高考物理復(fù)習(xí)專題二功和能動(dòng)量和能量第1講動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師

專題二

功和能

動(dòng)量和能量1/602/603/604/60專題復(fù)習(xí)研究本專題考綱有5個(gè)Ⅱ級考點(diǎn),分別是功和功率,動(dòng)能和動(dòng)能定理,重力做功與重力勢能,功效關(guān)系、機(jī)械能守恒定理及其應(yīng)用,動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用。1個(gè)Ⅰ級考點(diǎn)是彈性碰撞和非彈性碰撞。近五年高考命題點(diǎn)主要集中在:1.功、功率、機(jī)車開啟及相關(guān)圖象問題分析(3次)。2.動(dòng)能定理及機(jī)械能守恒定律了解及應(yīng)用(5次)。3.綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)處理多過程問題(5次)。4.力學(xué)三大觀點(diǎn)綜合應(yīng)用(4次)。5.動(dòng)量守恒定律及應(yīng)用(2次)。年以后選修3—5改為必考內(nèi)容,高考命題點(diǎn)上發(fā)生了很大改變,強(qiáng)化了動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律考查。因?yàn)榭季V改變,備考過程中,除了重視傳統(tǒng)重點(diǎn)內(nèi)容,有些包括動(dòng)量綜合題目,在復(fù)習(xí)時(shí)候要引發(fā)重視,比如:動(dòng)量與能量綜合應(yīng)用,用力學(xué)三大觀點(diǎn)處理問題等5/60第1講動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律

功效關(guān)系應(yīng)用6/60-7-網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建關(guān)鍵點(diǎn)必備7/60-8-網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建關(guān)鍵點(diǎn)必備1.恒力做功公式:W=Flcosα。2.機(jī)車開啟兩類模型中關(guān)鍵方程:P=F·v,F-Ff=ma。3.動(dòng)能定理表示式:。4.機(jī)械能守恒定律表示式:(1)守恒觀點(diǎn):Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。(2)轉(zhuǎn)化觀點(diǎn):ΔEp=-ΔEk。(3)轉(zhuǎn)移觀點(diǎn):EA增=EB減。5.常見力學(xué)中功效關(guān)系:(1)合外力做功與動(dòng)能關(guān)系:W合=ΔEk。(2)重力做功與重力勢能關(guān)系:WG=-ΔEp。(3)彈力做功與彈性勢能關(guān)系:W彈=-ΔEp。(4)除重力以外其它力做功與機(jī)械能關(guān)系:W其它=ΔE機(jī)。(5)滑動(dòng)摩擦力做功與內(nèi)能關(guān)系:Ffl相對=ΔE內(nèi)。8/60-9-123451.(多項(xiàng)選擇)(全國Ⅱ卷)如圖,滑塊a、b質(zhì)量均為m,a套在固定豎直桿上,與光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b經(jīng)過鉸鏈用剛性輕桿連接,由靜止開始運(yùn)動(dòng)。不計(jì)摩擦,a、b可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度大小為g。則(

)A.a落地前,輕桿對b一直做正功B.a落地時(shí)速度大小為C.a下落過程中,其加速度大小一直小于gD.a落地前,當(dāng)a機(jī)械能最小時(shí),b對地面壓力大小為mg考點(diǎn)定位:機(jī)械能守恒定律、運(yùn)動(dòng)合成與分解命題能力點(diǎn):側(cè)重考查了解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn):物理觀念、科學(xué)思維解題思緒與方法:本題主要是了解a、b兩物體沿桿分速度相等;b速度最大時(shí),此時(shí)桿對b作用力為0也是解題關(guān)鍵。BD9/60-10-1234510/60-11-123452.(全國Ⅱ卷)一汽車在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率P隨時(shí)間t改變?nèi)鐖D所表示。假定汽車所受阻力大小Ff恒定不變。以下描述該汽車速度v隨時(shí)間t改變圖線中,可能正確是(

)A11/60-12-12345考點(diǎn)定位:機(jī)車問題命題能力點(diǎn):側(cè)重考查了解能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn):科學(xué)思維解題思緒與方法:0~t1和t1~t2時(shí)間內(nèi)汽車功率保持不變,在t1時(shí)刻功率突然變大,但速度不突變。12/60-13-1234513/60-14-123453.(全國Ⅱ卷)如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至含有某一速度。木箱取得動(dòng)能一定(

)A.小于拉力所做功B.等于拉力所做功C.等于克服摩擦力所做功D.大于克服摩擦力所做功考點(diǎn)定位:動(dòng)能定理命題能力點(diǎn):側(cè)重考查了解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn):物理觀念、科學(xué)思維解題思緒與方法:正確受力分析,知道木箱在運(yùn)動(dòng)過程中有哪幾個(gè)力做功且分別做什么功,然后利用動(dòng)能定理求解末動(dòng)能大小。A解析

設(shè)拉力、克服摩擦力做功分別為WT、Wf,木箱取得動(dòng)能為Ek,依據(jù)動(dòng)能定理可知,WT-Wf=Ek,則Ek<WT,選項(xiàng)A正確。14/60-15-123454.(多項(xiàng)選擇)(全國Ⅱ卷)如圖,小球套在光滑豎直桿上,輕彈簧一端固定于O點(diǎn),另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放,它在下降過程中經(jīng)過了N點(diǎn)。已知在M、N兩點(diǎn)處,彈簧對小球彈力大小相等,且∠ONM<∠OMN<。在小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)過程中,(

)A.彈力對小球先做正功后做負(fù)功B.有兩個(gè)時(shí)刻小球加速度等于重力加速度C.彈簧長度最短時(shí),彈力對小球做功功率為零D.小球抵達(dá)N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能等于其在M、N兩點(diǎn)重力勢能差BCD15/60-16-12345考點(diǎn)定位:牛頓第二定律、能量守恒定律命題能力點(diǎn):側(cè)重考查了解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn):物理觀念、科學(xué)思維解題思緒與方法:解題時(shí)要認(rèn)真分析物體受力情況,尤其是彈力改變情況,結(jié)合功概念及牛頓第二定律來討論;注意彈簧彈力相等時(shí),不論是壓縮狀態(tài)還是拉伸狀態(tài),彈性勢能相等。16/60-17-12345解析

如圖所表示,小球沿桿下滑要經(jīng)過彈簧處于壓縮狀態(tài)M點(diǎn),壓縮量最大點(diǎn)P,原優(yōu)點(diǎn)Q點(diǎn)和伸長狀態(tài)N點(diǎn),依據(jù)題意可知M點(diǎn)和N點(diǎn)彈簧形變量相同,從M到P,彈力方向向左上,做負(fù)功,P到Q,彈力方向向左下,做正功,從Q到N,彈力方向向右上,做負(fù)功,彈力對小球應(yīng)先做負(fù)功,再做正功,后做負(fù)功,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;在P點(diǎn)彈力方向與桿垂直,在Q點(diǎn),彈力為零,這兩個(gè)點(diǎn)加速度等于重力加速度,B選項(xiàng)正確;在P點(diǎn)彈簧長度最短,彈力方向與桿垂直,即彈力方向與小球速度方向垂直,故彈力功率為零,C選項(xiàng)正確;從M點(diǎn)到N點(diǎn),小球和彈簧組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒,M、N兩點(diǎn)彈性勢能相等,故重力勢能差等于動(dòng)能改變,即小球抵達(dá)N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能,D選項(xiàng)正確。17/60-18-123455.(全國Ⅰ卷)一質(zhì)量為8.00×104kg太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105m處以7.5×103m/s速度進(jìn)入大氣層,逐步減慢至速度為100m/s時(shí)下落到地面。取地面為重力勢能零點(diǎn),在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)分別求出該飛船著地前瞬間機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)機(jī)械能;(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間過程中克服阻力所做功,已知飛船在該處速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小2.0%。18/60-19-12345考點(diǎn)定位:機(jī)械能、功效關(guān)系命題能力點(diǎn):側(cè)重考查了解能力和分析綜合能力物理學(xué)科素養(yǎng)點(diǎn):物理觀念、科學(xué)思維解題思緒與方法:地面為重力勢能零點(diǎn),飛船在某處機(jī)械能是動(dòng)能和重力勢能和,由功效關(guān)系可知,機(jī)械能降低許就是克服阻力所做功。答案

(1)4.0×108J

2.4×1012J(2)9.7×108J19/60-20-1234520/60-21-12345(2)飛船在高度h'=600m處機(jī)械能為

⑤由功效原理得W=Eh'-Ek0⑥式中,W是飛船從高度600

m處至著地前瞬間過程中克服阻力所做功。由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得W=9.7×108

J⑦21/60-22-12345【命題規(guī)律研究及預(yù)測】

分析高考試題能夠看出,動(dòng)能定理是高考重點(diǎn),經(jīng)常與直線運(yùn)動(dòng)等綜合起來進(jìn)行考查。功效關(guān)系也是高考重點(diǎn),更是高考熱點(diǎn)。題型普通為選擇題或計(jì)算題。在年備考過程中要重視動(dòng)能定理和功效關(guān)系復(fù)習(xí)。22/60-23-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三功、功率、機(jī)車開啟及相關(guān)圖象問題分析題型1

功、功率及相關(guān)圖象問題(H)

規(guī)律方法

計(jì)算功和功率時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)問題1.功計(jì)算(1)恒力做功普通用功公式或動(dòng)能定理求解。(2)變力做功普通用動(dòng)能定理或圖象法求解,用圖象法求外力做功時(shí)應(yīng)注意橫軸和縱軸分別表示物理意義。2.功率計(jì)算(1)明確是求瞬時(shí)功率還是平均功率。(2)側(cè)重于平均功率計(jì)算,P=Fvcos

α(α為F和v夾角)側(cè)重于瞬時(shí)功率計(jì)算。要注意P=Fvcos

α可了解成力F瞬時(shí)功率等于該力乘以該力方向上瞬時(shí)速度。23/60-24-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【典例1】(河北“名校聯(lián)盟”質(zhì)量監(jiān)測)質(zhì)量為2kg物體,放在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1水平面上,在水平拉力F作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng),拉力做功W和物體發(fā)生位移x之間關(guān)系如圖所表示,g取10m/s2,以下說法中正確是(

)

A.此物體在OA段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且此過程中拉力最大功率為6WB.此物體在OA段做勻速直線運(yùn)動(dòng),且此過程中拉力最大功率為6WC.此物體在AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且此過程中拉力最大功率為6WD.此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng),且此過程中拉力功率恒為6WD24/60-25-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥依據(jù)功公式W=Fx分析可知,在OA段和AB段物體受到恒力作用,而且圖象斜率表示是物體受到力大小,由此能夠判斷物體受到拉力大小,再由功率公式能夠判斷功率大小。25/60-26-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三1.(福建三明一中模擬)小明騎電動(dòng)自行車沿平直公路行駛,因電瓶“沒電”,故改用腳蹬車勻速前行。設(shè)小明與車總質(zhì)量為100kg,騎行過程中所受阻力恒為車和人總重0.02倍,g取10m/s2。經(jīng)過估算可知,小明騎此電動(dòng)車做功平均功率最靠近(

)A.500W B.300W C.100W D.50WC解析

設(shè)人騎車速度大小為5m/s,人在勻速行駛時(shí),人和車受力平衡,阻力大小為f=0.02mg=0.02×1

000

N=20

N,此時(shí)功率P=Fv=fv=20×5

W=100

W,C正確。26/60-27-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.(四川涼山州三模)物體放在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ水平地面上,受到一水平拉力作用開始運(yùn)動(dòng),所運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間改變關(guān)系和拉力功率隨時(shí)間改變關(guān)系分別如圖甲、圖乙所表示。由圖象可知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)μ為(g取10m/s2)(

)

A.μ=0.1 B.μ=0.2C.μ=0.3 D.μ=0.4C27/60-28-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三3.(江蘇淮安、宿遷期中)一物塊在一個(gè)水平拉力作用下沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如圖甲所表示,水平拉力P-t圖象如圖乙所表示,g取10m/s2,求:

(1)物塊與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)物塊運(yùn)動(dòng)全過程水平拉力所做功W;(3)物塊在0~2s內(nèi)所受水平拉力大小F。答案

(1)0.1

(2)24J(3)3.0N28/60-29-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三29/60-30-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三30/60-31-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三題型2

機(jī)車開啟及相關(guān)圖象問題(L)

規(guī)律方法

處理機(jī)車開啟問題時(shí)四點(diǎn)注意(1)分清是勻加速開啟還是恒定功率開啟。(2)勻加速開啟過程中,機(jī)車功率是不停增大,當(dāng)功率到達(dá)額定功率時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)速度到達(dá)最大,但不是機(jī)車能到達(dá)最大速度,但該過程中最大功率是額定功率。(3)以額定功率開啟過程中,牽引力是不停減小,機(jī)車做加速度減小加速運(yùn)動(dòng),牽引力最小值等于阻力。(4)不論哪種開啟方式,最終到達(dá)最大速度時(shí),均滿足P=Ffvm。31/60-32-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【典例2】(安徽蕪湖期末)一起重機(jī)鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m重物,當(dāng)重物速度為v1時(shí),起重機(jī)功率到達(dá)最大值P,之后起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,最終重物以最大速度v2勻速上升,不計(jì)鋼繩重力。則整個(gè)過程中,以下說法正確是(

)B32/60-33-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥勻加速提升重物時(shí)鋼繩拉力最大且等于勻加速結(jié)束時(shí)拉力,由P=Fv求出最大拉力;先依據(jù)牛頓第二定律求出加速度,再依據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度—時(shí)間公式求出時(shí)間,最終結(jié)合v-t圖線分析平均速度大小。33/60-34-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三34/60-35-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三4.(多項(xiàng)選擇)(福建三明期末)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P0汽車在水平路面上從靜止開始先勻加速開啟,最終到達(dá)最大速度并做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知汽車所受路面阻力恒為f,汽車剛開始開啟時(shí)牽引力和加速度分別為F0和a0,如圖所表示描繪是汽車在這一過程中速度隨時(shí)間以及加速度、牽引力和功率隨速度改變圖象,其中正確是(

)AC35/60-36-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三36/60-37-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三5.(多項(xiàng)選擇)(河南鶴壁段考)質(zhì)量為2×103kg汽車由靜止開始沿平直公路行駛,行駛過程中牽引力F和車速倒數(shù)關(guān)系圖象如圖所表示。已知行駛過程中最大車速為30m/s,設(shè)阻力恒定,則(

)A.汽車勻加速過程所需時(shí)間為5sB.汽車在車速為5m/s時(shí),加速度為3m/s2C.汽車在車速為15m/s時(shí),加速度為1m/s2D.若汽車由靜止加速到最大速度所用時(shí)間為20s,則汽車在該過程位移為75mACD37/60-38-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三38/60-39-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三動(dòng)能定理及機(jī)械能守恒定律了解及應(yīng)用(H)規(guī)律方法

1.應(yīng)用動(dòng)能定了解題應(yīng)注意3個(gè)問題(1)動(dòng)能定理往往用于單個(gè)物體運(yùn)動(dòng)過程,因?yàn)椴粻砍都铀俣燃皶r(shí)間,比動(dòng)力學(xué)研究方法要簡練。(2)動(dòng)能定理表示式是一個(gè)標(biāo)量式,在某個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理是沒有依據(jù)。(3)物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中包含有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不一樣小過程(如加速、減速過程),此時(shí)能夠分段考慮,也能夠?qū)θ^程考慮,但若能對整個(gè)過程利用動(dòng)能定理列式則可使問題簡化。39/60-40-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.機(jī)械能守恒定律三種表示形式

40/60-41-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【典例3】(安徽池州期末)—賽季國際雪聯(lián)單板滑雪U型場地世界杯在崇禮云頂滑雪場落幕,中國女將奪冠。圖示為單板滑雪U型池簡化模型示意圖,一質(zhì)量M為45kg運(yùn)動(dòng)員從軌道a處由靜止滑下,若運(yùn)動(dòng)員在下行過程中做功,上行過程中運(yùn)動(dòng)員不做功,運(yùn)動(dòng)員在b點(diǎn)豎直向上滑出軌道上升最高點(diǎn)離b點(diǎn)高度H為10m,U型軌道簡化為半圓軌道,其半徑R為20m,滑板質(zhì)量m為5kg,不計(jì)軌道和空氣阻力,g取10m/s2,求:(1)在軌道最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員對滑板壓力;(2)運(yùn)動(dòng)員在下行過程中所做功。41/60-42-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律求出最低點(diǎn)時(shí)速度,由牛頓第二定律求出軌道對運(yùn)動(dòng)員支持力,從而得到運(yùn)動(dòng)員對軌道壓力;從a到最低點(diǎn)過程中以人和滑板為研究對象,依據(jù)動(dòng)能定理可得此過程中人做功。答案

(1)1800N

(2)5000J42/60-43-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三43/60-44-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三6.(深圳高級中學(xué)模擬)一小物塊沿斜面向上滑動(dòng),然后滑回到原處。物塊初動(dòng)能為Ek0,與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)不變,則該過程中,物塊動(dòng)能Ek與位移x關(guān)系圖線是(

)C解析

小物塊上滑過程,由動(dòng)能定理得-(mgsin

θ+μmgcos

θ)x=Ek-Ek0,整理得Ek=Ek0-(mgsin

θ+μmgcos

θ)x。設(shè)小物塊上滑最大位移大小為s,小物塊下滑過程,由動(dòng)能定理得(mgsin

θ-μmgcos

θ)(s-x)=Ek-0,整理得Ek=(mgsin

θ-μmgcos

θ)s-(mgsin

θ-μmgcos

θ)x,所以選項(xiàng)C正確。44/60-45-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三7.(多項(xiàng)選擇)(遼寧丹東一模)如圖所表示,固定傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m圓環(huán),圓環(huán)與一橡皮繩相連,橡皮繩另一端固定在地面上A點(diǎn),橡皮繩豎直時(shí)處于原長h。讓圓環(huán)由靜止開始沿桿滑下,滑到桿底端時(shí)速度為v(v≠0)。則在圓環(huán)下滑過程中(

)A.圓環(huán)與橡皮繩組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.圓環(huán)機(jī)械能先增大后減小C.橡皮繩再次抵達(dá)原長時(shí)圓環(huán)動(dòng)能最大D.最終橡皮繩彈性勢能增加了mgh-mv2AD45/60-46-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三解析

圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿底端過程中有兩個(gè)力對圓環(huán)做功,即環(huán)重力和橡皮繩拉力;所以圓環(huán)機(jī)械能不守恒,假如把圓環(huán)和橡皮繩組成系統(tǒng)作為研究對象,則系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故A正確;圓環(huán)下滑過程中,橡皮繩先松弛后伸長,所以其彈性勢能先不變后增大,依據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知:圓環(huán)機(jī)械能先不變后減小,故B錯(cuò)誤;在圓環(huán)下滑過程中,橡皮繩再次抵達(dá)原長前,圓環(huán)動(dòng)能一直增大,但不是最大,此時(shí)圓環(huán)協(xié)力沿桿向下,速度繼續(xù)增大,當(dāng)沿桿方向協(xié)力為零時(shí)刻,圓環(huán)速度最大,故C錯(cuò)誤;依據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得,mgh=mv2+Ep,解得:Ep=mgh-mv2,故D正確;故選AD。46/60-47-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三8.(寧夏銀川一中一模)如圖所表示,一質(zhì)量m=0.4kg滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止于動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1水平軌道上A點(diǎn)。現(xiàn)對滑塊施加一水平外力,使其向右運(yùn)動(dòng),外力功率恒為P=10.0W。經(jīng)過一段時(shí)間后撤去外力,滑塊繼續(xù)滑行至B點(diǎn)后水平飛出,恰好在C點(diǎn)以5m/s速度沿切線方向進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)光滑圓弧形軌道,軌道最低點(diǎn)D處裝有壓力傳感器。已知軌道AB長度L=2.0m,半徑OC和豎直方向夾角α=37°,圓形軌道半徑R=0.5m(空氣阻力可忽略,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:

(1)滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)壓力傳感器示數(shù);(2)水平外力作用在滑塊上時(shí)間t。答案

(1)25.6N

(2)0.4s47/60-48-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三48/60-49-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(2)滑塊離開B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),恰好在C點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧形軌道,由幾何關(guān)系可知,滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度為vB=vCcos

37°=4

m/s滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程,依據(jù)動(dòng)能定理,49/60-50-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三功效關(guān)系了解及應(yīng)用(H)規(guī)律方法

七種慣用功效關(guān)系50/60-51-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三【典例4】

(多項(xiàng)選擇)(四川攀枝花統(tǒng)考)如圖所表示,一輕彈簧下端固定在傾角為θ固定斜面底端,彈簧處于原長時(shí)上端位于斜面上B點(diǎn),B點(diǎn)以上光滑,B點(diǎn)到斜面底端粗糙,可視為質(zhì)點(diǎn)物體質(zhì)量為m,從A點(diǎn)靜止釋放,將彈簧壓縮到最短后恰好能被彈回到B點(diǎn)。已知A、B間距離為L,物體與B點(diǎn)以下斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則此過程中(

)AD51/60-52-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥對整個(gè)過程,利用動(dòng)能定理求克服摩擦力做功。當(dāng)物體受力平衡時(shí)速度最大,由平衡條件和胡克定律求出此時(shí)彈簧壓縮量,再分析彈簧最大壓縮量。經(jīng)過分析物體受力情況判斷其運(yùn)動(dòng)情況,從而判斷最大動(dòng)能與mgLsin

θ關(guān)系。對物體下滑和上滑兩個(gè)過程分別利用能量守恒列式,從而求得彈性勢能最大值。52/60-53-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三解析

對于整個(gè)過程,利用動(dòng)能定理得:mgLsinθ-Wf=0,得克服摩擦力做功Wf=mgLsinθ,故A正確。物體接觸彈簧前,由機(jī)械能守恒定律知,物體剛接觸彈簧時(shí)動(dòng)能等于mgLsin

θ。物體接觸彈簧后,重力沿斜面向下分力先大于滑動(dòng)摩擦力和彈簧彈力協(xié)力,物體先加速下滑,以后重力沿斜面向下分力小于滑動(dòng)摩擦力和彈簧彈力協(xié)力,物體減速下滑,所以重力沿斜面向下分力等于滑動(dòng)摩擦力和彈簧彈力協(xié)力時(shí),即物體協(xié)力為零時(shí),速度最大,動(dòng)能最大,所以物體最大動(dòng)能一定大于mgLsin

θ。設(shè)彈簧最大壓縮量為x,彈性勢能最大值為Ep。物體從A到最低點(diǎn)過程,由能量守恒得:mg(L+x)sin

θ=μmgcos

θ·x+Ep;物體從最低點(diǎn)到B點(diǎn)過程,由能量守恒得:mgxsin

θ+μmgco