2020版物理一轮新高考（天津专用）学案 第五章 机械能 专题强化六 Word版含解析

专题强化六　综合应用力学两大观点解决三类问题 专题解读 1.本专题是力学两大观点在多运动过程问题、传送带问题和滑块—木板问题三类问题中的综合应用，高考常以计算题压轴题的形式命题． 2．学好本专题，可以极大地培养同学们的审题能力、推理能力和规范表达能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决压轴题的信心． 3．用到的知识有：动力学方法观点(牛顿运动定律、运动学基本规律)，能量观点(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)． 命题点一　多运动过程问题 1．分析思路 (1)受力与运动分析：根据物体的运动过程分析物体的受力情况，以及不同运动过程中力的变化情况； (2)做功分析：根据各种力做功的不同特点，分析各种力在不同的运动过程中的做功情况； (3)功能关系分析：运用动能定理、功能关系或能量守恒定律进行分析，选择合适的规律求解． 2．方法技巧 (1)“合”———整体上把握全过程，构建大致的运动图景； (2)“分”———将全过程进行分解，分析每个子过程对应的基本规律； (3)“合”———找出各子过程之间的联系，以衔接点为突破口，寻求解题最优方案． 例1　(2012·山东卷·22)如图1所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0 m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L＝0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点．一可视为质点的物块，其质量m＝ 0.2 kg，与BC间的动摩擦因数μ1＝0.4.工件质量M＝0.8 kg，与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1.(取g＝10 m/s2) 图1 (1)若工件固定，将物块由P点无初速度释放，滑至C点时恰好静止，求P、C两点间的高度差h. (2)若将一水平恒力F作用于工件，使物块在P点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动． ①求F的大小． ②当速度v＝5 m/s时，使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移)，物块飞离圆弧轨道落至BC段，求物块的落点与B点间的距离． 答案　(1)0.2 m　(2)①8.5 N　②0.4 m 解析　(1)物块从P点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理得mgh－μ1mgL＝0① 代入数据得h＝0.2 m② (2)①设物块的加速度大小为a，P点和圆心的连线与竖直方向间的夹角为θ，由几何关系可得cos θ＝③ 根据牛顿第二定律，对物块有mgtan θ＝ma④ 对工件和物块整体有F－μ2(M＋m)g＝(M＋m)a⑤ 联立②③④⑤式，代入数据得F＝8.5 N ②物块飞离圆弧轨道后做平抛运动，设物块平抛运动的时间为t，水平位移为x1，物块的落点与B点间的距离为x2，由运动学公式可得h＝gt2⑥ x1＝vt⑦ x2＝x1－Rsin θ⑧ 联立②③⑥⑦⑧式，代入数据得x2＝0.4 m. 变式1　(2018·河南省驻马店市第二次质检)如图2所示，AB和CDO都是处于同一竖直平面内的光滑圆弧形轨道，OA处于水平位置．AB是半径为R＝1 m的圆周轨道，CDO是半径为r＝0.5 m的半圆轨道，最高点O处固定一个竖直弹性挡板(可以把小球弹回不损失能量，图中没有画出)D为CDO轨道的中点．BC段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接．已知BC段水平轨道长L＝2 m，与小球之间的动摩擦因数μ＝0.2.现让一个质量为m＝1 kg的小球P从A点的正上方距水平线OA高H处自由落下：(取g＝10 m/s2，不计空气阻力) 图2 (1)当H＝2 m时，问此时小球第一次到达D点对轨道的压力大小； (2)为使小球仅与弹性挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，问H的取值范围． 答案　(1)84 N　(2)0.65 m≤H≤0.7 m 解析　(1)设小球第一次到达D点的速度为vD，对小球从静止到D点的过程，根据动能定 理有： mg(H＋r)－μmgL＝mv 在D点轨道对小球的支持力FN提供向心力， 则有FN＝m 联立解得：FN＝84 N，由牛顿第三定律得，小球对轨道的压力大小为：FN′＝FN＝84 N； (2)为使小球仅与挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，H最小时必须满足能 ... ...