理化生]用能量觀點(diǎn)分析綜合問題-全文預(yù)覽
【正文】 在時(shí)間 t1內(nèi) ， 因摩擦而產(chǎn)生的熱量為 Q ＝ μmg cos θ 泰安模擬 ] 如圖 25 － 2 所示 ， 卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力 F 拉位于粗糙斜面上的木箱 ， 使之沿斜面加速向上移動 ． 在移動過程中 ， 下列說法正確的是 ( ) 圖 25 － 2 2022/2/14 A ． F 對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和 B ． F 對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C ． 木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢能 D ． F 對木箱做的功大于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力所做的功之和 [答案 ]C 2022/2/14 [ 解析 ] 由重力做功與重力勢能改變之間的關(guān)系知 ， 物體克服重力做的功等物體重力勢能的增加 ， 選項(xiàng) C 正確 ； 由動能定理得 ：WG＋ Wf＋ WF＝12m v2， 解得 WF＝12m v2－ WG－ Wf＝ ( Δ Ek＋ Δ Ep) －Wf， 故選項(xiàng) A 、 B 、 D 錯(cuò)誤 ． 2022/2/14 ? ? 探究考向二 功能關(guān)系在傳送帶問題中的應(yīng)用 1. 物體在傳送帶上運(yùn)動 求解傳送帶問題應(yīng)注意： ( 1 ) 運(yùn)動物體的加速度、速度、位移均以地面為參考系； ( 2 ) 要區(qū)分物體的位移和物體相對傳送帶的位移； ( 3 ) 因滑動摩擦產(chǎn)生的熱量 ( 系統(tǒng)增加的內(nèi)能 ) 等于滑動摩擦力與相對位移的乘積： Q ＝ fx 相對 ； ( 4 ) 因傳送物體電動機(jī)多輸出的能量在數(shù)值上等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能與物體增加的機(jī)械能之和 ． 2022/2/14 2 ．摩擦力做功的特點(diǎn) (1) 靜摩擦做功的特點(diǎn)： ① 靜摩擦力對單個(gè)物體可以做正功、負(fù)功，還可以不做功； ② 一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零； ③ 在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 ( 靜摩擦力做功起著傳遞機(jī)械能的作用 ) ，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，也不產(chǎn)生熱量． 2022/2/14 ( 2 ) 滑動摩擦力做功的特點(diǎn)： ① 滑動摩擦力對單個(gè)物體可以做正功、負(fù)功，還可以不做功； ② 在相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功與路徑有關(guān)，其值是負(fù)值，等于摩擦力與相對位移的乘積，即 Wf＝－ fx相對，負(fù)號表示系統(tǒng)克服摩擦力做功，系統(tǒng)損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，即 Δ E損＝ fx相對＝ Q熱； ③ 在一對滑動摩擦力做功的過程中，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有兩種情況：一是相互摩擦的物體通過摩擦力做功，將部分機(jī)械 能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體；二是部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ． 2022/2/14 例 2 [ 201 1 全國卷 Ⅱ ] 如圖 25 － 1 所示 ， MN P 為豎直面內(nèi)一固定軌道 ， 其圓弧段 MN 與水平段 NP 相切于 N ， P 端固定一豎直擋板 ． M 相對于 N 的高度為 h ， NP 長度為 s . 一物塊自M 端從靜止開始沿軌道下滑 ， 與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后停止在水平軌道上某處 ． 若在 MN 段的摩擦可忽略不計(jì) ，物塊與 NP 段軌道間的滑動摩擦因數(shù)為 μ ， 求物塊停止的地方與 N 點(diǎn)距離的可能值 ． 圖 2 5 － 1 [ 答案 ]????????2 s － hμ 2022/2/14 [高考命題者說 ] 本題考查考生對物理過程的分析能力，解決問題的關(guān)鍵是能否了解此過程中能量的轉(zhuǎn)換．根據(jù)題給的情境，從初態(tài)到末態(tài)，在豎直方向上，物塊所在的高度變化了 (減少了 )h，由此可以判斷出系統(tǒng)的重力勢能減少．根據(jù)題設(shè)物塊的初末態(tài)動能均為零，且物塊在運(yùn)動過程中有摩擦力做功，又可以判斷出減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，這是解決此問題的第一步判斷． 2022/2/14 第二步的判斷是對物塊運(yùn)動過程的判斷，由于題目只給出了物塊最后停在水平軌道上某處，所以物塊的實(shí)際運(yùn)動可能為兩種情況，第一種情況為物塊在停止之前滑上了圓弧再由圓弧上面滑下最后停止在水平軌道上；另一種情況，物塊沒有再次滑上圓弧就在水平軌道上停止了運(yùn)動．由于題目在設(shè)問時(shí)已提出了求物塊停止的地方與 N點(diǎn)距離的可能值，所以考生一般可以想到這兩種可能的情況． 本題物理情境和設(shè)問都不難，主要考查考生的分析能力和應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力．本題抽樣統(tǒng)計(jì)難度為 ，區(qū)分度為 ，對全體考生有較好的區(qū)分度．有 12%的考生得 0分， 11%的考生得 7分， 19%的考生得 13分， 40%的考生得滿分． 2022/2/14 【規(guī)范解答】 物塊從開始下滑到靜止的過程中，物塊重力勢能減小的數(shù)值 Δ Ep與物塊克服摩擦力所做功的數(shù)值 W 相等，即 Δ Ep＝ W ① 設(shè)物塊質(zhì)量為 m ，在水平滑道上滑行的總路程為 s ′ ，則 Δ Ep＝ mgh ② W ＝ μmgs ′ ③ 由 ①②③ 解得 s ′ ＝hμ④ 設(shè)物塊在水平軌道上停住的地方與 N 點(diǎn)的距離為 d . 若物塊在與
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