專(zhuān)題06機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系-20xx年高考物理備考易錯(cuò)點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)復(fù)習(xí)-資料下載頁(yè)
2024-11-26 17:29本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】，一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán)，用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi)；套在大環(huán)上質(zhì)量為m. 的小環(huán)，從大環(huán)的最高處由靜止滑下．重力加速度大小為。最低點(diǎn)時(shí)，大環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為(). A．Mg－5mgB．Mg＋mg. C．Mg＋5mgD．Mg＋10mg. 解析：選，則有mg·2R＝12mv2，對(duì)小圓環(huán)在最低點(diǎn)，應(yīng)用牛頓第二定律可得：FN－mg＝mv. R；對(duì)大圓環(huán)，由平衡條件可知：FT. ＝Mg＋FN′，由牛頓第三定律可得：FN′＝FN解得FT＝Mg＋5mg，選項(xiàng)C正確．。端固定于O點(diǎn)．現(xiàn)將小球從A點(diǎn)由靜止釋放，沿豎直桿運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，已知OA長(zhǎng)度小于OB長(zhǎng)。度，彈簧處于OA、OB兩位置時(shí)彈力大小相等，A、B兩點(diǎn)間的距離為A到B的過(guò)。程中，下列說(shuō)法正確的是(). 頂端B處時(shí)恰好與傳送帶的速率相等；在圖乙中傳送帶上到達(dá)離B處豎直高度為h的C處時(shí)。mgsinθ＝ma，可知μ甲＜μ乙，故A項(xiàng)正確；傳送帶對(duì)小物體做的功等于小物體機(jī)械能的增
【正文】 因摩擦而產(chǎn)生的熱量有多少？ 【解析】 (1)設(shè)滑塊滑至運(yùn)輸帶的右端時(shí)速度為 v1，滑塊自運(yùn)輸帶右端飛出至落地的時(shí)間為t，則在水平方向上， x＝ v1t 在豎直方向上， H2＝ 12gt2 設(shè)滑塊落地時(shí)的速度為 v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 12mv21＋ mgH2＝ 12mv2 聯(lián)立解得 v1＝ 3 m/s， v＝ 5 m/s. (2)設(shè)滑塊從高 H1＝ m處的 O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑到運(yùn)輸帶上，再滑到運(yùn)輸帶右端過(guò)程中，摩擦力對(duì)滑塊做功為 Wf，由動(dòng)能定理得 mgH1＋ Wf＝ 12mv21。 解得 Wf＝－ 24 J (3)設(shè)滑塊與運(yùn)輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ ，滑塊從高 H′ 1＝ m處由靜止開(kāi)始下滑，在運(yùn)輸帶上減速到零的過(guò)程中，滑塊在運(yùn)輸帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t1，滑塊與運(yùn)輸帶摩擦所產(chǎn)生的熱量為 Q1，則有 Q1＝ μmg (v′ 02 t1＋ v0t1) 對(duì)滑塊，由動(dòng)能定理得－ μmg v′ 02 t1＝ 0－ 12mv′ 20 設(shè)滑塊后來(lái)又向運(yùn)輸帶左端運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，滑塊加速至 v0 運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t2，滑塊與運(yùn)輸帶摩擦所產(chǎn)生的熱量為 Q2，則 Q2＝ μmg (v0t2－ v02t2) 對(duì)滑塊，由動(dòng)能定理得 μmg v02t2＝ 12mv20－ 0 則滑塊自釋放至落地全過(guò)程中滑塊與運(yùn)輸帶摩擦所產(chǎn)生的熱量 Q＝ Q1＋ Q2 解得 Q＝ 36 J. 【答案】 (1)5 m/s (2)2 5 m/s (3)36 J 【舉一反三】若將右側(cè)半圓軌道換成光滑斜面，如圖 9 所示，斜面固定， AB 與水平方向的夾角 θ ＝ 45176。 ， A、 B兩點(diǎn)的高度差 h＝ 4 m，在 B點(diǎn)左側(cè)的水平面上有一左端固定的輕質(zhì)彈簧，自然伸長(zhǎng)時(shí)彈簧右端到 B點(diǎn)的距離 s＝ 3 m．質(zhì)量為 m＝ 1 kg的物塊從斜面頂點(diǎn) A由靜止釋放，物塊進(jìn)入水平面后向左運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧的最大壓縮量 x＝ m．已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ ＝ ，取 g＝ 10 m/s2，不計(jì)物塊在 B點(diǎn)的機(jī)械能損失．求： 圖 9 (1)彈簧的最大彈性勢(shì)能； (2)物塊最終停止位置到 B點(diǎn)的距離； (3)物塊在斜面上滑行的總時(shí)間 (結(jié)果可用根式表示 )． 【解析】 (1)物塊從開(kāi)始位置到壓縮彈簧至速度為 0的過(guò)程，由功能關(guān)系可得： mgh－ μmg (s＋ x)＝ Ep 解得最大彈性勢(shì)能 Ep＝ 24 J. (2)設(shè)物塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最終靜止，在水平面上運(yùn)動(dòng)的總路程為 l，由功能關(guān)系有： mgh－ μmgl＝ 0 解得： l＝ 8 m 所以物塊停止位置到 B點(diǎn)距離為： Δ l＝ l－ 2(s＋ x)＝ m3 m 設(shè)物塊從水平面返回斜面時(shí)的速度為 v，由動(dòng)能定理可得： mgh－ 2μmg (s＋ x)＝ 12mv2 解得： v＝ 4 m/s 所以，物塊第二次在斜面上滑行的時(shí)間為： t2＝ 2 vgsin θ ＝ 4 25 s. 物塊在斜面上滑行總時(shí)間為： t＝ t1＋ t2＝ 4 2＋ 2 105 s. 【答案】 (1)24 J (2) m (3)4 2＋ 2 105 s 【名師點(diǎn)睛】 1．高考考查特點(diǎn) (1)本考點(diǎn)選擇題重點(diǎn)考查常見(jiàn)功能轉(zhuǎn)化關(guān)系，難度中檔；計(jì)算題常以滑塊、傳送帶、彈簧結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)綜合考查功能關(guān)系、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒的應(yīng)用． (2)解此類(lèi)問(wèn)題重在理解常見(jiàn)功能關(guān)系，明確物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中哪些力做功，初、末狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量形式． 2．解題的常見(jiàn)誤區(qū)及提醒 (1)功能關(guān)系分析中力做功與能量轉(zhuǎn)化對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確． (2)公式應(yīng)用過(guò)程中漏掉部分力做功，特別是摩擦力做功． (3)多過(guò)程問(wèn)題中過(guò)程分析不清晰出現(xiàn)亂套公式的情況． 【錦囊妙計(jì)，戰(zhàn)勝自我】 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，是能量轉(zhuǎn)化的標(biāo)志 . 功 能量轉(zhuǎn)化 合外力做功 合外力的功等于物體動(dòng)能的變化量 (動(dòng)能定理 ) 重力做功 重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化量 彈力做功 彈力所做的功等于物體彈性勢(shì)能的變化量 除重力和彈力做功外，其他力的合功 除重力和彈力做功外，其他力 (包括其他外力、摩擦力等 )的合功等于物體機(jī)械能的變化量 摩擦力的相對(duì)功 (摩擦力與相對(duì)路程的乘積 ) 摩擦力與相對(duì)路程的乘積為系統(tǒng)的發(fā)熱量
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