2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題23應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)分析多過程問題(講)(含解析)

1、專題23應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)分析多過程問題T氛罰聞嫁_1.掌握多過程問題的分析方法2.能夠根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)過程的特點(diǎn)合理選擇動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn)解決問題.高考試題中常常以能量守恒為核心考查重力、摩擦力、電場力、磁場力的做功特點(diǎn)，以及動(dòng)能 定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律的應(yīng)用分析時(shí)應(yīng)抓住能量核心和各種力做功的不同特 點(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)能定理和能量守恒定律進(jìn)行分析.考點(diǎn)一應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法和動(dòng)能定理解決多過程問題若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，有的運(yùn)動(dòng)過程只涉及分析力或求解力而不涉及能量問題，則常常用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解；若該過程涉及能量轉(zhuǎn)化問題，并且具有功能關(guān)系的特點(diǎn)，則往往用動(dòng)能定理求解.典型案例 如圖所示，內(nèi)壁粗

2、糙、半徑R=0. 4m的四分之一圓弧軌道AB在最低點(diǎn)B與光滑水 平軌道BC相切質(zhì)量m=0.2kg的小球b左端連接一輕質(zhì)彈簧，靜止在光滑水平軌道上，另一 質(zhì)量m=0.2kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對軌道的壓力為小球a重力的2倍.忽略空氣阻力，重力加速度g=10m/s2.求A(3)-1OkBC(1)小球a由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，摩擦力做功W;(2)小球a通過彈簧與小球b相互作用的過程中，彈簧的最大彈性勢能B;(3)小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個(gè)過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小.【答案】(1)Wf=-.4J； (2)EP=.2J； (3)I =0.4N S

3、2【解析】 小球由釋畝到最低點(diǎn)的過程中，根將動(dòng)育蛙理： 小球在最低點(diǎn)根據(jù)牛頓第二走律：理-用茫呼K.聯(lián)立可得：Wf =-0 V 0小球a與小球b通過弾蕃相互作用，達(dá)到共同速度v2過程中，由動(dòng)量關(guān)系：滋如i+m由能雪?；褪睾悖?+ mi)V2+E?聯(lián)立可得：超嚴(yán)02J。小球丄與小球b通過彈簷相互作用的整個(gè)過程中，債后耒速度為旳，b后來速度為叭，由動(dòng)量關(guān)系;由能量審?；褪睾悖捍a右I碼詬+ +曲戒JwX3斗根據(jù)動(dòng)量定理有：Z =W1V4賤立可得；I=QAN-S【名師點(diǎn)睛】該題重點(diǎn)是動(dòng)量守恒和能量轉(zhuǎn)化與守恒的應(yīng)用，動(dòng)量守恒的應(yīng)用要注意速度的方 向性，在物體碰撞過程中要注意判定碰撞之后速度是同向還是

4、反向，以此來確定好動(dòng)量守恒公 式中速度的正負(fù)號(hào)。針對練習(xí)1如圖所示，在某豎直平面內(nèi)，光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn)，BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑r=0.2m的四分之一細(xì)圓管CD管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k=100N/m的輕彈簧，彈簧一端固定，另一端恰好與管口D端平齊.一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球放在曲面AB上，現(xiàn)從距BC的高度為h=0.6m處靜止釋放小球，它與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù) 卩=0.5, 小球進(jìn)入管口C端時(shí)，它對上管壁有FN=2.5mg的作用力，通過CD后，在壓縮彈簧過程中滑塊 速度最大時(shí)彈簧的彈性勢能為B=0.5J.取重力加速度g=10m/s12 3.求：1小球在C處受到的向心力大

5、?。?在壓縮彈簧過程中小球的最大動(dòng)能Ekm；3小球最終停止的位置.【答案】(1)35N;(2)6J;(3)-3【解析】c 1小球進(jìn)入管口c端時(shí)它與圓管上管壁有犬小為F = 2.5mS的相互作用力, 故小球受到的向心力為：+ ms =o(2)在壓縮彈番過程中速度最大時(shí)，合力為零.設(shè)此時(shí)滑塊離D端的距離為,則有% =聞g解得總= 在C気 由怡=翻上代入數(shù)據(jù)得：叱=歷耕“以小球動(dòng)能最大處為零勢能面由機(jī)械能守恒定律有： 如F+切+誠=%+坨爲(wèi)=加尸+勾十;吠.=3+3.5-05 =6J得2(3)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)、過程,由動(dòng)能定理得一阿棗=0-解得BC間距離& =0弘。小球與彈普作用后返回C

6、處動(dòng)能不變，小滑塊的動(dòng)能最終消耗在與BC水平面相互作用的過程中-fimgs= 0-丄加呂設(shè)物塊在BC上的運(yùn)動(dòng)路程為劉，由動(dòng)能定理有2解得常=07猷故最終小滑塊距離B為0.7m-0.5m=0.2m處停下“【名師點(diǎn)睛】本題綜合運(yùn)用了機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系以及牛頓第二定律，關(guān)鍵要靈活選擇研究的過程，準(zhǔn)確把握圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件。針對練習(xí)2如圖所示，一輛貨車，質(zhì)量為M車上載有一箱質(zhì)量為m的貨物，當(dāng)車輛經(jīng)過長下坡路段時(shí)，司機(jī)采取掛低速擋借助發(fā)動(dòng)機(jī)減速和間歇性踩剎車的方式控制車速已知某下坡路段傾角為，車輛剛下坡時(shí)速度為vi,沿坡路直線向下行駛L距離后速度為V2,貨物在車輛上始終未發(fā)生相對滑動(dòng)，重

7、力加速度為g，則：(2)該過程中貨車對貨物所做的功。111【答案】(1)= MgLsinM (v；-v；)；(2)Wmv；mv；-mgLsi。22 2=0. Im(1)該過程中貨車減少的機(jī)械能；3【解析】（1）取汽車沿坡向下發(fā)生位移L時(shí)所在平面為零勢能面。汽車初狀態(tài)機(jī)械能：毘二AfeLsh白+ 如末狀態(tài)機(jī)械能：E2=-Mvl2汽車減少的機(jī)械能：AE二坷一&二AfeL血&Ar（2）對貨物受力分析可知，貨物受重力皿事車廂對貨物的支持力和摩撫力。貨車襯貨物做的功為支持力做功和摩撫力做功之和。根據(jù)動(dòng)能定理有：mg + W屈-存討ji貨車對貨物做功：w - -tnvj一丄？mf -mgL

8、sin02 2【名師點(diǎn)睛】應(yīng)用動(dòng)能定理應(yīng)注意的幾個(gè)問題（1）明確研究對象和研究過程，找出始末狀態(tài)的速度。（2）要對物體正確地進(jìn)行受力分析，明確各力做功的大小及正負(fù)情況（待求的功除外）。（3）有些力在物體運(yùn)動(dòng)過程中不是始終存在的。若物體運(yùn)動(dòng)過程中包括幾個(gè)階段，物體在不同階段內(nèi)的受力情況不同，在考慮外力做功時(shí)需根據(jù)情況區(qū)分對待考點(diǎn)二用動(dòng)力學(xué)和機(jī)械能守恒定律解決多過程問題若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，有的過程只涉及運(yùn)動(dòng)和力的問題或只要求分析物體的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，則要用動(dòng)力學(xué)方法求解；若某過程涉及到做功和能量轉(zhuǎn)化問題，則要考慮應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律求解.典型案例光滑管狀軌道ABC由直軌道AB和圓弧形

9、軌道BC組成，二者在B處相切并平滑連接，0為圓心，O A在同一條水平線上，0C豎直一直徑略小于圓管直徑的質(zhì)量為m的小球，用細(xì)線穿過管道與質(zhì)量為M的物塊連接，將小球由A點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)細(xì)線斷裂，小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng).已知弧形軌道的半徑為F=8m所對應(yīng)的圓心角為53,sin53=0.8,3若M=5m求小球在直軌道部分運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小.4若M=5m求小球從C點(diǎn)拋出后下落高度h=m時(shí)到C點(diǎn)的水平位移.5M m滿足什么關(guān)系時(shí)，小球能夠運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)?6【答案】(1)7m/s4 5(2)4m(3)M 卻m.37【解析】( (1)設(shè)細(xì)線中張力為形對小球：F-mgsni53=maF-mgsni53=ma對

10、物塊：Mg-F=MaMg-F=Ma聯(lián)立解得:E 翻p(2)在RlZkCUS中，得：=-;如53 S va=2axAB代入數(shù)1居解得：V =2jlm2jlm f f s sj從B B到C,C,根IE機(jī)械能守恒，有：-mvi=- mvc+mgR (l-oos53c)2 2小球離開C后做平拋運(yùn)動(dòng)，有：E4聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：3(?)小球/：A/、加系纟充機(jī)械能守恒，有：-(M-HB) vMgXAE-mgXAEsiiiS?0線斷后，小球C,C,mv2mg (l-cos53)聯(lián)立,解得：7針對練習(xí)1如圖所示，光滑的水平面AB與半徑R=0.4m的光滑豎直半圓軌道BCD在B點(diǎn)相 切，D點(diǎn)為半圓軌道最高點(diǎn)，A

11、右側(cè)連接一粗糙用細(xì)線連接甲、乙兩物體，中問夾一輕質(zhì)壓縮彈簧，彈簧甲、乙兩物體不拴接，甲質(zhì)量為m=4kg，乙質(zhì)量m=5kg，甲、乙均靜止若固定乙，燒斷細(xì)線，甲離開彈簧后經(jīng)過進(jìn)入，過D時(shí)對壓力恰好零.取g=10m/s2,甲、乙兩物體均4甲離開彈簧后經(jīng)過B時(shí)速度大小VB;5彈簧壓縮量相同情況下，若固定甲，燒斷細(xì)線，乙物體離開彈簧后從7A進(jìn)入動(dòng)摩擦因數(shù)可看作質(zhì)，求：8卩=0.4的粗糙水平面，則乙物體在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)位移【答案】(1)2：5m/s(2)2m【解析】 甲在最高點(diǎn)D,由牛頓第二定律得：n n皆叫連,設(shè)甲宮開彈蕾運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒得：皿陽=叱2 2忒 E 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：v=245mfv=245mfS S. . 甲固定，燒斷細(xì)線后乙的速度大小為您，由能量守恒得：EB 朋2比22得：vi=4m/s *乙在粗糙水平面做勻減速運(yùn)動(dòng)：2紀(jì)血4解得：卄v/v/16小則有：5=-刪=2用.2a2a2x4【名師點(diǎn)睛】本題考查了牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合 運(yùn)用，關(guān)鍵理清甲乙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇合適的規(guī)律進(jìn)行求解注意彈簧壓縮量相同時(shí)，彈性勢能相等。針對練習(xí)2如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道，由一段斜的直軌道和與之相切的圓形 軌道連接而成，圓形軌道的半徑為R。一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下