高考物理大一轮复习第五章机械能守恒定律第4讲能量观点解决多过程问题课件.ppt
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- 高考 物理 一轮 复习 第五 机械能 守恒定律 能量 观点 解决 过程 问题 课件
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1、第4讲能量观点解决多过程问题第五章机械能守恒定律内容索引研透命题点细研考纲和真题 分析突破命题点课时作业限时训练 练规范 练速度研透命题点命题点一多运动组合问题1.抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程,将物理过程分解成几个简单的子过程.2.两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带,也是解题的关键.很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口.例例1(2017浙江4月选考20)图1中给出了一段“S”形单行盘山公路的示意图.弯道1、弯道2可看作两个不同水平面上的圆弧,圆心分别为O1、O2,弯道中心线半径分别为r110 m、r220 m,弯道2比弯道1高h12 m,有一直道与两弯道圆弧相切
2、.质量m1 200 kg的汽车通过弯道时做匀速圆周运动,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的1.25倍,行驶时要求汽车不打滑.(sin 370.6,sin 530.8,g10 m/s2)图1(1)求汽车沿弯道1中心线行驶时的最大速度v1;答案答案见解析答案解析解析解析设在弯道1沿中心线行驶的最大速度为v1(2)汽车以v1进入直道,以P30 kW的恒定功率直线行驶了t8.0 s进入弯道2,此时速度恰为通过弯道中心线的最大速度,求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功;答案答案见解析解析解析设在弯道2沿中心线行驶的最大速度为v2代入数据可得Wf2.1104 J答案解析解析(3)汽车从弯道1的A点进入,
3、从同一直径上的B点驶离,有经验的司机会利用路面宽度,用最短时间匀速安全通过弯道.设路宽d10 m,求此最短时间(A、B两点都在轨道中心线上,计算时视汽车为质点).答案答案见解析答案解析解析解析沿如图所示内切的路线行驶时间最短,代入数据可得r12.5 m设汽车沿该路线行驶的最大速度为v则对应的圆心角为2106图2变式变式1(2016浙江4月选考20)如图2所示装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成.其中轨道由光滑轨道AB与粗糙直轨道BC平滑连接,高度差分别是h10.20 m、h20.10 m,BC水平距离L1.00 m.轨道由AE、螺旋圆形EFG和GB三段光滑轨道平滑连接而成,且A点与F点等高.当
4、弹簧压缩量为d时,恰能使质量m0.05 kg的滑块沿轨道上升到B点;当弹簧压缩量为2d时,恰能使滑块沿轨道上升到C点.(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比,g10 m/s2)(1)当弹簧压缩量为d时,求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小;答案答案0.1 J2 m/s答案解析解析解析由机械能守恒定律可得E弹EkEpmgh10.05100.20 J0.1 J(2)求滑块与轨道BC间的动摩擦因数;答案答案0.5答案解析解析解析由E弹d2,可得当弹簧压缩量为2d时,EkE弹4E弹4mgh1由动能定理可得mg(h1h2)mgLEk(3)当弹簧压缩量为d时,若沿轨道运动,滑块能否上升到B点?请通
5、过计算说明理由.答案答案见解析答案解析由机械能守恒定律有vv02 m/s解得Rm0.4 m当R0.4 m时,滑块会脱离螺旋圆形轨道,不能上升到B点;当R0.4 m时,滑块能上升到B点.拓展点拓展点1圆周直线平抛的组合圆周直线平抛的组合例例2(2017温州市质检)半径R1 m的 圆弧轨道下端与一水平轨道连接,水平轨道离地面高度h1 m,如图3所示,有一质量m1.0 kg的小滑块自圆弧轨道最高点A由静止开始滑下,经过水平轨道末端B时速度为4 m/s,滑块最终落在地面上,试求:(g取10 m/s2,不计空气阻力)图3(1)滑块落在地面上时的速度大小;答案答案6 m/s答案解析解析解析因滑块经过水平轨
6、道末端B后下落时只有重力做功,所以取滑块经过水平轨道末端B时为初状态,落在地面上时为末状态,(2)滑块在轨道上滑行时克服摩擦力所做的功.答案答案2 J答案解析解析解析取滑块在圆弧轨道最高点A时为初状态,落在地面上时为末状态,即滑块在轨道上滑行时克服摩擦力做功2 J.拓展点拓展点2直线圆周平抛的组合直线圆周平抛的组合 例例3(2017嘉兴市质检)如图4所示,一弹射装置由弹簧发射器和轨道组成.轨道由水平光滑滑道AB与管道BCDE相连接而成,其中BCD是半径R0.4 m(管道中心到圆心的距离)的竖直光滑圆管道,DE是长度等于0.4 m的水平粗糙管道,在D处的下方有一直径略大于物块的小孔,装置都在同一
7、竖直平面内.当弹簧压缩到A弹射物块m1时,恰能使其无初速度地落入D点处的小孔中被收集;当弹簧压缩到A弹射物块m2时,则其落入E左侧紧靠E的容器甲中.已知:m10.05 kg,m20.04 kg.容器甲高h0.2 m,长L0.4 m,上沿与管道下壁在同一水平面.物块大小略小于管道内径,g10 m/s2.图4(1)当弹簧压缩到A时,求弹簧的弹性势能;答案答案0.4 J答案解析解析解析物块m1和弹簧组成的系统机械能守恒,得Ep2m1gR0.4 J(2)求物块m2经过D点时对D点的作用力大小;答案答案0答案解析解析解析从弹簧压缩到A处到物块m2经过D点的过程中,物块m2和弹簧组成的系统机械能守恒,代入
8、数据得在D点管道对物块m2的作用力F0,根据牛顿第三定律,物块对D点的作用力大小F0.(3)若物块m2落在容器甲的 处,求物块m2与管道DE间的动摩擦因数大小.答案答案0.375答案解析解析解析物块m2离开E点后做平抛运动,解得0.375.命题点二传送带模型问题传送带问题的分析流程和技巧1.分析流程2.相对位移一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量QFfx相对,其中x相对是物体间相对路径长度.如果两物体同向运动,x相对为两物体对地位移大小之差;如果两物体反向运动,x相对为两物体对地位移大小之和.3.功能关系(1)功能关系分析:WFEkEpQ.(2)对WF和Q的理解:传送带的功:WFFx传;产
9、生的内能QFfx相对.模型模型1水平传送带模型水平传送带模型例例4(2016温州市期中)倾角为30的光滑斜面的下端有一水平传送带,传送带正以6 m/s的速度运动,运动方向如图5所示.一个质量为2 kg的物体(可视为质点),从h3.2 m高处由静止沿斜面下滑,物体经过A点时,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其动能损失.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,物体向左最多能滑到传送带左右两端A、B连线的中点处,重力加速度g取10 m/s2,求:图5(1)传送带左、右两端A、B间的距离L;答案答案12.8 m答案解析解析解析物体从静止开始到在传送带上的速度等于0的过程中,(2)上述过程中物
10、体与传送带组成的系统因摩擦产生的热量;答案答案160 J答案解析解析解析在此过程中,物体与传送带间的相对位移联立得Q160 J.(3)物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度h.答案答案1.8 m答案解析解析解析物体随传送带向右匀加速运动,变式变式2(2016杭州市月考)如图6所示,皮带的速度是3 m/s,两轮圆心间距离s4.5 m,现将m1 kg的小物体(可视为质点)轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数0.15,皮带不打滑,电动机带动皮带将物体从左轮正上方运送到右轮正上方时,求:(g10 m/s2)图6(1)小物体获得的动能Ek;答案答案4.5 J答案解析解析解析物体开始
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