1鼎盛-高中物理最经典-滑块—木板模型问题的分析和技巧.pdf
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滑块—木板模型问题的分析和技巧1.解题关键正确地对各物体进行受力分析(关键是确定物体间的摩擦力方向),并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度,结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况.2.规律选择既可由动能定理和牛顿运动定律分析单个物体的运动,又可由能量守恒定律分析动能的变化、能量的转化,在能量转化过程往往用到ΔE=-ΔE=Fx,并要注意数学知识(如内机f相对图象法、归纳法等)在此类问题中的应用.模型二传送带模型例2如图所示,传送带与水平面之间的夹角为θ=30°,其上A、B两点间的距离为l=5m,传送带在电动机的带动下以v=1m/s的速度匀速运动.现将一质量为m=10kg的3小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A点,已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ=,2在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中,求:(g取10m/s2)(1)传送带对小物体做的功;(2)电动机做的功.【解析】(1)小物体刚开始运动时,根据牛顿第二定律有μmgcosθ-mgsinθ=mag解得小物体上升的加速度为a==2.5m/s24当小物体的速度为v=1m/s时,位移为v2x==0.2m2a然后小物体以v=1m/s的速度做匀速运动到达B点.由功能关系得1W=ΔE+ΔE=mv2+mglsinθ=255J.kp2(2)电动机做功使小物体的机械能增加,同时小物体与传送带间因摩擦产生热量Q,由v=at得vt==0.4sav相对位移x′=vt-t=0.2m2摩擦产生的热量Q=μmgx′cosθ=15J故电动机做的功为W=W+Q=270J.电【答案】(1)255J(2)270J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Q=F·x,其中x是物体间相对路径f相对相对长度.如果两物体同向运动,x为两物体对地位移大小之差;如果两物体反向运动,x相对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:W=ΔE+ΔE+Q.Fkp(2)对W和Q的理解:F①传送带的功:W=Fx;F传②产生的内能Q=Fx.f相对[高考真题]1.(2016·四川卷,1)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900,J他克服阻力做功100J.韩晓鹏在此过程中()A.动能增加了1900JB.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000J【解析】由动能定理可知,ΔE=1900-J100J=1800,故JA、B均错.重力势能k的减少量等于重力做的功,故C正确、D错.答案C2.(2014·山东卷,20)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程.某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想:如图,将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上,与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接,然后由飞船送“玉兔”返回地球.设“玉兔”质量为m,月球半径为R,月面的重力加速度为GMmhg以月面为零势能面,“玉兔”在h高度的引力势能可表示为E=,其中G为引月.pRR+h力常量,M为月球质量.若忽略月球的自转,从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为()mgRmgRA.月(h+2R)B.月(h+2R)R+hR+hmgR2mgR1C.月(h+R)D.月(h+R)R+h2R+h2Mmmv2【解析】设玉兔在h高度的速度为v,则由万有引力定律得,G=,可知R+h2R+h1GMm1玉兔在该轨道上的动能为E=,由功能关系可知对玉兔做的功为:W=E+E=k2R+hkp2GMmGMmhMmmgR1+,结合在月球表面:G=mg,整理可知W=月(h+R),故正确选R+hRR+hR2月R+h2项为D.【答案】D3.(2014·广东卷,16)如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中①和②为楔块,③和④为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦,在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能【解析】由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力,即摩擦力做负功,则机械能转化为内能,故A错误,B正确;垫板动能转化为内能和弹性势能,故C错误;而弹簧弹性势能也转化为动能和内能,故D错误.【答案】B[名校模拟]4.(2018·宁夏银川一中模拟)如图所示,水平传送带两端点A、