《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(dòng)定律4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用2.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《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(dòng)定律4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用2.doc(25頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
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(dòng)定律4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用2
一.知識點(diǎn)
1.動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)時(shí)零點(diǎn),飛機(jī)在t=0.4s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置,其著艦到停止的速度-時(shí)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(shí)的1/10
B.在0.4s~2.5s時(shí)間內(nèi),阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)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(shí)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(dòng)時(shí)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(shí)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(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)用一豎直向上的力F拉動(dòng)木塊A,使木塊A向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(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(diǎn)位置為座標(biāo)原點(diǎn).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(dòng),從某時(shí)刻起力F隨時(shí)間均勻減小,物體所受的摩擦力隨時(shí)間t變化如下圖中實(shí)線所示。下列說法正確的是
A.F是從t1時(shí)刻開始減小的,t2時(shí)刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
B.F是從t1時(shí)刻開始減小的,t3時(shí)刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
C.F是從t2時(shí)刻開始減小的,t2時(shí)刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
D.F是從t2時(shí)刻開始減小的,t3時(shí)刻物體的速度剛好變?yōu)榱?
再問:0—t1內(nèi)物體做 運(yùn)動(dòng);t1—t2內(nèi)物體做 運(yùn)動(dòng);t2—t3內(nèi)物體做 運(yùn)動(dòng)
2.傳送帶模型
(1)物體在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況(加速度、時(shí)間、末速度、對地位移)的計(jì)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(dòng)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(dòng)到B的時(shí)間和物體到達(dá)B端時(shí)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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶上端A處無初速地放置一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,求物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需的時(shí)間是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8)
(2)物體在傳送帶上的相對運(yùn)動(dòng)問題(相對位移、滑痕長度、相對路程——哪個(gè)量與發(fā)熱聯(lián)系?)
理解物體在傳送帶上的相對運(yùn)動(dòng)問題具有一定的難度,只要掌握了分析和計(jì)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(dòng)情況——分別求出物體和傳送帶對地的位移——求出這兩個(gè)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(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。初始時(shí),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(dòng),當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)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(dòng)。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(dòng)傳送帶沿逆時(shí)針方向以速度v0=2 m / s勻速運(yùn)動(dòng),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(diǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,物塊在皮帶上滑過時(shí)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(diǎn)C,傳送帶以恒定的速度v逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)物塊與傳送帶有相對運(yùn)動(dòng)時(shí),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(shí)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(shí)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(diǎn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)?,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(dòng),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。
?。?)由于放了物塊,帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)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(dòng)機(jī)的帶動(dòng)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(diǎn))輕輕放在皮帶的底端,經(jīng)時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù);
(2)電動(dòng)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(shí)是水平的,經(jīng)過BC區(qū)域時(shí)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(shí)是傾斜的,AB和CD都與BC相切?,F(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小貨箱一個(gè)一個(gè)在A處放到傳送帶上,放置時(shí)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(shí)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(gè)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(dòng)(忽略經(jīng)BC段時(shí)的微小滑動(dòng))。已知在一段相當(dāng)長的時(shí)間T內(nèi),共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N。這個(gè)裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),傳送帶與輪子間無相對滑動(dòng),不計(jì)輪軸處的摩擦,求電動(dòng)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(dòng)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(gè)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(diǎn),軌跡如圖中虛線BC所示,已知它落地時(shí)相對于B點(diǎn)的水平位移OC=L。
現(xiàn)在軌道下方緊貼B點(diǎn)安裝一水平傳送帶,傳送帶的右端與B點(diǎn)的距離為,當(dāng)傳送帶靜止時(shí),讓小物體P再次從A點(diǎn)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(diǎn)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)傳送帶以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)(其他條件不變),物體P的落地點(diǎn)為D。不計(jì)空氣阻力,問傳送帶速度v的大小滿足什么條件時(shí),點(diǎn)O、D之間的距離s有最小值?這個(gè)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),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
v2時(shí),物塊隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)
D.物塊滑到曲面末端時(shí)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(dòng)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(shí)處于原長,運(yùn)動(dòng)過程中始終處在彈性限度內(nèi).在物塊A上施加一個(gè)水平恒力,A、B從靜止開始運(yùn)動(dòng)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(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能最大
B.當(dāng)A、B加速度相等時(shí),A、B的速度差最大
C.當(dāng)A、B的速度相等時(shí),A的速度達(dá)到最大
D.當(dāng)A、B的速度相等時(shí),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(dòng)摩擦力相等?,F(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)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(dòng)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(shí)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)。現(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(shí)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(dòng)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(gè)系統(tǒng)開始時(shí)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(dòng)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(dòng)摩擦力。現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,盤與桌面間的動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)μ1 = 0.04.小物塊B(可視為質(zhì)點(diǎn))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(dòng)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(gè),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(dòng),在t=0時(shí)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(dòng)的速度—時(shí)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(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù);
⑵從t=0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動(dòng)時(shí),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(dòng)摩擦因數(shù)為μ,木板與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為,已知最大靜摩擦力與滑動(dòng)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?,F(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時(shí)輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上。兩物塊與綢帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)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(shí)相對綢帶靜止
C.M不可能相對綢帶發(fā)生滑動(dòng)
D.m不可能相對斜面向上滑動(dòng)
變式2:上題中,滑塊與斜面有動(dòng)摩擦因數(shù)μ取不同值時(shí),小滑塊m有多種不同的運(yùn)動(dòng)情況,請你分析計(jì)算μ的臨界值及對應(yīng)的區(qū)間小滑塊的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等。討論動(dòng)摩擦因數(shù)μ取不同值時(shí)A物塊運(yùn)動(dòng)到斜面底端時(shí)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(diǎn)的物塊B,其質(zhì)量m=1kg。B與A左段間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4。開始時(shí)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(diǎn)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(shí)的速度vB。
(2)B從開始運(yùn)動(dòng)到剛脫離A時(shí),B運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)間差Δt。(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)
一板多塊問題(略)
與動(dòng)量有關(guān)的板塊模型(略)
典例解析答案
例1.AC(易錯(cuò)點(diǎn):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(diǎn)撥:小物體放在A端時(shí)初速度為零,且相對于傳送帶向后運(yùn)動(dòng),所以小物體受到向前的滑動(dòng)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(shí),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(dòng)。
解析:所以小物體的運(yùn)動(dòng)可以分兩個(gè)階段,先由零開始加速,后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
小物體開始先做勻加速運(yùn)動(dòng),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(shí),。
,
以后小物體做以2m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)
所以t總=1s+1.5s=2.5s,且到達(dá)B端時(shí)的速度為2m/s。
答案:A
總結(jié)升華:
(1)物體剛放在傳送帶上時(shí),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(dòng)摩擦力作用做勻加速運(yùn)動(dòng);
?。?)如果傳送帶的長度較小,物體可能沒有勻速運(yùn)動(dòng)的階段;
?。?)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)不受摩擦力的作用。
變式:思路點(diǎn)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(dòng)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(shí),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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)需要的時(shí)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(shí)仍未到達(dá)B點(diǎn)。
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(dòng)到B端的時(shí)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(shí)間t=t1+t2=2s
答案:2s
總結(jié)升華:以上兩個(gè)傳送帶的問題,運(yùn)用牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解答即可。但要注意皮帶傳送物體時(shí)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(shí)不注意這一點(diǎn)就很容易出錯(cuò)。
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(shí)刻。
上題可拓展:如改變動(dòng)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(dòng)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(dòng),
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(shí)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afmax,物體由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
,
v=at=6m/s,
,K^S*5U.C#
6-9s時(shí):F=f,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),
s3=vt=63=18m,
9-12s時(shí):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(dòng),
,
所以0-12s內(nèi)物體的位移為:s=s1+s2+s3+s4=54m,選項(xiàng)B正確。
6.B
【解析】由題圖乙可知,在t1時(shí)刻物塊的速度為零,離開A點(diǎn)的距離最大,A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻,小物塊剛好相對傳送帶靜止,此時(shí)相對傳送帶滑到距離最大,B正確;0~t2時(shí)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(cuò)誤;t2~t3時(shí)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(dòng),不受摩擦力作用,D錯(cuò)誤。
7.
8.(1)0.2 (2)6N (3)46m
【解析】(1)設(shè)物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(dòng)的時(shí)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(dòng)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(shí),為什么不能縮短行李從A到B的時(shí)間?)
10.解析:(1)滑塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到A過程,滑動(dòng)摩擦力做正功,滑塊從A到B,重力做正功,根據(jù)動(dòng)能定理,,解得:
(2)滑塊從B滑上滑板后開始作勻減速運(yùn)動(dòng),此時(shí)滑板開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)滑塊與滑板達(dá)共同速度時(shí),二者開始作勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)它們的共同速度為v,根據(jù)動(dòng)量守恒
,解得:
對滑塊,用動(dòng)能定理列方程:,解得:s1=8R
對滑板,用動(dòng)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(shí),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(shí),滑塊的運(yùn)動(dòng)是勻減速運(yùn)動(dòng)8R,勻速運(yùn)動(dòng)L-2R,勻減速運(yùn)動(dòng)0.5R,滑上C點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理:,解得:,
,滑塊不能滑到CD軌道的中點(diǎn)。
當(dāng)R<L<2R時(shí),滑塊的運(yùn)動(dòng)是勻減速運(yùn)動(dòng)6.5R+L,滑上C點(diǎn)。根據(jù)動(dòng)能定理:
,解得:
當(dāng)時(shí),可以滑到CD軌道的中點(diǎn),此時(shí)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(diǎn)。
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)
四.好題收集(請同學(xué)們把自己遇到的與這一節(jié)內(nèi)容相關(guān)的經(jīng)典好題整理收集于此欄)
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