高考物理一轮复习 第五章 机械能 微专题44 用动力学与能量观点分析多过程问题备考精炼试题VIP免费

44用动力学与能量观点分析多过程问题[方法点拨](1)若运动过程只涉及求解力而不涉及能量，选用牛顿运动定律；(2)若运动过程涉及能量转化问题，且具有功能关系的特点，则常用动能定理或能量守恒定律；(3)不同过程连接点速度的关系有时是处理两个过程运动规律的突破点．1．(2017·上海普陀区模拟)如图1所示，MN为光滑的水平面，NO是一长度s＝1.25m、倾角为θ＝37°的光滑斜面(斜面体固定不动)，OP为一粗糙的水平面．MN、NO间及NO、OP间用一小段光滑圆弧轨道相连．一条质量为m＝2kg，总长L＝0.8m的均匀柔软链条开始时静止的放在MNO面上，其AB段长度为L1＝0.4m，链条与OP面的动摩擦因数μ＝0.5.(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，现自由释放链条，求：图1(1)链条的A端滑到O点时，链条的速率为多大？(2)链条在水平面OP停下时，其C端离O点的距离为多大？2．(2017·四川成都第一次诊断)如图2是某“吃货”设想的“糖炒栗子”神奇装置：炒锅的纵截面与半径R＝1.6m的光滑半圆弧轨道位于同一竖直面内，炒锅纵截面可看做是长度均为L＝2.5m的斜面AB、CD和一小段光滑圆弧BC平滑对接组成．假设一栗子从水平地面上以水平初速度v0射入半圆弧轨道，并恰好能从轨道最高点P飞出，且速度恰好沿AB方向从A点进入炒锅．已知两斜面的倾角均为θ＝37°，栗子与两斜面之间的动摩擦因数均为μ＝，栗子在锅内的运动始终在图示纵截面内，整个过程栗子质量不变，重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：图2(1)栗子的初速度v0的大小及A点离地高度h；(2)栗子在斜面CD上能够到达的距C点最大距离x.3.(2017·广东佛山段考)如图3所示，倾角θ＝30°的光滑斜面底端固定一块垂直斜面的挡板．将长木板A静置于斜面上，A上放置一小物块B，初始时A下端与挡板相距L＝4m，现同时无初速度释放A和B.已知在A停止运动之前B始终没有脱离A且不会与挡板碰撞，A和B的质量均为m＝1kg，它们之间的动摩擦因数μ＝，A或B与挡板每次碰撞损失的动能均为ΔE＝10J，忽略碰撞时间，重力加速度大小g取10m/s2.求：图3(1)A第一次与挡板碰前瞬间的速度大小v；(2)A第一次与挡板碰撞到第二次与挡板碰撞的时间Δt；(3)B相对于A滑动的可能最短时间t.4．(2018·四川泸州一检)如图4所示，一根轻弹簧左端固定于竖直墙上，右端被质量m＝1kg可视为质点的小物块压缩而处于静止状态，且弹簧与物块不拴接，弹簧原长小于光滑平台的长度．在平台的右端有一传送带，AB长L＝5m，物块与传送带间的动摩擦因数μ1＝0.2，与传送带相邻的粗糙水平面BC长s＝1.5m，它与物块间的动摩擦因数μ2＝0.3，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧与BC平滑连接，圆弧对应的圆心角为θ＝120°，在圆弧的最高点F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来．若传送带以v＝5m/s的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失．当弹簧储存的Ep＝18J能量全部释放时，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，取g＝10m/s2.图4(1)求右侧圆弧的轨道半径R；(2)求小物块最终停下时与C点的距离；(3)若传送带的速度大小可调，欲使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离轨道，求传送带速度的可调节范围．答案精析1．(1)3m/s(2)0.98m解析(1)链条的A端滑到O点的过程中，因为只有重力做功，所以机械能守恒．设水平面为重力势能的零势能面，设链条开始运动时的机械能为E1，AB段链条质量为m1＝1kg，BC段链条质量为m2＝1kg.E1＝m2gssinθ＋m1g(ssinθ－sinθ)＝1×10×1.25×0.6J＋1×10×(1.25×0.6－0.2×0.6)J＝13.8J因为s>L，链条的A端滑到O点时，C点已在斜面上．设此时的机械能为E2，E2＝mgsinθ＋mv2由机械能守恒定律：E1＝E2链条的A端滑到O点时的速率v解得v＝＝m/s＝3m/s(2)链条在开始进入水平面阶段，摩擦力是变力．但摩擦力随距离均匀增大，可以用平均摩擦力求摩擦力做功．从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程，由动能定理：mgsinθ－μmgL－μmgx＝0－mv2链条在水平面OP停下时，其C端离O点的距离x＝＝m＝0.98m2．(1)4m/s2.75m(2)m解析(1)设栗子质量为m，在P点的速度为vP，在A点的速度为vA栗子沿半圆弧轨道运动至P点的过程中由机械能守恒定律有mv02＝2mgR＋mvP2...