《2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 機(jī)械能及其守恒定律 熱點(diǎn)專題(三)第28講 應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)解決兩類模型問題學(xué)案(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 機(jī)械能及其守恒定律 熱點(diǎn)專題(三)第28講 應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)解決兩類模型問題學(xué)案(含解析).doc(22頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第28講 應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)解決兩類模型問題
熱點(diǎn)概述 (1)本熱點(diǎn)是力學(xué)兩大觀點(diǎn)在傳送帶和滑塊—木板兩種模型中的綜合應(yīng)用,高考常以計(jì)算題、壓軸題的形式出現(xiàn)。(2)學(xué)好本熱點(diǎn),可以極大地培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達(dá)能力,針對(duì)性的專題強(qiáng)化,可以提升同學(xué)們解決壓軸題的信心。(3)用到的知識(shí)有:動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)(牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本規(guī)律),能量觀點(diǎn)(動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律)。
熱點(diǎn)一 傳送帶模型問題
1.模型分類:水平傳送帶問題和傾斜傳送帶問題。
(1)兩類問題的求解關(guān)鍵、分析流程相同,功能關(guān)系相近,傾斜傳送帶問題涉及到重力做功和重力勢(shì)能的變化。
(2)傾斜傳送帶問題中須注意物體在傾斜傳送帶上所受摩擦力的性質(zhì)、大小、方向以及與物體所受重力沿傳送帶斜面分力的大小、方向關(guān)系。
2.傳送帶模型問題的設(shè)問角度
(1)動(dòng)力學(xué)角度:首先要正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過程,做好受力分析,然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移,找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系。
(2)能量角度:求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶由于相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等,常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解。
模型1 水平傳送帶問題
[例1] (多選)如圖所示,水平繃緊的傳送帶AB長(zhǎng)L=6 m,始終以恒定速率v1=4 m/s運(yùn)行。初速度大小為v2=6 m/s的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從與傳送帶等高的光滑水平地面上經(jīng)A點(diǎn)滑上傳送帶。小物塊m=1 kg,物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,g取10 m/s2。下列說(shuō)法正確的是( )
A.小物塊可以到達(dá)B點(diǎn)
B.小物塊不能到達(dá)B點(diǎn),但可返回A點(diǎn),返回A點(diǎn)速度為4 m/s
C.小物塊向左運(yùn)動(dòng)速度減為0時(shí)相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大
D.小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí),因相互間摩擦力產(chǎn)生的熱量為50 J
解析 小物塊在水平方向運(yùn)動(dòng)過程,由牛頓第二定律得μmg=ma,解得a=μg=4 m/s2,若小物塊從右端滑上傳送帶后速度可以減為零,設(shè)速度減為零時(shí)的位移是x,則0-v=-2ax,解得x== m=4.5 m<6 m,所以小物塊不能到達(dá)B點(diǎn),故A錯(cuò)誤;小物塊不能到達(dá)B點(diǎn),速度減為零后反向做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度等于傳送帶速度v1后勻速運(yùn)動(dòng),返回A點(diǎn)速度為4 m/s,故B正確;小物塊不能到達(dá)B點(diǎn),速度減為零后反向做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程相對(duì)于傳送帶繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng),所以小物塊向左運(yùn)動(dòng)速度減為0時(shí)相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離沒有達(dá)到最大,故C錯(cuò)誤;小物塊向右勻加速的過程中的位移x′== m=2 m,當(dāng)速度等于傳送帶速度v1時(shí),經(jīng)歷的時(shí)間t==2.5 s,該時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移s=v1t=42.5 m=10 m,所以小物塊相對(duì)于傳送帶的位移Δx=s+(x-x′)=10 m+(4.5-2) m=12.5 m,小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí),因相互間摩擦力產(chǎn)生的熱量為Q=μmgΔx=50 J,故D正確。
答案 BD
方法感悟
1.傳送帶模型問題的關(guān)鍵
求解的關(guān)鍵在于認(rèn)真分析物體與傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況,從而確定其是否受到滑動(dòng)摩擦力作用。如果受到滑動(dòng)摩擦力作用應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時(shí),物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變。
2.傳送帶模型問題的分析流程
模型2 傾斜傳送帶問題
[例2] 如圖所示,傳送帶與水平面之間的夾角為θ=30,其上A、B兩點(diǎn)間的距離為l=5 m,傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=1 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)?,F(xiàn)將一質(zhì)量為m=10 kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上的A點(diǎn),已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的過程中,求:(g取10 m/s2)
(1)傳送帶對(duì)小物體做的功;
(2)電動(dòng)機(jī)做的功。
解析 (1)小物體剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有
μmgcosθ-mgsinθ=ma
解得小物體上升的加速度為a==2.5 m/s2
當(dāng)小物體勻加速到v=1 m/s時(shí),小物體的位移為
x==0.2 m<5 m
之后小物體以v=1 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)
由功能關(guān)系得,傳送帶對(duì)小物體做的功等于小物體機(jī)械能的增加量,即
W=ΔEk+ΔEp=mv2+mglsinθ=255 J。
(2)電動(dòng)機(jī)做的功等于小物體的機(jī)械能的增加量和小物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q之和,由v=at得
t==0.4 s
相對(duì)位移x′=vt-t=0.2 m
摩擦產(chǎn)生的熱量Q=μmgx′cosθ=15 J
故電動(dòng)機(jī)做的功為W電=W+Q=270 J。
答案 (1)255 J (2)270 J
方法感悟
傳送帶模型問題的功能關(guān)系分析
(1)功能關(guān)系分析:W=ΔEk+ΔEp+Q。
(2)對(duì)W和Q的理解
①傳送帶做的功:W=Ffx傳;
②產(chǎn)生的內(nèi)能Q=Ffx相對(duì)。
1.(2018安徽師大附中模擬)(多選)如圖所示,質(zhì)量m=1 kg 的物體從高為h=0.2 m的光滑軌道上P點(diǎn)由靜止開始下滑,滑到水平傳送帶上的A點(diǎn),物體和傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,傳送帶AB之間的距離為L(zhǎng)=5 m,傳送帶一直以v=4 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),則(g取10 m/s2)( )
A.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是1.5 s
B.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,摩擦力對(duì)物體做功為2 J
C.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,產(chǎn)生的熱量為2 J
D.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)多做的功為10 J
答案 AC
解析 設(shè)物體下滑到A點(diǎn)的速度為v0,在從P滑到A的過程,由機(jī)械能守恒定律有:mv=mgh,代入數(shù)據(jù)得:v0==2 m/s
μmgcosθ,故當(dāng)物體與傳送帶同速后,物體將繼續(xù)加速,有
mgsinθ-μmgcosθ=ma2
L-x1=vt2+a2t
解得t2=1 s
故物體由A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間
t=t1+t2=2 s。
(2)物體與傳送帶間的相對(duì)位移
x相=(vt1-x1)+(L-x1-vt2)=6 m
故Q=μmgcosθx相=24 J。
3.如圖所示,繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ=30,傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下始終保持v0=2 m/s的速率運(yùn)行。現(xiàn)把一質(zhì)量為m=10 kg的工件(可看做質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶的底端,經(jīng)過1.9 s,工件被傳送到h=1.5 m的高處。g取10 m/s2,求:
(1)工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能。
答案 (1) (2)230 J
解析 (1)傳送帶長(zhǎng)x==3 m
工件速度達(dá)到v0前,做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移
x1=t1=t1
勻速運(yùn)動(dòng)的位移為x-x1=v0(t-t1)
解得加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=0.8 s
加速運(yùn)動(dòng)的位移x1=0.8 m
所以加速度a==2.5 m/s2
由牛頓第二定律得μmgcosθ-mgsinθ=ma
解得μ=。
(2)從能量守恒的觀點(diǎn)看,電動(dòng)機(jī)多消耗的電能用于增加工件的動(dòng)能、勢(shì)能以及傳送帶與工件之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能。
在時(shí)間t1內(nèi),傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移
x傳送帶=v0t1=1.6 m
在時(shí)間t1內(nèi),工件相對(duì)傳送帶的位移
x相=x傳送帶-x1=0.8 m
在時(shí)間t1內(nèi),摩擦生熱
Q=μmgcosθx相=60 J
工件獲得的動(dòng)能Ek=mv=20 J
工件增加的勢(shì)能Ep=mgh=150 J
故電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W=Q+Ek+Ep=230 J。
4.一質(zhì)量為M=2.0 kg的小物塊隨足夠長(zhǎng)的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng),被一水平向左飛來(lái)的子彈擊中并從物塊中穿過,子彈和小物塊的作用時(shí)間極短,如圖甲所示。地面觀察者記錄了小物塊被擊中后的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?。已知傳送帶的速度保持不變,g取10 m/s2。
(1)指出傳送帶速度v的大小及方向,說(shuō)明理由;
(2)計(jì)算物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(3)傳送帶對(duì)外做了多少功?子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?
答案 (1)2.0 m/s 方向向右 理由見解析
(2)0.2 (3)24 J 36 J
解析 (1)從vt圖象中可以看出,物塊被擊穿后,先向左做減速運(yùn)動(dòng),速度為零后,又向右做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度等于2.0 m/s,則隨傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng),所以,傳送帶的速度大小為v=2.0 m/s,方向向右。
(2)由vt圖象可得,物塊在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度a== m/s2=2.0 m/s2,
由牛頓第二定律得滑動(dòng)摩擦力Ff=μMg=Ma,則物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ====0.2。
(3)由vt圖象可知,傳送帶與物塊間存在摩擦力的時(shí)間只有3 s,傳送帶在這段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的位移為x,則
x=vt=2.03 m=6.0 m
所以,傳送帶所做的功
W=Ffx=0.22.0106.0 J=24 J。
由圖乙可知物塊被擊中后的初速度大小為v1=4 m/s,向左運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1=2 s,向右運(yùn)動(dòng)直至和傳送帶達(dá)到共同速度的時(shí)間為t2=1 s,則
物塊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能
Q1=μMg=32 J
物塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能
Q2=μMg=4 J。
所以整個(gè)過程產(chǎn)生的內(nèi)能Q=Q1+Q2=36 J。
熱點(diǎn)二 板塊模型問題
1.模型分類
滑塊—木板模型根據(jù)情況可以分成水平面上的滑塊—木板模型和斜面上的滑塊—木板模型。
2.位移關(guān)系
滑塊從木板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程中,若滑塊和木板沿同一方向運(yùn)動(dòng),則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長(zhǎng)度;若滑塊和木板沿相反方向運(yùn)動(dòng),則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長(zhǎng)度。
3.解題關(guān)鍵
找出滑塊和木板之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口,求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)相鄰的不同運(yùn)動(dòng)過程的紐帶,每一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度。
模型1 水平面上的板塊模型
[例1] 如圖甲所示,長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上,質(zhì)量為 m=2 kg的另一物體B(可看成質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0=2 m/s 滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的上表面。由于A、B間存在摩擦,之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示,則下列說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2)( )
A.木板獲得的動(dòng)能為2 J
B.系統(tǒng)損失的機(jī)械能為4 J
C.木板A的最小長(zhǎng)度為2 m
D.A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1
解析 由圖象可知,A、B的加速度大小相等aA=aB=1 m/s2,設(shè)A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則aA==1 m/s2,aB==1 m/s2,解得μ=0.1,mA=2 kg,D正確;木板獲得的動(dòng)能為Ek=mAv2=212 J=1 J,A錯(cuò)誤;系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE=mv-(m+mA)v2=2 J,B錯(cuò)誤;由vt圖象可求出二者相對(duì)位移為1 m,所以木板A的最小長(zhǎng)度為1 m,C錯(cuò)誤。
答案 D
方法感悟
1.圖象類題目
一定要先看清圖象的物理意義,特別是圖象上特殊點(diǎn)的物理意義,例如例1中t=1 s時(shí)對(duì)應(yīng)的圖象上的點(diǎn)。1 s時(shí)A、B速度相同,是兩者運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1 s前A做勻加速直線運(yùn)動(dòng),B做勻減速直線運(yùn)動(dòng),AB間存在滑動(dòng)摩擦力;1 s后兩者以共同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩者之間無(wú)摩擦力。
2.板塊模型問題的解題思路
正確地對(duì)滑塊、木板進(jìn)行受力分析,特別是準(zhǔn)確分析出滑塊、木板所受的摩擦力的性質(zhì)、大小及方向,并根據(jù)牛頓第二定律確定滑塊、木板的加速度,結(jié)合加速度和速度的方向關(guān)系確定滑塊、木板的運(yùn)動(dòng)情況和能量轉(zhuǎn)化情況。
模型2 斜面上的板塊模型
[例2] 如圖所示,一斜面體固定在水平地面上,傾角為θ=30,高度為h=1.5 m,一薄木板B置于斜面頂端,恰好能保持靜止,木板下端連接有一根自然長(zhǎng)度為l0=0.2 m的輕彈簧,木板總質(zhì)量為m=1 kg、總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2.0 m。一質(zhì)量為M=3 kg的小物塊A從斜面體左側(cè)某位置水平拋出,該位置離地高度為H=1.7 m,物塊A經(jīng)過一段時(shí)間后從斜面頂端沿平行于斜面方向落到木板上并開始向下滑行。已知A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=,木板下滑到斜面底端碰到擋板時(shí)立刻停下,物塊A最后恰好能脫離彈簧,且彈簧被壓縮時(shí)一直處于彈性限度內(nèi),最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2,不計(jì)空氣阻力。求:
(1)物塊A落到木板上的速度大小v;
(2)彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能。
解析 (1)物塊A落到木板上之前做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向有:
2g(H-h(huán))=v
得vy=2 m/s
物塊A落到木板上時(shí)速度大小:v==4 m/s。
(2)由木板恰好靜止在斜面上,得到斜面與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0應(yīng)滿足:
mgsin30=μ0mgcos30
得:μ0=tan30=
物塊A在木板上滑行時(shí),由牛頓第二定律得,
aA==2.5 m/s2(方向沿斜面向上)
aB=
=7.5 m/s2(方向沿斜面向下)
假設(shè)A與木板B達(dá)到共同速度v共時(shí),A還沒有壓縮彈簧且木板B還沒有到達(dá)斜面底端,則有
v共=aBt=v-aAt
解得v共=3 m/s,t=0.4 s
此過程,xA=t=1.4 m
xB=t=0.6 m<-L=1 m
Δx=xA-xB=0.8 mf,
對(duì)木板a2==4 m/s2,
對(duì)物塊a1==2 m/s2,
1~2 s,F(xiàn)=f,對(duì)木板a2′==0,對(duì)物塊a1′=a1,畫出0~2 s兩者的vt圖象如圖。
由圖可知2 s時(shí)兩者速度相同。2~4 s,F(xiàn)=0,假設(shè)二者相對(duì)滑動(dòng),則對(duì)物塊a1″=a1=2 m/s2,對(duì)木板a2″== m/s2,a2″>a1″,故假設(shè)正確;作出二者在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的vt圖象如圖所示。
0~2 s內(nèi)物塊相對(duì)木板向左運(yùn)動(dòng),2~4 s內(nèi)物塊相對(duì)木板向右運(yùn)動(dòng)。
由圖象可得0~2 s內(nèi)物塊相對(duì)木板的位移大小Δx1=2 m
系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q1=μ1m1gΔx1=4 J。
由圖象可得2~4 s內(nèi)物塊相對(duì)木板的位移大小Δx2=1 m
物塊與木板因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q2=μ1m1gΔx2=2 J
由圖象可得木板在粗糙水平面上對(duì)地位移x2=3 m
木板與水平面因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能
Q3=μ2(m1+m2)gx2=30 J
0~4 s內(nèi)物塊相對(duì)木板的位移Δx=Δx1-Δx2=1 m
0~4 s內(nèi)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的總內(nèi)能為
Q=Q1+Q2+Q3=36 J。
4. 如圖所示,傾角為37的斜面固定在水平面上,斜面底端固定一彈性擋板,任何物體撞上擋板都以原速率反彈。斜面的頂端放置一長(zhǎng)木板,上面疊放著一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),長(zhǎng)木板質(zhì)量為M=1 kg,滑塊質(zhì)量為m=1 kg,長(zhǎng)木板與斜面間無(wú)摩擦,滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,木板足夠長(zhǎng)且下端距擋板的距離為L(zhǎng)=3 m,現(xiàn)將它們由靜止釋放,重力加速度大小為g=10 m/s2。sin37=0.6,cos37=0.8。求:
(1)滑塊由靜止釋放時(shí)所受摩擦力的大?。?
(2)長(zhǎng)木板第二次碰撞擋板時(shí)速度的大??;
(3)從開始釋放到長(zhǎng)木板第二次碰撞擋板前長(zhǎng)木板和滑塊組成的系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量。
答案 (1)0 (2)6 m/s (3)34.56 J
解析 (1)由于斜面光滑,則開始時(shí)滑塊和長(zhǎng)木板一起下滑。以整體為研究對(duì)象,則
(m+M)gsin37=(m+M)a
解得a=6 m/s2
對(duì)滑塊受力分析,可知mgsin37-f=ma
解得f=0。
(2)開始時(shí)滑塊和長(zhǎng)木板一起下滑,設(shè)長(zhǎng)木板第一次碰撞擋板的速度大小為v1
由L=at2,解得t=1 s
v1=at=6 m/s
碰后長(zhǎng)木板反彈,對(duì)滑塊受力分析
mgsin37-μmgcos37=ma1
解得a1=2 m/s2,方向沿斜面向下
對(duì)長(zhǎng)木板受力分析
Mgsin37+μmgcos37=Ma2
解得a2=10 m/s2,方向沿斜面向下
第一次長(zhǎng)木板與擋板碰撞后與滑塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),設(shè)長(zhǎng)木板向上運(yùn)動(dòng)減速到零的時(shí)間為t1,位移為x1,則
t1==0.6 s
x1=t1=1.8 m
然后長(zhǎng)木板開始向下加速運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)木板又經(jīng)t2=0.6 s運(yùn)動(dòng)x2=1.8 m后與擋板相碰撞,相碰時(shí)長(zhǎng)木板的速度大小v2=6 m/s。
(3)經(jīng)分析可知長(zhǎng)木板第二次碰撞擋板前沒有與滑塊共速,設(shè)滑塊在t1時(shí)間內(nèi)下滑x3,在t2時(shí)間內(nèi)下滑x4,則
x3=v1t1+a1t=3.96 m
x4=2v1t1+a1(2t1)2-x3=4.68 m
所以長(zhǎng)木板與滑塊的相對(duì)位移
Δs=x1+x3+x4-x2=8.64 m
故產(chǎn)生的熱量Q=μmgcos37Δs=34.56 J。
課后作業(yè)
1.水平傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下始終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻在傳送帶上A點(diǎn)處輕輕放上一個(gè)質(zhì)量為m的小物體,經(jīng)時(shí)間t小物體的速度與傳送帶相同,相對(duì)傳送帶的位移大小為x,A點(diǎn)未到右端,在這段時(shí)間內(nèi)( )
A.小物體相對(duì)地面的位移大小為2x
B.傳送帶上的A點(diǎn)對(duì)地的位移大小為x
C.由于物體與傳送帶相互作用產(chǎn)生的內(nèi)能為mv2
D.由于物體與傳送帶相互作用電動(dòng)機(jī)要多做的功為mv2
答案 D
解析 在這段時(shí)間內(nèi),物體從靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng),其相對(duì)地面的位移為x1=vt,傳送帶(或傳送帶上的A點(diǎn))相對(duì)地面的位移為x2=vt,物體相對(duì)傳送帶的位移大小x=x2-x1=vt,顯然x1=x,x2=2x,故A、B錯(cuò)誤;由于物體與傳送帶間的滑動(dòng)摩擦力做功,將系統(tǒng)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能,摩擦生熱Q=Ffx,對(duì)物體運(yùn)用動(dòng)能定理有Ffx1=mv2,又x1=x,所以Q=Ffx=mv2,故C錯(cuò)誤;在這段時(shí)間內(nèi),電動(dòng)機(jī)要多做功以克服滑動(dòng)摩擦力做功,W=Ffx2=2Ffx=mv2,故D正確。
2.(2018寧德模擬)(多選)如圖所示,足夠長(zhǎng)傳送帶與水平方向的傾角為θ,物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連,開始時(shí),a、b及傳送帶均靜止且a不受傳送帶摩擦力的作用,現(xiàn)讓傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則在b上升h高度(未與滑輪相碰)過程中( )
A.物塊a重力勢(shì)能減少量等于物塊b重力勢(shì)能的增加量
B.物塊a機(jī)械能的減少量等于物塊b機(jī)械能的增加量
C.摩擦力對(duì)物塊a做的功等于物塊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
答案 ACD
解析 開始時(shí),a、b及傳送帶均靜止且a不受傳送帶摩擦力作用,則有magsinθ=mbg,則masinθ=mb,b上升h,則a下降高度為hsinθ,則a重力勢(shì)能的減小量為maghsinθ=mbgh,即物塊a重力勢(shì)能減少量等于物塊b重力勢(shì)能的增加量,故A正確;由于摩擦力對(duì)a做正功,系統(tǒng)機(jī)械能增加,所以物塊a機(jī)械能的減少量小于物塊b機(jī)械能的增加量,故B錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒得知系統(tǒng)機(jī)械能增加,摩擦力對(duì)a做的功等于a、b機(jī)械能的增量,因?yàn)橄到y(tǒng)重力勢(shì)能不變,所以摩擦力做功等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加之和,故C正確;任意時(shí)刻a、b的速率相等,對(duì)b克服重力做功的瞬時(shí)功率Pb=mbgv,對(duì)a有Pa=magvsinθ=mbgv,所以重力對(duì)a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等,故D正確。
3.(2018咸陽(yáng)模擬)(多選)如圖所示,質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板置于光滑的水平面上,一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端,滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為Ff,用水平的恒定拉力F作用于滑塊。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí),木板在地面上移動(dòng)的距離為s,下列結(jié)論中正確的是( )
A.上述過程中,F(xiàn)做功等于滑塊和木板動(dòng)能的增量
B.其他條件不變的情況下,M越大,s越小
C.其他條件不變的情況下,F(xiàn)越大,滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越長(zhǎng)
D.其他條件不變的情況下,F(xiàn)f越大,滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多
答案 BD
解析 由功能關(guān)系可知拉力F做功除了使兩物體動(dòng)能增加以外還使系統(tǒng)產(chǎn)生熱量,故A錯(cuò)誤;由于木板受到的摩擦力不變,當(dāng)M越大時(shí)木板加速度越小,而滑塊加速度不變,相對(duì)位移一樣,滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,所以木板運(yùn)動(dòng)的位移越小,故B正確;滑塊和木板都是做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),在其他條件不變的情況下,F(xiàn)越大,木板的運(yùn)動(dòng)情況不變,滑塊和木板的相對(duì)位移還是L,所以滑塊的加速度越大,離開木板時(shí)間就越短,故C錯(cuò)誤;系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦力和相對(duì)位移的乘積,相對(duì)位移沒變,摩擦力越大,產(chǎn)生的熱量越多,故D正確。
4.(2018吉林模擬)(多選)如圖甲所示,傾角為θ的足夠長(zhǎng)的傳送帶以初速度v0沿逆時(shí)針方向勻加速運(yùn)行,t=0時(shí),將質(zhì)量m=1 kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上,物體相對(duì)地面的vt圖象如圖乙所示,設(shè)沿傳送帶向下為正方向,重力加速度g取10 m/s2。則( )
A.傳送帶的加速度可能大于2 m/s2
B.傳送帶的傾角可能小于30
C.物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ一定為0.5
D.0~2.0 s內(nèi),摩擦力對(duì)物體做功Wf可能為-24 J
答案 BD
解析 物體在傳送帶上沿斜面向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體速度小于傳送帶速度時(shí),摩擦力方向沿斜面向下,對(duì)物體由牛頓第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma1,解得a1=(sinθ+μcosθ)g,在t=1 s后,加速度減小,當(dāng)物體速度大于傳送帶速度時(shí),摩擦力方向沿斜面向上,當(dāng)物體速度等于傳送帶速度時(shí),摩擦力為零,所以,在1~2 s,物體速度不小于傳送帶速度,故物體加速度不小于傳送帶加速度,所以傳送帶的加速度不大于2 m/s2,故A錯(cuò)誤;若1~2 s,摩擦力為零,那么物體加速度a2=gsinθ=2 m/s2,則sinθ=,θ<30,μ=>,若1~2 s,摩擦力不為零,那么物體加速度a2=(sinθ-μcosθ)g,由圖可知a1=10 m/s2,a2=2 m/s2,所以有a1+a2=2gsinθ=12 m/s2,故sinθ=0.6,即θ=37,a1-a2=2μgcosθ=8 m/s2,所以μ=0.5,故B正確,C錯(cuò)誤;第一段勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移x1== m=5 m,第二段勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移x2== m=11 m,由動(dòng)能定理得mg(x1+x2)sinθ+Wf=mv,若1~2 s,摩擦力為零,sinθ=,得Wf=40 J,若1~2 s,摩擦力不為零,sinθ=,得Wf=-24 J,故D正確。
5.如圖所示,AB為半徑R=0.8 m的光滑圓弧軌道,下端B恰與小車右端平滑對(duì)接。小車質(zhì)量m′=3 kg,車長(zhǎng)L=2.06 m?,F(xiàn)有一質(zhì)量m=1 kg的滑塊,由軌道頂端無(wú)初速度釋放,滑到B端后沖上小車。已知地面光滑,滑塊與小車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,當(dāng)車運(yùn)動(dòng)了t0=1.5 s時(shí),車被地面裝置鎖定(g取10 m/s2)。試求:
(1)滑塊到達(dá)B端時(shí),軌道對(duì)它的支持力的大??;
(2)車被鎖定時(shí),車右端距軌道B端的距離;
(3)從車開始運(yùn)動(dòng)到被鎖定的過程中,滑塊與車之間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能大小。
答案 (1)30 N (2)1 m (3)6 J
解析 (1)由機(jī)械能守恒定律得,mgR=mv
由牛頓第二定律得,F(xiàn)NB-mg=m
解得FNB=30 N。
(2)設(shè)滑塊滑上小車后經(jīng)過時(shí)間t1與小車共速,共同速度的大小為v
對(duì)滑塊:μmg=ma1,v=vB-a1t1
對(duì)小車:μmg=m′a2,v=a2t1
解得v=1 m/s,t1=1 s,
t1時(shí)間內(nèi)滑塊相對(duì)車的位移s=vBt1-a1t-a2t=2 m,sv,故物塊滑上傳送帶后先減速,物塊與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)過程中,
由μ1mg=ma1,v=v0-a1t1,x1=v0t1-a1t
解得a1=2 m/s2,t1=0.5 s,x1=2.75 m
因?yàn)閤12s,所以物塊能通過B點(diǎn),
設(shè)物塊從E點(diǎn)返回至B點(diǎn)的速度為vB,
有mv2-mv=μ2mg2s
解得vB= m/s
物塊再次滑上傳送帶,因?yàn)閤2== m
下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
文檔包含非法信息?點(diǎn)此舉報(bào)后獲取現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)!
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9
積分
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
-
2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)
第6章
機(jī)械能及其守恒定律
熱點(diǎn)專題三第28講
應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)解決兩類模型問題學(xué)案含解析
2020
年高
物理
一輪
復(fù)習(xí)
機(jī)械能
及其
守恒定律
熱點(diǎn)
專題
28
- 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,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
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。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請(qǐng)勿作他用。
鏈接地址:http://www.hcyjhs8.com/p-3913574.html