2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第44講 用動力學(xué)與能量觀點(diǎn)分析多過程問題加練半小時(shí) 教科版.docx
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第44講 用動力學(xué)與能量觀點(diǎn)分析多過程問題 [方法點(diǎn)撥] (1)若運(yùn)動過程只涉及求解力而不涉及能量,選用牛頓運(yùn)動定律;(2)若運(yùn)動過程涉及能量轉(zhuǎn)化問題,且具有功能關(guān)系的特點(diǎn),則常用動能定理或能量守恒定律;(3)不同過程連接點(diǎn)速度的關(guān)系有時(shí)是處理兩個(gè)過程運(yùn)動規(guī)律的突破點(diǎn). 1.(2017上海普陀區(qū)模擬)如圖1所示,MN為光滑的水平面,NO是一長度s=1.25m、傾角為θ=37的光滑斜面(斜面體固定不動),OP為一粗糙的水平面.MN、NO間及NO、OP間用一小段光滑圓弧軌道相連.一條質(zhì)量為m=2kg,總長L=0.8m的均勻柔軟鏈條開始時(shí)靜止的放在MNO面上,其AB段長度為L1=0.4m,鏈條與OP面的動摩擦因數(shù)μ=0.5.(g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8),現(xiàn)自由釋放鏈條,求: 圖1 (1)鏈條的A端滑到O點(diǎn)時(shí),鏈條的速率為多大? (2)鏈條在水平面OP停下時(shí),其C端離O點(diǎn)的距離為多大? 2.(2017四川成都第一次診斷)如圖2是某“吃貨”設(shè)想的“糖炒栗子”神奇裝置:炒鍋的縱截面與半徑R=1.6m的光滑半圓弧軌道位于同一豎直面內(nèi),炒鍋縱截面可看做是長度均為L=2.5m的斜面AB、CD和一小段光滑圓弧BC平滑對接組成.假設(shè)一栗子從水平地面上以水平初速度v0射入半圓弧軌道,并恰好能從軌道最高點(diǎn)P飛出,且速度恰好沿AB方向從A點(diǎn)進(jìn)入炒鍋.已知兩斜面的傾角均為θ=37,栗子與兩斜面之間的動摩擦因數(shù)均為μ=,栗子在鍋內(nèi)的運(yùn)動始終在圖示縱截面內(nèi),整個(gè)過程栗子質(zhì)量不變,重力加速度取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.求: 圖2 (1)栗子的初速度v0的大小及A點(diǎn)離地高度h; (2)栗子在斜面CD上能夠到達(dá)的距C點(diǎn)最大距離x. 3.(2017廣東佛山段考)如圖3所示,傾角θ=30的光滑斜面底端固定一塊垂直斜面的擋板.將長木板A靜置于斜面上,A上放置一小物塊B,初始時(shí)A下端與擋板相距L=4m,現(xiàn)同時(shí)無初速度釋放A和B.已知在A停止運(yùn)動之前B始終沒有脫離A且不會與擋板碰撞,A和B的質(zhì)量均為m=1kg,它們之間的動摩擦因數(shù)μ=,A或B與擋板每次碰撞損失的動能均為ΔE=10J,忽略碰撞時(shí)間,重力加速度大小g取10m/s2.求: 圖3 (1)A第一次與擋板碰前瞬間的速度大小v; (2)A第一次與擋板碰撞到第二次與擋板碰撞的時(shí)間Δt; (3)B相對于A滑動的可能最短時(shí)間t. 4.(2018四川瀘州一檢)如圖4所示,一根輕彈簧左端固定于豎直墻上,右端被質(zhì)量m=1kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊壓縮而處于靜止?fàn)顟B(tài),且彈簧與物塊不拴接,彈簧原長小于光滑平臺的長度.在平臺的右端有一傳送帶,AB長L=5m,物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ1=0.2,與傳送帶相鄰的粗糙水平面BC長s=1.5m,它與物塊間的動摩擦因數(shù)μ2=0.3,在C點(diǎn)右側(cè)有一半徑為R的光滑豎直圓弧與BC平滑連接,圓弧對應(yīng)的圓心角為θ=120,在圓弧的最高點(diǎn)F處有一固定擋板,物塊撞上擋板后會以原速率反彈回來.若傳送帶以v=5m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動,不考慮物塊滑上和滑下傳送帶的機(jī)械能損失.當(dāng)彈簧儲存的Ep=18 J能量全部釋放時(shí),小物塊恰能滑到與圓心等高的E點(diǎn),取g=10 m/s2. 圖4 (1)求右側(cè)圓弧的軌道半徑R; (2)求小物塊最終停下時(shí)與C點(diǎn)的距離; (3)若傳送帶的速度大小可調(diào),欲使小物塊與擋板只碰一次,且碰后不脫離軌道,求傳送帶速度的可調(diào)節(jié)范圍. 答案精析 1.(1)3m/s (2)0.98m 解析 (1)鏈條的A端滑到O點(diǎn)的過程中,因?yàn)橹挥兄亓ψ龉?,所以機(jī)械能守恒.設(shè)水平面為重力勢能的零勢能面,設(shè)鏈條開始運(yùn)動時(shí)的機(jī)械能為E1,AB段鏈條質(zhì)量為m1=1kg,BC段鏈條質(zhì)量為m2=1kg. E1=m2gssinθ+m1g(ssinθ-sinθ)=1101.250.6J+ 110(1.250.6-0.20.6) J=13.8J 因?yàn)閟>L,鏈條的A端滑到O點(diǎn)時(shí),C點(diǎn)已在斜面上.設(shè)此時(shí)的機(jī)械能為E2,E2=mgsinθ+mv2 由機(jī)械能守恒定律:E1=E2 鏈條的A端滑到O點(diǎn)時(shí)的速率v 解得v= =m/s=3 m/s (2)鏈條在開始進(jìn)入水平面階段,摩擦力是變力.但摩擦力隨距離均勻增大,可以用平均摩擦力求摩擦力做功.從鏈條的A端滑到O點(diǎn)到最終鏈條停下的過程,由動能定理: mgsinθ-μmgL-μmgx=0-mv2 鏈條在水平面OP停下時(shí),其C端離O點(diǎn)的距離 x==m=0.98m 2.(1)4m/s 2.75m (2)m 解析 (1)設(shè)栗子質(zhì)量為m,在P點(diǎn)的速度為vP,在A點(diǎn)的速度為vA 栗子沿半圓弧軌道運(yùn)動至P點(diǎn)的過程中 由機(jī)械能守恒定律有mv=2mgR+mv 恰能過P點(diǎn),滿足的條件為mg=m 代入數(shù)據(jù)解得vP=4m/s,v0=4m/s 栗子從P至A做平拋運(yùn)動,在A點(diǎn)的速度方向沿AB 故豎直分速度vAy=vPtanθ 由平拋運(yùn)動規(guī)律,栗子從P至A下落的高度為y= 又h=2R-y 代入數(shù)據(jù)解得h=2.75m (2)栗子在A點(diǎn)的速度為vA= 由動能定理有mgsinθ(L-x)-μmgcosθ(L+x)=0-mv 代入數(shù)據(jù)解得x=m 3.(1)2m/s (2)s (3)s 解析 (1)B和A一起沿斜面向下運(yùn)動,由機(jī)械能守恒定律有 2mgLsinθ=(2m)v2① 由①式得v=2m/s② (2)第一次碰后,對B有 mgsinθ=μmgcosθ③ 故B勻速下滑 對A有:mgsinθ+μmgcosθ=ma1④ 得A的加速度a1=10m/s2,方向始終沿斜面向下⑤ 設(shè)A第一次反彈的速度大小為v1,由動能定理有 mv2-mv=ΔE⑥ Δt=⑦ 由⑥⑦式得Δt=s⑧ (3)設(shè)A第二次反彈的速度大小為v2,由動能定理有 mv2-mv=2ΔE⑨ 得v2=0m/s⑩ 即A與擋板第二次碰后停在底端,B繼續(xù)勻速下滑,與擋板碰后B反彈的速度為v′,加速度大小為a′,由動能定理有 mv2-mv′2=ΔE? mgsinθ+μmgcosθ=ma′? 由??式得B沿A向上做勻減速運(yùn)動的時(shí)間 t2==s? 當(dāng)B速度為0時(shí),因mgsinθ=μmgcosθ≤fm,B將靜止在A上. 當(dāng)A停止運(yùn)動時(shí),B恰好勻速滑至擋板處,B相對A運(yùn)動的時(shí)間t最短,故t=Δt+t2=s 4.(1)0.8m (2)m (3)m/s≤v≤m/s 解析 (1)物塊被彈簧彈出,由Ep=mv, 可知:v0=6m/s 因?yàn)関0>v,故物塊滑上傳送帶后先減速, 物塊與傳送帶相對滑動過程中, 由:μ1mg=ma1,v=v0-a1t1,x1=v0t1-a1t 得到a1=2m/s2,t1=0.5s,x1=2.75m 因?yàn)閤1- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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