定律4 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用2.doc
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2019-2020年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 補(bǔ)充資料 第3單元 牛頓運(yùn)動定律4 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用2.doc
2019-2020年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 補(bǔ)充資料 第3單元 牛頓運(yùn)動定律4 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用2
一.知識點
1.動力學(xué)圖像問題
2.傳送帶模型
3.板塊模型
二.典例解析
1.動力學(xué)圖像問題(s—t、v—t、a—t、F—t、F—x……有一定的綜合性)
【例1】(xx年課標(biāo)) xx年11月,“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號”航空母艦上著艦成功。圖(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖。飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后,飛機(jī)的動力系統(tǒng)立即關(guān)閉,阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機(jī)施加一作用力,使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止,某次降落,以飛機(jī)著艦為計時零點,飛機(jī)在t=0.4s時恰好鉤住阻攔索中間位置,其著艦到停止的速度-時間圖線如圖(b)所示。假如無阻攔索,飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1000m。已知航母始終靜止,重力加速度的大小為g。則
A.從著艦到停止,飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的1/10
B.在0.4s~2.5s時間內(nèi),阻攔索的張力幾乎不隨時間變化
C.在滑行過程中,飛行員所承受的加速度大小會超過2.5g
D.在0.4s~2.5s時間內(nèi),阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)做功的功率幾乎不變
變式1 (xx年北京卷)一只皮球豎直向上拋出,皮球運(yùn)動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比.下列描繪將皮球在上升過程中加速度大小a與時間t關(guān)系的圖象,可能正確的是
O
t
A
a
O
t
B
a
O
t
D
a
O
t
C
a
變式2 如圖所示,水平面上質(zhì)量相等的兩木塊A、B,用輕彈簧相連接,這個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)用一豎直向上的力F拉動木塊A,使木塊A向上做勻加速直線運(yùn)動(如圖b),研究從力F剛作用在木塊A瞬間到木塊B剛離開地面瞬間的這一過程,并選定該過程中木塊A的起點位置為座標(biāo)原點.則下面圖中能正確表示力F和木塊A的位移x之間關(guān)系的圖是
A.
F
O
x
C.
F
O
A
A
1
m
0.5
0.5
5
x
D.
F
O
x
B.
F
O
x
變式3 用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速運(yùn)動,從某時刻起力F隨時間均勻減小,物體所受的摩擦力隨時間t變化如下圖中實線所示。下列說法正確的是
A.F是從t1時刻開始減小的,t2時刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
B.F是從t1時刻開始減小的,t3時刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
C.F是從t2時刻開始減小的,t2時刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
D.F是從t2時刻開始減小的,t3時刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
再問:0—t1內(nèi)物體做 運(yùn)動;t1—t2內(nèi)物體做 運(yùn)動;t2—t3內(nèi)物體做 運(yùn)動
2.傳送帶模型
(1)物體在傳送帶上的運(yùn)動情況(加速度、時間、末速度、對地位移)的計算
【例2】(水平傳送帶)如圖所示,水平放置的傳送帶以速度v=2m/s向右運(yùn)行,現(xiàn)將一小物體輕輕地放在傳送帶A端,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,若A端與B端相距4 m,則物體由A運(yùn)動到B的時間和物體到達(dá)B端時的速度是:( )
A.2.5s,2m/s B.1s,2m/s
C.2.5s,4m/s D.1s,4/s
變式:(傾斜傳送帶)如圖所示,傳送帶與地面的傾角θ=37,從A端到B端的長度為16m,傳送帶以v0=10m/s的速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端A處無初速地放置一個質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,求物體從A端運(yùn)動到B端所需的時間是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8)
(2)物體在傳送帶上的相對運(yùn)動問題(相對位移、滑痕長度、相對路程——哪個量與發(fā)熱聯(lián)系?)
理解物體在傳送帶上的相對運(yùn)動問題具有一定的難度,只要掌握了分析和計算的方法,問題便迎刃而解,解決此類問題的方法就是:分析物體和傳送帶相對于地的運(yùn)動情況——分別求出物體和傳送帶對地的位移——求出這兩個位移的矢量差(熟練的學(xué)生可以傳送帶為參考系分析問題,但要注意:要不要引進(jìn)慣性力?初速度和加速度是不是也有相對性?)。
【例3】(水平傳送帶)一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點),煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ。初始時,傳送帶與煤塊都是靜止?,F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運(yùn)動,當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動。經(jīng)過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度。
變式1:(傾斜傳送帶)如圖所示,皮帶輪帶動傳送帶沿逆時針方向以速度v0=2 m / s勻速運(yùn)動,兩皮帶輪之間的距離L=3.2 m,皮帶繃緊與水平方向的夾角θ=37。將一可視為質(zhì)點的小物塊無初速地從上端放到傳送帶上,已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,物塊在皮帶上滑過時能在皮帶上留下白色痕跡。求物體從下端離開傳送帶后,傳送帶上留下的痕跡的長度。(sin37=0.6,cos37=0.8,取g=10 m / s2)(與例2對應(yīng)的變式情境一樣,問題不同)
變式2 (岳陽市一中xx屆質(zhì)檢4——彭立君)如圖所示,小物塊A(初速度為零)輕放在與水平面傾角為θ、足夠長的傳送帶上某點C,傳送帶以恒定的速度v逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)物塊與傳送帶有相對運(yùn)動時,會在傳送帶上留下劃痕,從物塊放上傳送帶開始研究劃痕ΔS隨時間t的變化關(guān)系,作出ΔS-t圖像如圖,則由圖可求(g=10m/s2)
A.0.5s至1.5s這段時間內(nèi),物塊的速度和傳送帶速度相等
B.傳送帶的速度v=4.8m/s,0.5s內(nèi)物塊的位移為1.2m
C.1.5s內(nèi)物塊的位移等于傳送帶上C點向下的位移
D.物塊0-0.5s的加速度a1是0.5s以后的加速度a2的4倍
(3)物體在傳送帶上運(yùn)動過程中功能關(guān)系和能的轉(zhuǎn)化問題(注意能量的比例)
解決系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化問題的方法是:明確傳送帶和物體的運(yùn)動情況——求出物體在傳送帶上的相對位移,進(jìn)而求出摩擦力對系統(tǒng)所做的總功——明確能量分配關(guān)系,由能量守恒定律建立方程求解。
【例4】(水平)如圖所示,水平長傳送帶始終以速度v=3m/s勻速運(yùn)動?,F(xiàn)將一質(zhì)量為m=1kg的物塊放于左端(無初速度)。最終物體與傳送帶一起以3m/s的速度運(yùn)動,在物塊由速度為零增加至v=3m/s的過程中,求:
?。?)由于摩擦而產(chǎn)生的熱量。
(2)由于放了物塊,帶動傳送帶的電動機(jī)消耗多少電能?
變式1 (傾斜)如圖所示,繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ=30,皮帶在電動機(jī)的帶動下,始終保持v0=2m/s的速率運(yùn)行。現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件(可看做質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端,經(jīng)時間t=1.9s,工件被傳送到h=1.5m的高處,取g=10m/s2。求:
?。?)工件與皮帶間的動摩擦因數(shù);
?。?)電動機(jī)由于傳送工件多消耗的電能。
變式2 (綜合)(2003年全國卷)一傳送帶裝置示意圖如圖所示,其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的,經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形(圓弧由光滑模板形成,未畫出),經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的,AB和CD都與BC相切。現(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小貨箱一個一個在A處放到傳送帶上,放置時初速為零,經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處,D和A的高度差為h。穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變,CD段上各箱等距排列,相鄰兩箱的距離為L。每個箱在A處投放后,在到達(dá)B之前已經(jīng)相對于傳送帶靜止,且以后也不再滑動(忽略經(jīng)BC段時的微小滑動)。已知在一段相當(dāng)長的時間T內(nèi),共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N。這個裝置由電動機(jī)帶動,傳送帶與輪子間無相對滑動,不計輪軸處的摩擦,求電動機(jī)的平均輸出功率P。
(5)與傳送帶相關(guān)的極值問題
求解極值問題的基本方法之一是:明確物理過程——讓制約極值出現(xiàn)的物理量變化起來(即動態(tài)分析),找出極值出現(xiàn)的條件——求解討論。
【例5】如圖所示,AB是一段位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,高度為h,末端B處的切線方向水平。一個質(zhì)量為m的小物體P從軌道頂端A處由靜止釋放,滑到B端后飛出,落在地面上的C點,軌跡如圖中虛線BC所示,已知它落地時相對于B點的水平位移OC=L。
現(xiàn)在軌道下方緊貼B點安裝一水平傳送帶,傳送帶的右端與B點的距離為,當(dāng)傳送帶靜止時,讓小物體P再次從A點靜止釋放,它離開軌道并在傳送帶上滑行后從右端水平飛出,仍然落在地面上的C點。當(dāng)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動而帶動傳送帶以速度v勻速向右運(yùn)動時(其他條件不變),物體P的落地點為D。不計空氣阻力,問傳送帶速度v的大小滿足什么條件時,點O、D之間的距離s有最小值?這個最小值為多少?
s
v
v
s
v1
v2
0
s1
s2
圖甲
圖乙
變式:(岳陽市一中xx屆質(zhì)檢2——盧偉)如圖甲所示,曲面末端與水平傳送帶相切,傳送帶以速率v順時針轉(zhuǎn)動,設(shè)物塊從傳送帶左端平拋的水平位移為s,改變v的大小,物塊每次從曲面上足夠高的同一位置釋放,測得s與v的關(guān)系如圖乙所示,關(guān)于該圖象,下列說法正確的是
A.傳送帶速率v滿足v<v1時,物塊隨傳送帶勻速運(yùn)動
B.傳送帶速率v滿足v1<v<v2時,物塊可能先減速運(yùn)動,后勻速運(yùn)動
C.傳送帶速率v滿足v>v2時,物塊隨傳送帶勻速運(yùn)動
D.物塊滑到曲面末端時的速度大小為
3.板塊模型
(1)過程與圖像
恒外力作用下的過程問題(常根據(jù)受力分析運(yùn)動參數(shù)——v、?v、a及能量——Ek、Ep)
例6 (單摩擦、恒外力、過程分析)如圖所示,兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接,B足夠長、放置在水平面上,所有接觸面均光滑.彈簧開始時處于原長,運(yùn)動過程中始終處在彈性限度內(nèi).在物塊A上施加一個水平恒力,A、B從靜止開始運(yùn)動到第一次速度相等的過程中,下列說法正確的有
A.當(dāng)A、B加速度相等時,系統(tǒng)的機(jī)械能最大
B.當(dāng)A、B加速度相等時,A、B的速度差最大
C.當(dāng)A、B的速度相等時,A的速度達(dá)到最大
D.當(dāng)A、B的速度相等時,彈簧的彈性勢能最大
m1
m2
F
變式:(臨界、單摩擦、過程與質(zhì)心)(xx年新課標(biāo)) 如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?,F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2,下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是
a
t
O
a1
a2
a
t
O
a1
a2
a
t
O
a1
a2
a
t
O
a1
a2
A. B. C. D.
變外力作用下的過程問題(常根據(jù)變力規(guī)律分析運(yùn)動參數(shù)——常涉及圖像的推理)
A
B
F
t0
2t0
F
t
0
F
甲
乙
例7 (變外力、單靜摩擦、隔離與整體、圖象與推理)疊放在一起的兩物塊A、B靜止在光滑的水平面上,如圖甲所示。某變力F隨時間t的變化關(guān)系圖象如圖乙所示(水平向右為正方向,下同)?,F(xiàn)將該變力F作用在B上,已知兩物塊A、B始終相對靜止,用a表示物塊A的加速度,v表示物塊A的速度,L表示物塊A的位移,f表示物塊B對物塊A的摩擦力,t表示時間,下面四幅圖中,正確的是
t0
2t0
a
t
0
A
t0
2t0
v
t
0
B
t0
2t0
L
t
0
C
t0
2t0
f
t
0
D
2m
m
F
圖1
圖2
1
2
1
3
t/s
0
0.4
F/mg
1.5
變式1:(變力、單摩擦、多過程)(xx海南卷)圖l中,質(zhì)量為的物塊疊放在質(zhì)量為的足夠長的木板上方右側(cè),木板放在光滑的水平地面上,物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為=0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F,在0~3s內(nèi)F的變化如圖2所示,圖中F以mg為單位,重力加速度g=10m/s2.整個系統(tǒng)開始時靜止.
(1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物塊的速度;
(2)在同一坐標(biāo)系中畫出0~3s內(nèi)木板和物塊的圖象,據(jù)此求0~3s內(nèi)物塊相對于木板滑過的距離。
變式2:第10題圖
F
A
B
(雙摩擦、變外力、圖像、推理)(岳陽市xx屆模擬一)如圖所示,在水平面上有一質(zhì)量為m=10 kg的足夠長的木板B,其上疊放一質(zhì)量相同的物塊A,A與B、B與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.3和μ2=0.1。所有接觸面之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力?,F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k=5N/s),g取10m/s2。下列反映A、B運(yùn)動的加速度圖象、速度圖象及A、B間摩擦力Ff1、B與地面間摩擦力Ff2隨時間變化的圖線中正確的是
/S
a/(ms-2)
B
A
/S
v/(ms-1)
B
A
A BF1/N
/S
f1/N
/S
f2/N
C D
(2)臨界問題
例8 (臨界、滑落、雙摩擦、多過程)(2004年全國II)一小圓盤靜止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合,如圖。已知盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為μ1,盤與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2?,F(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面,加速度的方向是水平的且垂直于AB邊。若圓盤最后未從桌面掉下,則加速度a滿足的條件是什么? (以g表示重力加速度)
變式:(雙摩擦、極值與臨界、開放)如圖17所示,長度L = 1.0 m的長木板A靜止在水平地面上,A的質(zhì)量m1 = 1.0 kg,A與水平地面之間的動摩擦因數(shù)μ1 = 0.04.小物塊B(可視為質(zhì)點)以υ0 = 2.0 m/s的初速度滑上A的左端,B的質(zhì)量m2 = 1.0 kg,A與B之間的動摩擦因數(shù)μ2 = 0.16.取重力加速度g = 10 m/s2.
(1)求B在A上相對A滑行的最遠(yuǎn)距離;
B
A
υ0
圖17
L
(2)若只改變物理量υ0、μ1、μ2中的一個,使B剛好從A上滑下,請確定改變后該物理量的數(shù)值(只要提出一種方案即可).
(3)往返問題
v/(m?s-1)
t/s
0
1
5
0.5
例9 (雙摩擦、返回)(xx年課標(biāo)II)一長木板在水平地面上運(yùn)動,在t=0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上,以后木板運(yùn)動的速度—時間圖像如圖所示。己知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在木板上。取重力加速度的大小g=10m/s2,求:
⑴物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù);
⑵從t=0時刻到物塊與木板均停止運(yùn)動時,物塊相對于木板的位移的大小。
(4)多解問題
例10 (雙摩擦、不確定外力、臨界與多解)如圖所示,長木板放置在水平面上,一小物塊置于長木板的中央,長木板和物塊的質(zhì)量均為m,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ,木板與水平面間動摩擦因數(shù)為,已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,重力加速度為g.現(xiàn)對物塊施加一水平向右的拉力F,則木板加速度大小a可能是( ?。?
A.a(chǎn)=μg B.a(chǎn)=
C.a(chǎn)= D.a(chǎn)=-
變式1:(xx年江蘇卷)如圖所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè),綢帶與斜面間無摩擦。現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。在α角取不同值的情況下,下列說法正確的有
A.兩物塊所受摩擦力的大小總是相等
B.兩物塊不可能同時相對綢帶靜止
C.M不可能相對綢帶發(fā)生滑動
D.m不可能相對斜面向上滑動
變式2:上題中,滑塊與斜面有動摩擦因數(shù)μ取不同值時,小滑塊m有多種不同的運(yùn)動情況,請你分析計算μ的臨界值及對應(yīng)的區(qū)間小滑塊的運(yùn)動情況。
變式3:(長沙市一中xx屆月考二)如圖所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,左右兩側(cè)斜面長度均為2L,一輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè),綢帶的兩端剛好分別位于兩側(cè)斜面的底端,綢帶與斜面間無摩擦?,F(xiàn)將質(zhì)量分別為2m、m的小物塊A、B同時輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上距斜面底端L處。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)均為μ,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。討論動摩擦因數(shù)μ取不同值時A物塊運(yùn)動到斜面底端時速度v的大小。
多過程綜合問題
例11 (恒外力、單摩擦、板分段、多過程、平拋)(xx年山東卷)24.(15分)如圖所示,在高出水平地面h=1.8m的光滑平臺上放置一質(zhì)量M=2kg、由兩種不同材料連接成一體的薄板A,其右段長度l1=0.2m且表面光滑,左段表面粗糙。在A最右端放有可視為質(zhì)點的物塊B,其質(zhì)量m=1kg。B與A左段間動摩擦因數(shù)μ=0.4。開始時二者均靜止,現(xiàn)對A施加F=20N水平向右的恒力,待B脫離A(A尚未露出平臺)后,將A取走。B離開平臺后的落地點與平臺右邊緣的水平距離x=1.2m。(取g=9.8m/s2)求:
(1)B離開平臺時的速度vB。
(2)B從開始運(yùn)動到剛脫離A時,B運(yùn)動的時間tB和位移xB
B
l1
F
A
x
l2
h
(3)A左端的長度l2
A
B
θ
C
變式:(單摩擦、多過程、追及)(岳陽市一中xx屆第6次質(zhì)檢)如圖所示,在傾角θ=37的固定斜面上放置一質(zhì)量M=1kg、長度L=3m的薄平板AB。平板的上表面光滑,其下端B與斜面底端C的距離為7m。在平板的上端A處放一質(zhì)量m=0.6kg的滑塊,開始時使平板和滑塊都靜止,之后將它們無初速釋放。設(shè)平板與斜面間、滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)均為m=0.5,求滑塊與平板下端B到達(dá)斜面底端C的時間差Δt。(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)
一板多塊問題(略)
與動量有關(guān)的板塊模型(略)
典例解析答案
例1.AC(易錯點:阻攔索的張力與合力混淆)
變式1:C 變式2:A 變式3:A
例2:思路點撥:小物體放在A端時初速度為零,且相對于傳送帶向后運(yùn)動,所以小物體受到向前的滑動摩擦力,小物體在該力作用下向前加速,a=μg,當(dāng)小物體的速度與傳送帶的速度相等時,兩者相對靜止,不存在摩擦力,小物體開始做勻速直線運(yùn)動。
解析:所以小物體的運(yùn)動可以分兩個階段,先由零開始加速,后做勻速直線運(yùn)動。
小物體開始先做勻加速運(yùn)動,加速度a=μg=2m/s2,達(dá)到的最大速度為2m/s。
當(dāng)v物=2m/s時,。
,
以后小物體做以2m/s做勻速直線運(yùn)動
所以t總=1s+1.5s=2.5s,且到達(dá)B端時的速度為2m/s。
答案:A
總結(jié)升華:
?。?)物體剛放在傳送帶上時,盡管其對地的初速度為零,但是相對于傳送帶的初速度卻不為零,而是 -2m/s,物體受滑動摩擦力作用做勻加速運(yùn)動;
?。?)如果傳送帶的長度較小,物體可能沒有勻速運(yùn)動的階段;
?。?)物體勻速運(yùn)動時不受摩擦力的作用。
變式:思路點撥:物體放在傳送帶上后,開始階段,傳送帶的速度大于物體的速度,傳送帶施加給物體一沿斜面向下的滑動摩擦力,物體由靜止開始加速下滑,受力分析如圖(a)所示;當(dāng)物體加速至與傳送帶速度相等時,由于μ<tanθ,物體在重力作用下將繼續(xù)加速,此后物體的速度大于傳送帶的速度,傳送帶給物體沿傳送帶向上的滑動摩擦力,但合力沿傳送帶向下,物體繼續(xù)加速下滑,受力分析如圖(b)所示。綜上可知,滑動摩擦力的方向在獲得共同速度的瞬間發(fā)生了“突變”。
解析:在物體運(yùn)動的開始階段受力如圖(a)所示,由牛頓第二定律,得
mgsinθ+μmgcosθ=ma1,
此階段物體的加速度
a1=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
物體加速至與傳送帶速度相等時需要的時間為
t1=v/a1=1s,
發(fā)生的位移為s1=a1t12=5m<16m,
可知物體加速到10m/s時仍未到達(dá)B點。
第二階段的受力分析如圖(b)所示,應(yīng)用牛頓第二定律,有
mgsinθ-μmgcosθ=ma2,
所以此階段的加速度為
a2=2m/s2
設(shè)第二階段物體滑動到B端的時間為t2,則
LAB-s1=vt2+a2t22
解得t2=1s,t2′=-11s(舍去)
故物體經(jīng)歷的總時間t=t1+t2=2s
答案:2s
總結(jié)升華:以上兩個傳送帶的問題,運(yùn)用牛頓定律及運(yùn)動學(xué)公式解答即可。但要注意皮帶傳送物體時物體所受的摩擦力大小和方向的突變,在求解傳送帶類題時不注意這一點就很容易出錯。
皮帶傳送物體所受摩擦力,不論是其大小的突變,還是其方向的突變,都發(fā)生在物體的速度與傳送帶速度相等的時刻。
上題可拓展:如改變動摩擦因數(shù)μ、傳送帶傾斜角度θ、傳送帶速度v(大小和方向)、物塊初速度v0(大小和方向)、傳送帶長度L等,可使物塊的運(yùn)動過程發(fā)生變化。
t
v
v0
0
例3:解析:根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動,
煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓定律,可得:
a=μg
設(shè)經(jīng)歷時間t,傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0,煤塊則由靜止加速到v,有:
v0=a0t v=at
由于a<a0,故v<v0,煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用。再經(jīng)過時間t',
煤塊的速度由v增加到v0,有:
v0=v+at'
此后,煤塊與傳送帶運(yùn)動速度相同,相對于傳送帶不再滑動,不再產(chǎn)生新的痕跡。
設(shè)在煤塊的速度從0增加到v0的整個過程中,傳送帶和煤塊移動的距離分別為s0和s,有:
傳送帶上留下的黑色痕跡的長度
由以上各式得:
總結(jié)升華:本題考查了勻變速運(yùn)動的規(guī)律和牛頓運(yùn)動定律,題目設(shè)計巧妙,難度較高,很好的考察了分析物理過程的能力。分析的要點有兩處:其一、是傳送帶上有劃痕說明物體與傳送帶之間有相對運(yùn)動,傳送帶和物體的加速度不相同a<a0。其二、煤塊和物體不能經(jīng)歷相同的時間達(dá)到共同速度,傳送帶經(jīng)歷兩個運(yùn)動過程。
思路點撥:物塊做初速度為零的勻減速直線運(yùn)動,傳送帶勻速運(yùn)動,物塊相對于傳送帶向后運(yùn)動;電動機(jī)注入到系統(tǒng)的能量一部分轉(zhuǎn)化為物塊的動能,一部分克服摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;分別計算出這一過程物塊增加的動能和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量,問題得到解決。
變式1:1m (tanθ=0.75,μ=0.5,小物塊不能與傳送帶保持相對靜止,速度相同后仍加速向下運(yùn)動,相對滑動反向,相對路程增加,但相對位移減小——當(dāng)傳送帶足夠長時,是不是也可能先減小后增大?摩擦生熱只能增加,滑痕一定會增加嗎?)
變式2:BCD
例4:解析:(1)小物塊剛放到傳送帶上時其速度為零,將相對于傳送帶向左滑動,
受到一個向右的滑動摩擦力,使物塊加速,最終與傳送帶達(dá)到相同速度v。
物塊所受的滑動摩擦力為Ff=μmg
物塊加速度
加速至v的時間
物塊對地面位移
這段時間傳送帶向右的位移
則物塊相對傳送帶向后滑動的位移
根據(jù)能量守恒定律知
?。?)電動機(jī)多消耗的電能即物塊獲得的動能及產(chǎn)生的熱量之和,
即。
答案:4.5J 9J
總結(jié)升華:在利用傳送帶運(yùn)輸物體時,因物體與傳送帶間存在相對滑動而產(chǎn)生摩擦生熱,這樣就會使動力系統(tǒng)要多消耗一部分能量。在計算傳送帶動力系統(tǒng)因傳送物體而消耗的能量時,一定不要忘記物體在傳送帶上運(yùn)動時因相對滑動而產(chǎn)生摩擦生熱的計算。
變式1 (1) μ= (2) W=Q+Ek+Ep=230J
思路點撥:從系統(tǒng)著眼、全部過程入手看,電動機(jī)輸出的能量一部分增加了系統(tǒng)的機(jī)械能,一部分摩擦產(chǎn)生了熱量;分析出隱含條件v0T=NL,分別求出全部過程系統(tǒng)增加的機(jī)械能和產(chǎn)生的熱量,問題得到解決。
變式2 解析:以地面為參考系,設(shè)傳送帶的運(yùn)動速度為v0。在水平段運(yùn)輸?shù)倪^程中,小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動,設(shè)這段路程為s,所用時間為t,加速度a,則對小貨箱有
① v0=at ?、?
在這段時間內(nèi),傳送帶運(yùn)動的路程為:s0=v0t ③
由以上可得 s0=2 s ④
用f表示小貨箱與傳送帶之間的滑動摩擦力,則傳送帶對小貨箱做功為
⑤
傳送帶克服小貨箱對它的摩擦力做功 ⑥
兩者之差就是克服摩擦力做功發(fā)出的熱量 ?、?
可見在小貨箱加速運(yùn)動過程中,小貨箱獲得的動能與發(fā)熱量相等。
T時間內(nèi),電動機(jī)輸出的功為 ?、?
此功用于增加小貨箱的動能、勢能以及克服摩擦力發(fā)熱,即
?、?
已知相鄰兩小貨箱的距離為L,所以v0T=NL ⑩
聯(lián)立⑦⑧⑨⑩,得。
答案:
總結(jié)升華:著眼系統(tǒng),分析特點,尋找隱含條件是解決綜合題的關(guān)鍵。
【例5】 思路點撥:要使點O、D之間的距離s有最小值,即使小物體的水平射程最小,必須使它到達(dá)傳送帶右端時速度最小,要使物體到達(dá)右端時的速度最小,必須使小物體P在傳送帶上一直做勻減速運(yùn)動,物體受到的摩擦力必須是向后的,物體在傳送帶上的速度始終要大于傳送帶的速度,因此傳送帶的速度必須小于或等于物體P在靜止的傳送帶上滑至右端的速度v2。
解析:物體P從軌道B端或從傳送帶右端滑出均做平拋運(yùn)動,因為兩個端點離地面的高度相等,所以物體做平拋運(yùn)動的水平射程與初速度成正比,即v2/v1=L2/L1。
由題意可知,L1=L,L2=,v1=
則v2=
小物體P在傳送帶上滑動,滑動摩擦力做負(fù)功,由動能定理得
-μmg=mv22-mv12
則μ=
當(dāng)傳送帶向右運(yùn)動時,要使小物體的水平射程最小,必須使它到達(dá)傳送帶右端時速度最小,這就要求小物體P在傳送帶上一直做勻減速運(yùn)動,那么傳送帶的速度只要小于或等于物體P在靜止的傳送帶上滑至右端的速度v2,即傳送帶的速度v≤時,點O、D之間的距離最小,smin=L,即物體落點D與點C重合。
變式:【答案】BD
例6 BCD
變式:【答案】A
【解析】木塊和木板之間相對靜止時,所受的摩擦力為靜摩擦力。在達(dá)到最大靜摩擦力前,木塊和木板以相同加速度運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律,木塊和木板相對運(yùn)動時,恒定不變,。所以正確答案是A。
例7:AD
變式1:(1)4m/s (2)2.25m
【解析】(1)設(shè)木板和物塊的加速度分別為a和a′,在t時刻木板和物塊的速度分別為和,木板和物塊之間摩擦力的大小為f,依牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式和摩擦定律得
①
v/(m?s-1)
1
2
3
t/s
0
4.5
1.5
4
2
物塊
木板
,當(dāng) ②
③
④
⑤
由①②③④⑤式與題給條件得
⑥
⑦
(2)由⑥⑦式得到物塊與木板運(yùn)動的圖象,如右上圖所示。在0~3s內(nèi)物塊相對于木板的距離等于木板和物塊圖線下的面積之差,即圖中帶陰影的四邊形面積,該四邊形由兩個三角形組成,上面的三角形面積為0.25(m),下面的三角形面積為2(m),因此
⑧
變式2:AD
例8:略(全品上有一道與之相似的題并有規(guī)范解答——你要認(rèn)真填空并領(lǐng)會)
變式:
例9【答案】(1)μ1=0.20 μ2=0.30 (2)s=1.125m
【解析】(1)從t=0時開始,木板與物塊之間的摩擦力使物塊減速,此過程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止。
由圖可知,在t1=0.5s時,物塊和木板的速度相同,設(shè)t=0到t=t1時間間隔內(nèi),物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2,則
①
②
式中v0=5m/s,v1=1m/s分別為木板在t=0、t=t1時速度的大小。
設(shè)物塊和木板為m,物塊和木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2,由牛頓第二定律得
③
④
聯(lián)立①②③④式得
⑤
⑥
(2)在t1時刻后,地面對木板的摩擦力阻礙木板運(yùn)動,物塊與木板之間的摩擦力改變方向。設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為f,物塊和木板的加速度大小分別為和,則由牛頓第二定律得
⑦
⑧
假設(shè),則;由⑤⑥⑦⑧式得,與假設(shè)矛盾,故
⑨
由⑦⑨式知,物塊的加速度的大小等于a1;物塊的v-t圖象如圖中點劃線所示。
由運(yùn)動學(xué)公式可推知,物塊和木板相對于地面的運(yùn)動距離分別為
v/(m?s-1)
0
⑩
物塊相對于木板的位移的大小為
聯(lián)立①⑤⑥⑧⑨⑩式得 s=1.125m
變式:?
例10 C D
變式1:A C
解析:①絲綢輕質(zhì),故兩邊受摩擦力一定相等,否則加速度無限大;
②左邊M一定帶著絲綢向下勻加速運(yùn)動(只能是靜摩擦)——絲綢給M的靜摩擦力一定小于Mgsinα;
③右邊m與絲綢間可能是靜摩擦也可能是動摩擦(相對絲綢向下運(yùn)動);
④右邊m相對斜面可能向上,可能靜止,也可能向下運(yùn)動;
變式2:
① M、絲綢、m整體運(yùn)動時(兩邊均為靜摩擦):
(M-m)gsinα=(M+m)a
此時絲綢給m的靜摩擦力為:
(小于或等于最大靜摩擦力則不會滑動)
得:
即:當(dāng)時,大小滑塊整體運(yùn)動(M沿左斜面向下,m沿右斜面向上)。
②若:,即,此時絲綢給m的摩擦力由靜摩擦力變?yōu)閯幽Σ亮η掖笮椋?
當(dāng)時,即,小滑塊m沿斜面向上加速,相對于絲綢向下滑動;
當(dāng)時,即,小滑塊m相對于斜面靜止,相對于絲綢向下滑動;
當(dāng)時,即,小滑塊m沿斜面向下加速,相對于絲綢向下滑動;
③μ的臨界、區(qū)間及運(yùn)動情況:
m相對于斜面上滑
m相對于斜面下滑區(qū)間
m相對于絲綢運(yùn)動的臨界
m相對于斜面運(yùn)動的臨界
變式3:
(1)
(2)
(3)
例11:【答案】(1)2m/s (2)0.5s 0.5m (3)1.5m
【解析】(1)B離開平臺做平拋運(yùn)動。
豎直方向有 ?、佟 ?
水平方向有 ?、凇?
由①②式解得代入數(shù)據(jù)求得 ③
(2)設(shè)B的加速度為aB,由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識得 ④
⑤ ⑥
聯(lián)立③④⑤⑥式,代入數(shù)據(jù)解得 ⑦
⑧
(3)設(shè)B剛開始運(yùn)動時A的速度為,由動能定理得 ⑨
設(shè)B運(yùn)動時A的加速度為
由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識有 ⑩
變式:解析:對薄板,由于Mgsin37<m(M+m)gcos37,故滑塊在薄板上滑動時,薄板靜止不動.
對滑塊:在薄板上滑行時加速度a1=gsin37=6m/s2,到達(dá)B點時速度
(4分)
滑塊由B至C時的加速度a2=gsin37-mgcos37=2m/s2,設(shè)滑塊由B至C所用時間為t,
則,解得t=1s (4分)
對薄板,滑塊滑離后才開始運(yùn)動,加速度a=gsin37-mgcos37=2m/s2,滑至C端所用
時間為t,則,解得 (4分)
滑塊與平板下端B到達(dá)斜面底端C的時間差為
(2分)
三.對應(yīng)練習(xí)
2
1
3
0
2
4
6
8
10
F/N
t/s
2
0
2
4
6
8
10
4
t/s
v/m/s
1.放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間t 的關(guān)系如圖所示。取重力加速度g=10m/s2。由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ分別為
A.m=0.5kg,μ=0.4
B.m=1.5kg,μ=
C.m=0.5kg,μ=0.2
D.m=1kg, μ=0.2
2.(xx年上海物理) 如圖為質(zhì)量相等的兩個質(zhì)點A、B在同一直線上運(yùn)動的v-t圖像。由圖可知( )
A.在t時刻兩個質(zhì)點在同一位置
B.在t時刻兩個質(zhì)點速度相等
C.在0-t時間內(nèi)質(zhì)點B比質(zhì)點A位移大
D.在0-t時間內(nèi)合外力對兩個質(zhì)點做功相等
3.(xx年上海卷) 受水平外力F作用的物體,在粗糙水平面上作直線運(yùn)動,其圖線如圖所示,則
A.在秒內(nèi),外力大小不斷增大
B.在時刻,外力為零
C.在秒內(nèi),外力大小可能不斷減小
D.在秒內(nèi),外力大小可能先減小后增大
4.(xx年新課標(biāo))如圖所示,在外力作用下某質(zhì)點運(yùn)動的圖象為正弦曲線。從圖中可以判斷
A.在0~t1時間內(nèi),外力做正功
B.在0~t1時間內(nèi),外力的功率逐漸增大
C.在t2時刻,外力的功率最大
D.在t1~t3時間內(nèi),外力做的總功為零
5.(xx年福建卷) 質(zhì)量為2kg的物體靜止在足夠大的水平面上,物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2,最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小視為相等。從t=0時刻開始,物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力F的作用,F(xiàn)隨時間t的變化規(guī)律如圖所示。重力加速度g取10m/s2,則物體在t=0到t=12s這段時間內(nèi)的位移大小為K^S*5U.C#
A.18m B.54m C.72m D.198m
6.(xx年福建卷)16. 如圖所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計時,小物塊在傳送帶上運(yùn)動的-圖像(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1,則
A.t2時刻,小物塊離A處的距離達(dá)到最大
B.t2時刻,小物塊相對傳送帶滑動的距離達(dá)到最大
C.0~t2時間內(nèi),小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t3時間內(nèi),小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用
7.(8分)如圖所示,水平傳送帶A、B兩端點相距x=4 m,以v0=2 m/s的速度順時針運(yùn)轉(zhuǎn)。今將一小煤塊無初速度地輕放至A點處,已知小煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.4,g取10 m/s2。由于小煤塊與傳送帶之間有相對滑動,會在傳送帶上留下劃痕。則小煤塊從A運(yùn)動到B的過程中,求:
(1)小煤塊從A運(yùn)動到B的時間 (5分)
(2)劃痕長度 (3分)
8.(xx年安徽卷)質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面作直線運(yùn)動,一段時間后撤去F,其運(yùn)動的v-t圖像如圖所示。g取10m/s2,求:
t/s
v/(ms-1)
O
2
4
6
8
2
4
6
8
10
(1) 物體與水平面間的運(yùn)動摩擦系數(shù)μ;
(2) 水平推力的大??;
(3) 內(nèi)物體運(yùn)動位移的大小。
9.水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站,用于對旅客的行李進(jìn)行安全檢查。如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖,繃緊的傳送帶AB始終保持v=1m/s的恒定速率運(yùn)行。一質(zhì)量為m=4kg的行李無初速度地放在A處,傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動,隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,AB間的距離=2m,g取10 m/ s2。
(1)求行李剛開始運(yùn)動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大?。?
?。?)求行李做勻加速直線運(yùn)動的時間;
?。?)如果提高傳送帶的運(yùn)行速率,行李就能被較快地傳送到B處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率。
10.(xx年廣東卷)如圖20所示,以A、B和C、D為斷點的兩半圓形光滑軌道固定于豎直平面內(nèi),一滑板靜止在光滑的地面上,左端緊靠B點,上表面所在平面與兩半圓分別相切于B、C,一物塊被輕放在水平勻速運(yùn)動的傳送帶上E點,運(yùn)動到A時剛好與傳送帶速度相同,然后經(jīng)A沿半圓軌道滑下,再經(jīng)B滑上滑板。滑板運(yùn)動到C時被牢固粘連。物塊可視為質(zhì)點,質(zhì)量為m,滑板質(zhì)量為M=2m,兩半圓半徑均為R,板長l=6.5R,板右端到C的距離L在R<L<5R范圍內(nèi)取值,E距A為S=5R,物塊與傳送帶、物塊與滑板間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,重力加速度取g。
圖20
R
M
E
A
m
l=6.5R
S=5R
L
B
C
D
R
(1)求物塊滑到B點的速度大小;
(2)試討論物塊從滑上滑板到離開右端的過程中,克服摩擦力做的功Wf與L的關(guān)系,并判斷物塊能否滑到CD軌道的中點。
11.(雙摩擦、整體與隔離——力的傳遞)(xx年天津卷)如圖所示,A、B兩物塊疊放在一起,在粗糙的水平面上保持相對靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動,運(yùn)動過程中B受到的摩擦力
A.方向向左,大小不變 B.方向向左,逐漸減小
C.方向向右,大小不變 D.方向向右,逐漸減小
12. (滑落、圖像、單摩擦)如圖甲所示,質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上,一個質(zhì)量為m的小滑塊以初速度υ0從木板的左端向右滑上木板?;瑝K和木板速度隨時間變化的圖象如圖乙所示,某同學(xué)根據(jù)圖象作出如下一些判斷,不正確的是
A.滑塊與木板間始終存在相對運(yùn)動
B.滑塊始終未離開木板
C.滑塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量
D.在t1時刻滑塊從木板上滑出
13.(雙摩擦、過程分析——加速度的變化)如圖所示,一長木板在水平地面上運(yùn)動,在某時刻(t=0)將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上,己知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在木板上.在物塊放到木板上之后,木板運(yùn)動的速度-時間圖象可能是下列圖中的
A B C D
14.(恒外力、雙摩擦、多過程)如圖所示,在傾角為θ=370的足夠長的斜面上,有質(zhì)量為m1=2kg的長木板。開始時,長木板上有一質(zhì)量為m2=1kg的小鐵塊(視為質(zhì)點)以相對地面的初速度v1=2m/s 從長木板的中點沿長木板向下滑動,同時長木板具有向上的初速度v2=4m/s并在沿斜面向上的恒定拉力F作用下向上運(yùn)動,最終小鐵塊與長木板保持相對靜止一起沿斜面向上做勻速運(yùn)動。已知小鐵塊與長木板間動摩擦因數(shù)均為1=0.8,長木板與斜面間動摩擦因數(shù)均為2=0.5,g=10m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8。試求:
(1)小鐵塊在長木板上滑動時的加速度大小;(0.4m/s2)
(2)力F為多少?(30N)
(3)小鐵塊相對長木板的位移?(30m)
對應(yīng)練習(xí)答案
1.A
2.BCD
【解析】首先,B正確;根據(jù)位移由v-t圖像中面積表示,在時間內(nèi)質(zhì)點B比質(zhì)點A位移大,C正確而A錯誤;根據(jù)動能定理,合外力對質(zhì)點做功等于動能的變化,D正確;正確選項BCD。
3.CD
4.AD
【解析】根據(jù)P=Fv和圖象斜率表示加速度,加速度對應(yīng)合外力,外力的功率先減小后增大,B錯誤。t2時刻外力的功率為零,C錯誤。
5.B
【解析】拉力只有大于最大靜摩擦力時,物體才會由靜止開始運(yùn)動。K^S*5U.C#
0-3s時:F=fmax,物體保持靜止,s1=0;
3-6s時:F>fmax,物體由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,
,
v=at=6m/s,
,K^S*5U.C#
6-9s時:F=f,物體做勻速直線運(yùn)動,
s3=vt=63=18m,
9-12s時:F>f,物體以6m/s為初速度,以2m/s2為加速度繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動,
,
所以0-12s內(nèi)物體的位移為:s=s1+s2+s3+s4=54m,選項B正確。
6.B
【解析】由題圖乙可知,在t1時刻物塊的速度為零,離開A點的距離最大,A錯誤;t2時刻,小物塊剛好相對傳送帶靜止,此時相對傳送帶滑到距離最大,B正確;0~t2時間內(nèi),小物塊在摩擦力的作用下先減速再反向加速,摩擦力不變,C錯誤;t2~t3時間內(nèi),小物塊相對傳送帶靜止且隨水平傳送帶一起勻速運(yùn)動,不受摩擦力作用,D錯誤。
7.
8.(1)0.2 (2)6N (3)46m
【解析】(1)設(shè)物體做勻減速運(yùn)動的時間為Δt2、初速度為v20、末速度為v2t、加速度為a2,則
①
設(shè)物體所受的摩擦力為Ff,根據(jù)牛頓第二定律有
②
③
聯(lián)立②③得: ④
(2)設(shè)物體做勻減速運(yùn)動的時間為Δt1、初速度為v10、末速度為v1t、加速度為a1,則
⑤
根據(jù)牛頓第二定律有 ⑥
聯(lián)立③⑥得:
(3)解法一:由勻變速運(yùn)動的位移公式得:
解法二:根據(jù)v-t圖像圍成的面積得:
9.(1)a=1 m / s2 ?。?)t=1 s (3)vmin=2 m / s?。ó?dāng)傳送帶速度超過2m/s時,為什么不能縮短行李從A到B的時間?)
10.解析:(1)滑塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動到A過程,滑動摩擦力做正功,滑塊從A到B,重力做正功,根據(jù)動能定理,,解得:
(2)滑塊從B滑上滑板后開始作勻減速運(yùn)動,此時滑板開始作勻加速直線運(yùn)動,當(dāng)滑塊與滑板達(dá)共同速度時,二者開始作勻速直線運(yùn)動。設(shè)它們的共同速度為v,根據(jù)動量守恒
,解得:
對滑塊,用動能定理列方程:,解得:s1=8R
對滑板,用動能定理列方程:,解得:s2=2R
由此可知滑塊在滑板上滑過s1-s2=6R時,小于6.5R,并沒有滑下去,二者就具有共同速度了。
當(dāng)2R≤L<5R時,滑塊的運(yùn)動是勻減速運(yùn)動8R,勻速運(yùn)動L-2R,勻減速運(yùn)動0.5R,滑上C點,根據(jù)動能定理:,解得:,
,滑塊不能滑到CD軌道的中點。
當(dāng)R<L<2R時,滑塊的運(yùn)動是勻減速運(yùn)動6.5R+L,滑上C點。根據(jù)動能定理:
,解得:
當(dāng)時,可以滑到CD軌道的中點,此時要求L<0.5R,這與題目矛盾,所以滑塊不可能滑到CD軌道的中點。
11.A
12.B
13.A(物塊的加速度或v—t圖呢?)
14.(1) (0.4m/s2) (2)(30N) (3)(30m)
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