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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第5章 機械能配套教案
一、功
1.做功的兩個必要條件
力和物體在力的方向上發(fā)生的位移.
2.公式
W=Flcos α,適用于恒力做功,其中α為F、l方向間夾角,l為物體對地的位移.
3.功的正負(fù)判斷
夾角
功的正負(fù)
α<90
力對物體做正功
α>90
力對物體做負(fù)功,或者說物體克服這個力做了功
α=90
力對物體不做功
二、功率
1.定義:功與完成這些功所用時間的比值.
2.物理意義:描述做功的快慢.
3.公式
(1)P=,P為時間t內(nèi)的平均功率.
(2)P=Fvcos α(α為F與v的夾角)
①v為平均速度,則P為平均功率.
②v為瞬時速度,則P為瞬時功率.
4.額定功率與實際功率
(1)額定功率:動力機械正常工作時輸出的最大功率.
(2)實際功率:動力機械實際工作時輸出的功率,要求小于或等于額定功率.
[自我診斷]
1.判斷正誤
(1)只要物體受力的同時又發(fā)生了位移,則一定有力對物體做功.()
(2)一個力對物體做了負(fù)功,則說明這個力一定阻礙物體的運動.(√)
(3)作用力做正功時,反作用力一定做負(fù)功.()
(4)力始終垂直物體的運動方向,則該力對物體不做功.(√)
(5)摩擦力對物體一定做負(fù)功.()
(6)由P=Fv可知,發(fā)動機功率一定時,機車的牽引力與運行速度的大小成反比.(√)
(7)汽車上坡時換成低擋位,其目的是減小速度得到較大的牽引力.(√)
2.(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s,如圖所示,物體m相對斜面靜止.則下列說法正確的是( )
A.重力對物體m做正功
B.合力對物體m做功為零
C.摩擦力對物體m做負(fù)功
D.支持力對物體m做正功
解析:選BCD.物體的受力及位移如圖所示,支持力FN與位移x的夾角α<90,故支持力做正功,D正確;重力垂直位移,故重力不做功,A錯誤;摩擦力Ff與x夾角β>90,故摩擦力做負(fù)功,C正確;合力為零,合力不做功,B正確.
3.如圖所示,甲、乙、丙三個物體分別在大小相等、方向不同的力F的作用下,向右移動相等的位移x,關(guān)于F對甲、乙、丙做功的大小W1、W2、W3判斷正確的是( )
A.W1>W2>W3 B.W1=W2>W3
C.W1=W2=W3 D.W1
B
B.重力的平均功率A=B
C.重力的瞬時功率PA=PB
D.重力的瞬時功率PAtB,由P=知Am乙、ρ甲=ρ乙可知a甲>a乙,故C錯誤;因甲、乙位移相同,由v2=2ax可知,v甲>v乙,B正確;由x=at2可知,t甲f乙,則W甲克服>W乙克服,D正確.
第2節(jié) 動能定理及其應(yīng)用
一、動能
1.公式:Ek=mv2,式中v為瞬時速度,動能是狀態(tài)量.
2.矢標(biāo)性:動能是標(biāo)量,只有正值,動能與速度的方向無關(guān).
3.動能的變化量:ΔEk=mv-mv.
4.動能的相對性
由于速度具有相對性,則動能也具有相對性,一般以地面為參考系.
二、動能定理
1.內(nèi)容:合外力對物體所做的功等于物體動能的變化.
2.表達式:W=ΔEk=mv-mv.
3.功與動能的關(guān)系
(1)W>0,物體的動能增加.
(2)W<0,物體的動能減少.
(3)W=0,物體的動能不變.
4.適用條件
(1)動能定理既適用于直線運動,也適用于曲線運動.
(2)既適用于恒力做功,也適用于變力做功.
(3)力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時作用,也可以不同時作用.
[自我診斷]
1.判斷正誤
(1)一定質(zhì)量的物體動能變化時,速度一定變化,但速度變化時,動能不一定變化.(√)
(2)動能不變的物體一定處于平衡狀態(tài).()
(3)如果物體所受的合外力為零,那么合外力對物體做功一定為零.(√)
(4)物體在合外力作用下做變速運動時,動能一定變化.()
(5)物體的動能不變,所受的合外力必定為零.()
(6)做自由落體運動的物體,動能與時間的二次方成正比.(√)
2.一個質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球,在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墻上,碰撞后小球沿相反方向運動,反彈后的速度大小與碰撞前相同,則碰撞前后小球速度變化量的大小Δv和碰撞過程中小球的動能變化量ΔEk為( )
A.Δv=0 B.Δv=12 m/s
C.ΔEk=1.8 J D.ΔEk=10.8 J
解析:選B.取初速度方向為正方向,則Δv=(-6-6)m/s=-12 m/s,由于速度大小沒變,動能不變,故動能變化量為0,故只有選項B正確.
3.A、B兩物體在光滑水平面上,分別在相同的水平恒力F作用下,由靜止開始通過相同的位移l.若A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量,則在這一過程中( )
A.A獲得動能較大
B.B獲得動能較大
C.A、B獲得動能一樣大
D.無法比較A、B獲得動能大小
解析:選C.由動能定理可知恒力F做功W=Fl=mv2-0,因為F、l相同,所以A、B的動能變化相同,C正確.
4.質(zhì)量m=2 kg的物體在光滑水平面上以v1=6 m/s的速度勻速向西運動,若有一個F=8 N、方向向北的恒力作用于物體,在t=2 s內(nèi)物體的動能增加了( )
A.28 J B.64 J
C.32 J D.36 J
解析:選B.由于力F與速度v1垂直,物體做曲線運動,其兩個分運動為向西的勻速運動和向北的勻加速直線運動,對勻加速運動有a==4 m/s2,v2=at=8 m/s.2 s末物體的速度v==10 m/s, 2 s內(nèi)物體的動能增加了ΔEk=mv2-mv=64 J,故選項B正確.
考點一 動能定理的理解和應(yīng)用
1.定理中“外力”的兩點理解
(1)重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力或其他力,它們可以同時作用,也可以不同時作用.
(2)既可以是恒力,也可以是變力.
2.公式中“=”體現(xiàn)的三個關(guān)系
3.應(yīng)用動能定理的注意事項
(1)動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的,一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系.
(2)應(yīng)用動能定理時,必須明確各力做功的正、負(fù).
(3)應(yīng)用動能定理解題,關(guān)鍵是對研究對象進行準(zhǔn)確的受力分析及運動過程分析,并畫出物體運動過程的草圖,借助草圖理解物理過程和各量關(guān)系.
1. 光滑斜面上有一個小球自高為h的A處由靜止開始滾下,抵達光滑水平面上的B點時速度大小為v0.光滑水平面上每隔相等的距離設(shè)置了一個與小球運動方向垂直的活動阻擋條,如圖所示,小球越過n條活動阻擋條后停下來.若讓小球從h高處以初速度v0滾下,則小球能越過的活動阻擋條的條數(shù)是(設(shè)小球每次越過活動阻擋條時損失的動能相等)( )
A.n B.2n
C.3n D.4n
解析:選B.設(shè)每條阻擋條對小球做的功為W,當(dāng)小球在水平面上滾動時,由動能定理得nW=0-mv,對第二次有NW=0-mv=0-,又因為mv=mgh,聯(lián)立解得N=2n,選項B正確.
2. (多選)質(zhì)量不等,但有相同動能的兩個物體,在動摩擦因數(shù)相同的水平地面上滑行,直至停止,則( )
A.質(zhì)量大的物體滑行的距離大
B.質(zhì)量小的物體滑行的距離大
C.它們滑行的距離一樣大
D.它們克服摩擦力所做的功一樣多
解析:選BD.由動能定理可知,摩擦力對物體所做的功等于物體動能的增量,因兩物體具有相同的動能,故兩物體滑行過程中克服摩擦力所做的功也相同,又Wf=μmgx可知,質(zhì)量越大的物體,滑行的距離x越小,故B、D選項正確.
3.如圖所示,質(zhì)量為m的小球用長為L的輕質(zhì)細(xì)線懸于O點,與O點處于同一水平線上的P點處有一個光滑的細(xì)釘,已知OP=,在A點給小球一個水平向左的初速度v0,發(fā)現(xiàn)小球恰能到達跟P點在同一豎直線上的最高點B.求:
(1)小球到達B點時的速率;
(2)若不計空氣阻力,則初速度v0為多少;
(3)若初速度v0=3,則小球在從A到B的過程中克服空氣阻力做了多少功?
解析:(1)小球恰能到達最高點B,由牛頓第二定律得
mg=m
解得vB=
(2)若不計空氣阻力,從A→B由動能定理得
-mg=mv-mv
解得v0=
(3)當(dāng)v0=3 時,由動能定理得
-mg-WFf=mv-mv
解得WFf=mgL
答案:(1) (2) (3)mgL
(1)優(yōu)先應(yīng)用動能定理的問題
①不涉及加速度、時間的問題.
②有多個物理過程且不需要研究整個過程中的中間狀態(tài)的問題.
③變力做功的問題.
④含有F、l、m、v、W、Ek等物理量的力學(xué)問題.
(2)應(yīng)用動能定理的解題步驟
考點二 動能定理與圖象的綜合問題
1.力學(xué)中圖象所圍“面積”的意義
(1)vt圖:由公式x=vt可知,vt圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體的位移.
(2)at圖:由公式Δv=at可知,at圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體速度的變化量.
(3)Fx圖:由公式W=Fx可知,F(xiàn)x圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功.
(4)Pt圖:由公式W=Pt可知,Pt圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功.
2.解決物理圖象問題的基本步驟
(1)觀察題目給出的圖象,弄清縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義.
(2)根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式.
(3)將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系式相對比,找出圖線的斜率、截距、圖線的交點,圖線下的面積所對應(yīng)的物理意義,分析解答問題.或者利用函數(shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量.
[典例1] 如圖甲所示,一半徑R=1 m、圓心角等于143的豎直圓弧形光滑軌道,與斜面相切于B處,圓弧軌道的最高點為M,斜面傾角θ=37,t=0時刻有一物塊沿斜面上滑,其在斜面上運動的速度變化規(guī)律如圖乙所示,若物塊恰能到達M點,取g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:
(1)物塊經(jīng)過M點的速度大小;
(2)物塊經(jīng)過B點的速度大?。?
(3)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù).
解析 (1)物塊恰能到達M點則有mg=m
解得vM== m/s
(2)物塊從B點運動到M點的過程中,由動能定理得
-mgR(1+cos 37)=mv-mv
解得vB= m/s
(3)由題圖乙可知,物塊在斜面上運動時,加速度大小為a==10 m/s2,方向沿斜面向下,有
mgsin 37+μmgcos 37=ma
解得μ=0.5
答案 (1) m/s (2) m/s (3)0.5
1. (xx安徽合肥一模)A、B兩物體分別在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面運動,先后撤去F1、F2后,兩物體最終停下,它們的vt圖象如圖所示.已知兩物體與水平面間的滑動摩擦力大小相等.則下列說法正確的是( )
A.F1、F2大小之比為1∶2
B.F1、F2對A、B做功之比為1∶2
C.A、B質(zhì)量之比為2∶1
D.全過程中A、B克服摩擦力做功之比為2∶1
解析:選C.由速度與時間圖象可知,兩個勻減速運動的加速度之比為1∶2,由牛頓第二定律可知:A、B受摩擦力大小相等,所以A、B的質(zhì)量關(guān)系是2∶1,由速度與時間圖象可知,A、B兩物體加速與減速的位移相等,且勻加速運動位移之比1∶2,勻減速運動的位移之比2∶1,由動能定理可得:A物體的拉力與摩擦力的關(guān)系,F(xiàn)1x-f13x=0-0;B物體的拉力與摩擦力的關(guān)系,F(xiàn)22x-f23x=0-0,因此可得:F1=3f1,F(xiàn)2=f2,f1=f2,所以F1=2F2.全過程中摩擦力對A、B做功相等,F(xiàn)1、F2對A、B做功大小相等.故A、B、D錯誤,C正確.
2. (xx江西九江質(zhì)檢)打樁機是利用沖擊力將樁貫入地層的樁工機械.某同學(xué)對打樁機的工作原理產(chǎn)生了興趣.他構(gòu)建了一個打樁機的簡易模型,如圖甲所示.他設(shè)想,用恒定大小的拉力F拉動繩端B,使物體從A點(與釘子接觸處)由靜止開始運動,上升一段高度后撤去F,物體運動到最高點后自由下落并撞擊釘子,將釘子打入一定深度.按此模型分析,若物體質(zhì)量m=1 kg,上升了1 m高度時撤去拉力,撤去拉力前物體的動能Ek與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示.(g取10 m/s2,不計空氣阻力)
(1)求物體上升到0.4 m高度處F的瞬時功率;
(2)若物體撞擊釘子后瞬間彈起,且使其不再落下,釘子獲得20 J的動能向下運動.釘子總長為10 cm.撞擊前插入部分可以忽略,不計釘子重力.已知釘子在插入過程中所受阻力Ff與深度x的關(guān)系圖象如圖丙所示,求釘子能夠插入的最大深度.
解析:(1)撤去F前,根據(jù)動能定理,有
(F-mg)h=Ek-0
由題圖乙得,斜率為k=F-mg=20 N得
F=30 N
又由題圖乙得,h=0.4 m時,Ek=8 J,則v=4 m/s
P=Fv=120 W
(2)碰撞后,對釘子有-Ffx′=0-Ek′
已知Ek′=20 J
f=
又由題圖丙得k′=105 N/m
解得x′=0.02 m
答案:(1)120 W (2)0.02 m
動能定理與圖象結(jié)合問題的分析方法
(1)首先看清楚所給圖象的種類(如vt圖象、Ft圖象、Ekx圖象等).
(2)挖掘圖象的隱含條件——求出所需要的物理量,如由vt圖象所包圍的“面積”求位移,由Fx圖象所包圍的“面積”求功等.
(3)分析有哪些力做功,根據(jù)動能定理列方程,求出相應(yīng)的物理量.
考點三 用動能定理解決多過程問題
1.運用動能定理解決問題時,選擇合適的研究過程能使問題得以簡化.當(dāng)物體的運動過程包含幾個運動性質(zhì)不同的子過程時,可以選擇一個、幾個或全部子過程作為研究過程.
2.當(dāng)選擇全部子過程作為研究過程,涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功時,要注意運用它們的功能特點:
(1)重力的功取決于物體的初、末位置,與路徑無關(guān).
(2)大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小與路程的乘積.
[典例2] 如圖所示,用一塊長L1=1.0 m的木板在墻和桌面間架設(shè)斜面,桌子高H=0.8 m,長L2=1.5 m.斜面與水平桌面的傾角θ可在0~60間調(diào)節(jié)后固定.將質(zhì)量m=0.2 kg的小物塊從斜面頂端靜止釋放,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.05,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2,忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失.(重力加速度取g=10 m/s2;最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)
(1)求θ角增大到多少時,物塊能從斜面開始下滑;(用正切值表示)
(2)當(dāng)θ角增大到37時,物塊恰能停在桌面邊緣,求物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ2;(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8)
(3)繼續(xù)增大θ角,發(fā)現(xiàn)θ=53時物塊落地點與墻面的距離最大,求此最大距離xm.
解析 (1)為使小物塊下滑,應(yīng)有
mgsin θ≥μ1mgcos θ①
θ滿足的條件tan θ≥0.05②
即當(dāng)θ=arctan 0.05時物塊恰好從斜面開始下滑.
(2)克服摩擦力做功
Wf=μ1mgL1cos θ+μ2mg(L2-L1cos θ)③
由動能定理得mgL1sin θ-Wf=0④
代入數(shù)據(jù)得μ2=0.8⑤
(3)由動能定理得mgL1sin θ-Wf=mv2⑥
結(jié)合③式并代入數(shù)據(jù)得v=1 m/s⑦
由平拋運動規(guī)律得H=gt2,x1=vt
解得t=0.4 s⑧
x1=0.4 m⑨
xm=x1+L2=1.9 m
答案 (1)arctan 0.05 (2)0.8 (3)1.9 m
1. 如圖所示,相同材料制成的滑道ABC,其中AB段為曲面,BC段為水平面.現(xiàn)有質(zhì)量為m的木塊,從距離水平面h高處的A點由靜止釋放,滑到B點過程中克服摩擦力做功為mgh;木塊通過B點后繼續(xù)滑行2h距離后,在C點停下來,則木塊與曲面間的動摩擦因數(shù)應(yīng)為( )
A. B.
C. D.
解析:選A.物體從A點到C點根據(jù)動能定理,mgh-mgh-μmg2h=0,解得μ=,因為曲面和水平軌道是同種材料,所以木塊與曲面間的動摩擦因數(shù)也為,選項A正確.
2.(xx高考天津卷) 我國將于2022年舉辦冬奧會,跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一.如圖所示,質(zhì)量m=60 kg的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a=3.6 m/s2勻加速滑下,到達助滑道末端B時速度vB=24 m/s,A與B的豎直高度差H=48 m.為了改變運動員的運動方向,在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接,其中最低點C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧.助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h=5 m,運動員在B、C間運動時阻力做功W=-1 530 J,g取10 m/s2.
(1)求運動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大小;
(2)若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,則C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大?
解析:(1)運動員在AB段做初速度為零的勻加速運動,設(shè)AB的長度為x,
則有v=2ax①
由牛頓第二定律有mg-Ff=ma②
聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)解得Ff=144 N③
(2)設(shè)運動員到達C點時的速度為vC,在由B到達C的過程中,由動能定理有
mgh+W=mv-mv④
設(shè)運動員在C點所受的支持力為FN,由牛頓第二定律有
FN-mg=m⑤
由運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,聯(lián)立④⑤式,代入數(shù)據(jù)解得R=12.5 m
答案: (1)144 N (2)12.5 m
利用動能定理求解多過程問題的基本思路
(1)弄清物體的運動由哪些過程組成.
(2)分析每個過程中物體的受力情況.
(3)各個力做功有何特點,對動能的變化有無影響.
(4)從總體上把握全過程,表達出總功,找出初、末狀態(tài)的動能.
(5)對所研究的全過程運用動能定理列方程.
課時規(guī)范訓(xùn)練
[基礎(chǔ)鞏固題組]
1.(多選)關(guān)于動能定理的表達式W=Ek2-Ek1,下列說法正確的是( )
A.公式中的W為不包含重力的其他力做的總功
B.公式中的W為包含重力在內(nèi)的所有力做的功,也可通過以下兩種方式計算:先求每個力的功再求功的代數(shù)和或先求合外力再求合外力的功
C.公式中的Ek2-Ek1為動能的增量,當(dāng)W>0時動能增加,當(dāng)W<0時,動能減少
D.動能定理適用于直線運動,但不適用于曲線運動,適用于恒力做功,但不適用于變力做功
解析:選BC.公式W=Ek2-Ek1中的“W”為所有力所做的總功,A錯誤,B正確;若W>0,則Ek2>Ek1,若W<0,則Ek2<Ek1,C正確;動能定理對直線運動、曲線運動、恒力做功、變力做功均適用,D錯誤.
2.如圖所示,AB為圓弧軌道,BC為水平直軌道,圓弧對應(yīng)的圓的半徑為R,BC的長度也是R,一質(zhì)量為m的物體與兩個軌道間的動摩擦因數(shù)都為μ,當(dāng)它由軌道頂端A從靜止開始下落,恰好運動到C處停止,那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為( )
AμmgR B.mgR
C.mgR D.(1-μ)mgR
解析:選D.由題意可知mgR=WfAB+WfBC,WfBC=μmgR,所以WfAB=(1-μ)mgR,D正確.
3.一個質(zhì)量為m的物體靜止放在光滑水平面上,在互成60角的大小相等的兩個水平恒力作用下,經(jīng)過一段時間,物體獲得的速度為v,在力的方向上獲得的速度分別為v1、v2,如圖所示,那么在這段時間內(nèi),其中一個力做的功為( )
A.mv2 B.mv2
C.mv2 D.mv2
解析:選B.在合力F的方向上,由動能定理得W=Fl=mv2,某個分力的功為W1=F1lcos 30=lcos 30=Fl=mv2,B正確.
4. 如圖所示,一塊長木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物體A,現(xiàn)以恒定的外力拉B,由于A、B間摩擦力的作用,A將在B上滑動,以地面為參考系,A、B都向前移動一段距離.在此過程中( )
A.外力F做的功等于A和B動能的增量
B.B對A的摩擦力所做的功,等于A的動能增量
C.A對B的摩擦力所做的功,等于B對A的摩擦力所做的功
D.外力F對B做的功等于B的動能的增量
解析:選B.A物體所受的合外力等于B對A的摩擦力,對A物體運用動能定理,則有B對A的摩擦力所做的功等于A的動能的增量,即B對;A對B的摩擦力與B對A的摩擦力是一對作用力與反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A在B上滑動,A、B對地的位移不等,故二者做功不相等,C錯;對B應(yīng)用動能定理,WF-Wf=ΔEkB,即WF=ΔEkB+Wf,就是外力F對B做的功,等于B的動能增量與B克服摩擦力所做的功之和,D錯;由前述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動能增量(等于B對A的摩擦力所做的功)不等,故A錯.
5.(多選)如圖甲所示,一個小環(huán)沿豎直放置的光滑圓環(huán)形軌道做圓周運動.小環(huán)從最高點A滑到最低點B的過程中,小環(huán)線速度大小的平方v2隨下落高度h的變化圖象可能是圖乙中的( )
解析:選AB.對小球由動能定理得mgh=mv2-mv,則v2=2gh+v,當(dāng)v0=0時,B正確;當(dāng)v0≠0時,A正確.
6. 如圖所示,半徑R=2.5 m的光滑半圓軌道ABC與傾角θ=37的粗糙斜面軌道DC相切于C點,半圓軌道的直徑AC與斜面垂直.質(zhì)量m=1 kg的小球從A點左上方距A點高h(yuǎn)=0.45 m的P點以某一速度v0水平拋出,剛好與半圓軌道的A點相切進入半圓軌道內(nèi)側(cè),之后經(jīng)半圓軌道沿斜面剛好滑到與拋出點等高的D點.已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,不計空氣阻力,求:
(1)小球從P點拋出時速度v0的大?。?
(2)小球從C點運動到D點過程中摩擦力做的功W;
(3)小球從D點返回經(jīng)過軌道最低點B,對軌道的壓力大?。?
解析:(1)在A點有:v=2gh
=tan θ
解得v0=4 m/s
(2)全過程由動能定理得
W=0-mv=-8 J
(3)從D到B過程由動能定理得
mg(h+Rcos θ+R)+W=mv2
在B點由牛頓第二定律得
FN-mg=m
解得FN=43.2 N
由牛頓第三定律得小球在B點對軌道的壓力大小
FN′=FN=43.2 N
答案:(1)4 m/s (2)-8 J (3)43.2 N
[綜合應(yīng)用題組]
7.一質(zhì)點做速度逐漸增大的勻加速直線運動,在時間間隔t內(nèi)位移為s,動能變?yōu)樵瓉淼?倍.該質(zhì)點的加速度為( )
A. B.
C. D.
解析:選A.由Ek=mv2可知速度變?yōu)樵瓉淼?倍.設(shè)加速度為a,初速度為v,則末速度為3v.由速度公式vt=v0+at得3v=v+at,解得at=2v;由位移公式s=v0t+at2得s=vt+att=vt+2vt=2vt,進一步求得v=;所以a===,A正確.
8.如圖所示,ABCD是一個盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,BC是水平的,其距離d=0.50 m.盆邊緣的高度為h=0.30 m.在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止開始下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為μ=0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動,最后停下來,則停的地點到B的距離為(
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