2018年高考物理一輪復習專題23應用力學兩大觀點分析多過程問題(講)(含解析)

1、專題23應用力學兩大觀點分析多過程問題T氛罰聞嫁_1.掌握多過程問題的分析方法2.能夠根據(jù)不同運動過程的特點合理選擇動力學觀點或能量觀點解決問題.高考試題中常常以能量守恒為核心考查重力、摩擦力、電場力、磁場力的做功特點，以及動能 定理、機械能守恒定律和能量守恒定律的應用分析時應抓住能量核心和各種力做功的不同特 點，運用動能定理和能量守恒定律進行分析.考點一應用動力學方法和動能定理解決多過程問題若一個物體參與了多個運動過程，有的運動過程只涉及分析力或求解力而不涉及能量問題，則常常用牛頓運動定律求解；若該過程涉及能量轉化問題，并且具有功能關系的特點，則往往用動能定理求解.典型案例 如圖所示，內壁粗

2、糙、半徑R=0. 4m的四分之一圓弧軌道AB在最低點B與光滑水 平軌道BC相切質量m=0.2kg的小球b左端連接一輕質彈簧，靜止在光滑水平軌道上，另一 質量m=0.2kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放，運動到圓弧軌道最低點B時對軌道的壓力為小球a重力的2倍.忽略空氣阻力，重力加速度g=10m/s2.求A(3)-1OkBC(1)小球a由A點運動到B點的過程中，摩擦力做功W;(2)小球a通過彈簧與小球b相互作用的過程中，彈簧的最大彈性勢能B;(3)小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小.【答案】(1)Wf=-.4J； (2)EP=.2J； (3)I =0.4N S

3、2【解析】 小球由釋畝到最低點的過程中，根將動育蛙理： 小球在最低點根據(jù)牛頓第二走律：理-用茫呼K.聯(lián)立可得：Wf =-0 V 0小球a與小球b通過弾蕃相互作用，達到共同速度v2過程中，由動量關系：滋如i+m由能雪?；褪睾悖?+ mi)V2+E?聯(lián)立可得：超嚴02J。小球丄與小球b通過彈簷相互作用的整個過程中，債后耒速度為旳，b后來速度為叭，由動量關系;由能量審?；褪睾悖捍a右I碼詬+ +曲戒JwX3斗根據(jù)動量定理有：Z =W1V4賤立可得；I=QAN-S【名師點睛】該題重點是動量守恒和能量轉化與守恒的應用，動量守恒的應用要注意速度的方 向性，在物體碰撞過程中要注意判定碰撞之后速度是同向還是

4、反向，以此來確定好動量守恒公 式中速度的正負號。針對練習1如圖所示，在某豎直平面內，光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點，BC右端連接內壁光滑、半徑r=0.2m的四分之一細圓管CD管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k=100N/m的輕彈簧，彈簧一端固定，另一端恰好與管口D端平齊.一個質量為1kg的小球放在曲面AB上，現(xiàn)從距BC的高度為h=0.6m處靜止釋放小球，它與BC間的動摩擦因數(shù) 卩=0.5, 小球進入管口C端時，它對上管壁有FN=2.5mg的作用力，通過CD后，在壓縮彈簧過程中滑塊 速度最大時彈簧的彈性勢能為B=0.5J.取重力加速度g=10m/s12 3.求：1小球在C處受到的向心力大

5、??；2在壓縮彈簧過程中小球的最大動能Ekm；3小球最終停止的位置.【答案】(1)35N;(2)6J;(3)-3【解析】c 1小球進入管口c端時它與圓管上管壁有犬小為F = 2.5mS的相互作用力, 故小球受到的向心力為：+ ms =o(2)在壓縮彈番過程中速度最大時，合力為零.設此時滑塊離D端的距離為,則有% =聞g解得總= 在C気 由怡=翻上代入數(shù)據(jù)得：叱=歷耕“以小球動能最大處為零勢能面由機械能守恒定律有： 如F+切+誠=%+坨爲=加尸+勾十;吠.=3+3.5-05 =6J得2(3)滑塊從A點運動到C點、過程,由動能定理得一阿棗=0-解得BC間距離& =0弘。小球與彈普作用后返回C

6、處動能不變，小滑塊的動能最終消耗在與BC水平面相互作用的過程中-fimgs= 0-丄加呂設物塊在BC上的運動路程為劉，由動能定理有2解得常=07猷故最終小滑塊距離B為0.7m-0.5m=0.2m處停下“【名師點睛】本題綜合運用了機械能守恒定律、動能定理、功能關系以及牛頓第二定律，關鍵要靈活選擇研究的過程，準確把握圓周運動的臨界條件。針對練習2如圖所示，一輛貨車，質量為M車上載有一箱質量為m的貨物，當車輛經(jīng)過長下坡路段時，司機采取掛低速擋借助發(fā)動機減速和間歇性踩剎車的方式控制車速已知某下坡路段傾角為，車輛剛下坡時速度為vi,沿坡路直線向下行駛L距離后速度為V2,貨物在車輛上始終未發(fā)生相對滑動，重

7、力加速度為g，則：(2)該過程中貨車對貨物所做的功。111【答案】(1)= MgLsinM (v；-v；)；(2)Wmv；mv；-mgLsi。22 2=0. Im(1)該過程中貨車減少的機械能；3【解析】（1）取汽車沿坡向下發(fā)生位移L時所在平面為零勢能面。汽車初狀態(tài)機械能：毘二AfeLsh白+ 如末狀態(tài)機械能：E2=-Mvl2汽車減少的機械能：AE二坷一&二AfeL血&Ar（2）對貨物受力分析可知，貨物受重力皿事車廂對貨物的支持力和摩撫力。貨車襯貨物做的功為支持力做功和摩撫力做功之和。根據(jù)動能定理有：mg + W屈-存討ji貨車對貨物做功：w - -tnvj一丄？mf -mgL

8、sin02 2【名師點睛】應用動能定理應注意的幾個問題（1）明確研究對象和研究過程，找出始末狀態(tài)的速度。（2）要對物體正確地進行受力分析，明確各力做功的大小及正負情況（待求的功除外）。（3）有些力在物體運動過程中不是始終存在的。若物體運動過程中包括幾個階段，物體在不同階段內的受力情況不同，在考慮外力做功時需根據(jù)情況區(qū)分對待考點二用動力學和機械能守恒定律解決多過程問題若一個物體參與了多個運動過程，有的過程只涉及運動和力的問題或只要求分析物體的動力學特點，則要用動力學方法求解；若某過程涉及到做功和能量轉化問題，則要考慮應用動能定理或機械能守恒定律求解.典型案例光滑管狀軌道ABC由直軌道AB和圓弧形

9、軌道BC組成，二者在B處相切并平滑連接，0為圓心，O A在同一條水平線上，0C豎直一直徑略小于圓管直徑的質量為m的小球，用細線穿過管道與質量為M的物塊連接，將小球由A點靜止釋放，當小球運動到B處時細線斷裂，小球繼續(xù)運動.已知弧形軌道的半徑為F=8m所對應的圓心角為53,sin53=0.8,3若M=5m求小球在直軌道部分運動時的加速度大小.4若M=5m求小球從C點拋出后下落高度h=m時到C點的水平位移.5M m滿足什么關系時，小球能夠運動到C點?6【答案】(1)7m/s4 5(2)4m(3)M 卻m.37【解析】( (1)設細線中張力為形對小球：F-mgsni53=maF-mgsni53=ma對

10、物塊：Mg-F=MaMg-F=Ma聯(lián)立解得:E 翻p(2)在RlZkCUS中，得：=-;如53 S va=2axAB代入數(shù)1居解得：V =2jlm2jlm f f s sj從B B到C,C,根IE機械能守恒，有：-mvi=- mvc+mgR (l-oos53c)2 2小球離開C后做平拋運動，有：E4聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：3(?)小球/：A/、加系纟充機械能守恒，有：-(M-HB) vMgXAE-mgXAEsiiiS?0線斷后，小球C,C,mv2mg (l-cos53)聯(lián)立,解得：7針對練習1如圖所示，光滑的水平面AB與半徑R=0.4m的光滑豎直半圓軌道BCD在B點相 切，D點為半圓軌道最高點，A

11、右側連接一粗糙用細線連接甲、乙兩物體，中問夾一輕質壓縮彈簧，彈簧甲、乙兩物體不拴接，甲質量為m=4kg，乙質量m=5kg，甲、乙均靜止若固定乙，燒斷細線，甲離開彈簧后經(jīng)過進入，過D時對壓力恰好零.取g=10m/s2,甲、乙兩物體均4甲離開彈簧后經(jīng)過B時速度大小VB;5彈簧壓縮量相同情況下，若固定甲，燒斷細線，乙物體離開彈簧后從7A進入動摩擦因數(shù)可看作質，求：8卩=0.4的粗糙水平面，則乙物體在粗糙水平面上運動位移【答案】(1)2：5m/s(2)2m【解析】 甲在最高點D,由牛頓第二定律得：n n皆叫連,設甲宮開彈蕾運動至D點的過程中機械能守恒得：皿陽=叱2 2忒 E 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：v=245mfv=245mfS S. . 甲固定，燒斷細線后乙的速度大小為您，由能量守恒得：EB 朋2比22得：vi=4m/s *乙在粗糙水平面做勻減速運動：2紀血4解得：卄v/v/16小則有：5=-刪=2用.2a2a2x4【名師點睛】本題考查了牛頓第二定律、機械能守恒定律、能量守恒定律和運動學公式的綜合 運用，關鍵理清甲乙的運動規(guī)律，選擇合適的規(guī)律進行求解注意彈簧壓縮量相同時，彈性勢能相等。針對練習2如圖所示，位于豎直平面內的光滑軌道，由一段斜的直軌道和與之相切的圓形 軌道連接而成，圓形軌道的半徑為R。一質量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下