20xx人教版高中物理必修二78機(jī)械能守恒定律3-閱讀頁(yè)
2024-12-06 22:17本頁(yè)面
【正文】 (2) 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的基本思路 [ 變式訓(xùn)練 ] 如圖所示 ， 位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道 ， 由一段傾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(kāi)始下滑 ， 然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)．要求小物塊能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn) ， 且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過(guò) 5 mg ( g 為重力加速度 ) ．求小物塊初始位置相對(duì)于圓形軌道底部的高度 h 的取值范圍． 解析： 設(shè)小物塊在圓形軌道最高點(diǎn)的速度為 v ，由機(jī)械能守恒定律得 mgh ＝ 2 mgR ＋12m v2① 小物塊在最高點(diǎn)受到的重力與彈力的合力提供向心力，有mg ＋ FN＝ mv2R② 小物塊能通過(guò)最高點(diǎn)的條件是 FN≥ 0 ③ 由 ②③ 式得 v ≥ gR ④ 由 ①④ 式得 h ≥52R ⑤ 按題目要求， FN≤ 5 mg ，由 ② 式得 v ≤ 6 gR ⑥ 由 ①⑥ 式得 h ≤ 5 R 所以高度 h 的取值范圍是52R ≤ h ≤ 5 R . 答案：52R ≤ h ≤ 5 R 隨堂達(dá)標(biāo)演練 1. 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A ． 機(jī)械能守恒時(shí) ， 物體一定只受重力和彈力作用 B ． 物體處于平衡狀態(tài)時(shí) ， 機(jī)械能一定守恒 C ． 物體所受合力不為 0 時(shí) ， 其機(jī)械能可能守恒 D ． 物體機(jī)械能的變化等于合力對(duì)物體做的功 解析： 物體的機(jī)械能守恒時(shí)，只有重力或彈力做功，但可以受其他外力作用，其他外力不做功即可，故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī) 械能不一定守恒，如在豎直方向勻速上升的物體，其機(jī)械能一直增大，所以選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；物體所受合力不為 0 時(shí)，機(jī)械能可能守恒，如物體做平拋運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋、豎直下拋或斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，僅受重力作用，機(jī)械能均守恒，故選項(xiàng) C 正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知，合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化，故選項(xiàng) D 錯(cuò)誤． 答案： C 2 ． 如圖所示的四個(gè)選項(xiàng) ， 木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng) ， 其中圖 A 、 B 、 C 中的斜面是光滑的 ， 圖 D 中的斜面是粗糙的；圖A 、 B 中的 F 為木塊所受的力 ， 方向如圖中箭頭所示；圖 A 、 B 、D 的木塊向下運(yùn)動(dòng) ， 圖 C 中的木塊向上運(yùn)動(dòng)．在這 四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒的是 ( ) 解析： 依據(jù)機(jī)械能守恒條件，只有重力做功的情況下，物體的機(jī)械能才能守恒，由此可見(jiàn)， A 、 B 均有外力參與做功， D中有摩擦力做功，故只有選項(xiàng) C 的情況符合機(jī)械能守恒的條件． 答案： C 3 ． ( 多選 ) 如圖所示 ， 固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m 的小球 ， 小球與一輕質(zhì)彈簧一端相連 ， 彈簧的另一端固定在地面上的 A 點(diǎn)．已知桿與水平面之間的夾角 θ 45176。 xAB＝12m v2B－12m v2A③ 聯(lián)立 ①②③ 式解得 xAB＝2 mgh3 Ff④ 小球最后 停下，由動(dòng)能定理得－ Ff
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