新版高考物理第6講經(jīng)典模型綜合分析專題突破練.doc

1、ViQC（如圖乙所示）,滑塊與C之間的動(dòng)摩擦因數(shù)還和原來(lái)一樣，讓滑塊仍以初速度V0滑上長(zhǎng)木板，求滑塊在C上滑行的距離s.第6講經(jīng)典模型綜合分析高頻考點(diǎn)探究 -*點(diǎn)一滑塊一長(zhǎng)木板模型國(guó)1 （12分）如圖6-1甲所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M=2m的長(zhǎng)木板靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的滑塊以初速度 V0滑上長(zhǎng)木板，滑塊離開木板時(shí)的速度為（1）求滑塊離開木板時(shí)木板的速度V2和此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能（2）現(xiàn)將木板由上到下分成兩塊，并對(duì)接粘連在一起成木板圖6-1解答步驟規(guī)范（2分）（1）滑塊在木板上滑動(dòng)過程中，二者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有mv= 損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有QmgL=（2 分）解得V2= V0,Q=m

2、 （2分）（2）假設(shè)滑塊未滑離木板，設(shè)共同速度為v,則mv= （2 分）林 mgs= （2 分）解得s=*L（1分）因s<2L,故滑塊沒有滑離木板，所以s=L （1分）歸納滑塊一長(zhǎng)木板模型通常涉及力學(xué)中的牛屯運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量和能量等知識(shí)，可以從以下三個(gè)方面分析：1 .動(dòng)力學(xué)分析：判斷滑塊與長(zhǎng)木板是否發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)是解決這類問題的一個(gè)難點(diǎn)，通常采用整體法、隔離法和假設(shè)法等.往往先假設(shè)兩者相對(duì)靜止，由牛頓第二定律求出它們之間的摩擦力f,與最大靜摩擦力fm進(jìn)行比較分析.若f<f m,則不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；反之，將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) 從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看，滑塊與長(zhǎng)木板的速度和加速度不等，則會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng).2

3、 .動(dòng)量分析：?jiǎn)蝹€(gè)物體在明確運(yùn)動(dòng)時(shí)間的情況下，可以應(yīng)用動(dòng)量定理研究；對(duì)滑塊與長(zhǎng)木板組 成的整體，在合外力等于0的前提下，可以應(yīng)用動(dòng)量守恒定律研究3 .能量分析：當(dāng)滑塊和長(zhǎng)木板受到滑動(dòng)摩擦力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)能，應(yīng)用Q=fs相對(duì)來(lái)計(jì)算內(nèi)能式1如圖6-2所示，質(zhì)量為5.0 kg的小車以2.0 m/s的速度在光滑的水平面上向左運(yùn)動(dòng)小車上AD®分是表面粗糙的水平軌道，DCFB分是四分之一光滑圓弧軌道 ，整個(gè)軌道都是由絕緣材料制成的，小車所在空間內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng) 度大小E為50 N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B為2. 0 T.現(xiàn)有一質(zhì)量為2.0 kg、帶負(fù)電且電荷量為

4、 0. 10 C的滑塊以10 m/s的速度向右滑入小車，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到 D點(diǎn)時(shí)相對(duì)地面的速度為向右 的 5. 0 m/s . （g 取 10 m/s 2）（1）滑塊從A到D的過程中，求小車、滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能.（2）如果滑塊剛過D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為 76 N,求圓弧軌道的半徑r.畫式2質(zhì)量為M=1 kg的箱子靜止在光滑水平面上，箱子內(nèi)側(cè)的兩壁間距為 也為m=1 kg且可視為質(zhì)點(diǎn)的物體從箱子中央以V0=6 m/s的速度開始運(yùn)動(dòng)知物體與箱底間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0. 5,物體與箱壁間發(fā)生的是彈性碰撞(1)物體可與箱壁發(fā)生多少次碰撞？(2)從物體開始運(yùn)動(dòng)到剛好停在箱子上，箱子在水平面上移動(dòng)的距離是

5、多少l=2 m,另一質(zhì)量 ，如圖6-3所示.已 ,g 取 10 m/s 2.*點(diǎn)二子彈打木塊模型圖6-32裝甲車和戰(zhàn)艦采用多層鋼板比采用同樣質(zhì)量的單層鋼板更能抵御穿甲彈的射擊.通過對(duì)以下簡(jiǎn)化模型的計(jì)算可以粗略說明其原因圖6-4質(zhì)量為2m厚度為2d的鋼板靜止在光滑水平桌面上，質(zhì)量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板，剛好能將鋼板射穿.現(xiàn)把鋼板分成厚度均為d、質(zhì)量均為 m的相同兩塊，間隔一段距離水平放置，如圖6-4所示.若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板，穿出后再射向第二塊鋼板，求子彈射入第二塊鋼板的深度.(設(shè)子彈在鋼板中受到的阻力為恒力，且兩塊鋼板不會(huì)發(fā)生碰撞，不計(jì)重力影響)導(dǎo)思子彈剛好射穿質(zhì)量

6、為2m厚度為2d的鋼板時(shí)系統(tǒng)機(jī)械能損失多少？子彈射穿第一塊質(zhì)量為m厚度為d的鋼板后剩余的動(dòng)能是多少？歸納“子彈打木塊模型”是碰撞中的常見模型，其突出特征是在子彈打擊木塊的過程中有機(jī)械能損失，此類問題的一般解法可歸納如下：(1)分析子彈打擊木塊的過程，弄清楚子彈是停留在木塊中和木塊一起運(yùn)動(dòng)還是穿透木塊和 木塊各自運(yùn)動(dòng).(2)子彈在打擊木塊的過程中，由于時(shí)間較短，內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故在打擊的過程中動(dòng)量守 恒.(3)子彈在打擊木塊過程中產(chǎn)生的機(jī)械能損失，一般有兩種求解方法：一是通過計(jì)算打擊前系統(tǒng)的機(jī)械能與打擊后系統(tǒng)的機(jī)械能的差值得出機(jī)械能的損失；二是通過計(jì)算在子彈打擊木塊 的過程中，子彈克服阻力做的

7、功與阻力對(duì)木塊做的功的差值進(jìn)行求解卜兩層粘在一起組內(nèi) 如圖6-5所示，放在光滑水平面上的矩形滑塊是由不同材料的上、 成的.質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊，若擊中上層，則子彈剛好不穿出；若擊中下層圖6-5,以下說法中不正確的是()則子彈嵌入其中.比較這兩種情況A滑塊對(duì)子彈的阻力一樣大 B,子彈對(duì)滑塊做的功一樣多 C滑塊受到的沖量一樣大 D.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多 二臂點(diǎn)三彈簧模型3如圖6- 6所示，一根被鎖定的輕彈簧下端固定在水平地面上，上端固定著一質(zhì)量為m的11薄木板A,彈簧的壓縮量為 h h.圖中P點(diǎn)距地面高度正好等于彈簧原長(zhǎng) ，在P點(diǎn)上方有一距它 高度為2h、質(zhì)量為2m的物塊B.現(xiàn)解除彈

8、簧的鎖定，木板A上升到P點(diǎn)時(shí)恰好與自由下落的 物塊B發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短),并一起無(wú)粘連地向下運(yùn)動(dòng).B與A第一次分開后能到達(dá)的最h高位置在P點(diǎn)上方的處.已知重力加速度為g整個(gè)過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)并保持豎直.求：圖6-6(1)A、B第一次分開瞬間B的速度大??；(2) A B第一次碰撞后一起向下運(yùn)動(dòng)到A的初始位置時(shí)速度的大小.導(dǎo)思B與A分離時(shí)兩者的彈力為多大，此時(shí)彈簧處于什么狀態(tài)？碰撞前A從初始位置 到P,能量是如何變化的？歸納彈簧模型是高考中特色鮮明的物理模型之一.該模型涉及共點(diǎn)力的平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律以及功能關(guān)系等知識(shí).運(yùn)動(dòng)過程中，從力的角度看，彈簧的彈力是變

9、力，從能量的角度看，彈簧是儲(chǔ)能元件.處理這些問題時(shí)，要特別注意：(1)當(dāng)涉及彈簧的彈力做功時(shí)，由于彈簧的彈力是變力，故一般不直接采用功的定義式求解 中學(xué)階段通常根據(jù)動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律來(lái)間接求解彈簧彈力做的功或 彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能.(2)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的規(guī)格和形變程度有關(guān)，對(duì)同一根弓t簧而言，無(wú)論是處于伸長(zhǎng)狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)，只要形變量相同，其儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能就相同.,木板左端固定著式1如圖6-7所示，質(zhì)量為2m的“L”形木板靜止在光滑的水平面上水平輕質(zhì)彈簧，一質(zhì)量為m的小木塊從木板右端以未知速度V0開始沿木板向左滑行，最終恰好回到木板右端；在木塊壓縮彈簧過程中，彈簧具有的

10、最大彈性勢(shì)能為&木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(！，重力加速度大小為g.求：(1)未知速度V0的大小；m.(2)木塊相對(duì)木板向左運(yùn)動(dòng)的最大距離x圖6-7成2如圖6-8所示，固定在水平地面上的斜面傾角為45。，斜面上 A B兩點(diǎn)之間距離L=2m,在斜面下端C點(diǎn)固定有一個(gè)與斜面垂直的擋板勁度系數(shù)為k=6&2 N/m的輕質(zhì)彈簧下端固定在擋板上，上端位于圖中B點(diǎn)，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài).質(zhì)量為m= kg、大小不計(jì)的滑塊從 斜面的最高點(diǎn)A沿斜面由靜止開始下滑，滑塊沿斜面下滑到 B點(diǎn)時(shí)與彈簧開始接觸，整個(gè)過程 彈簧都在彈性限度內(nèi).已知滑塊與斜面 AB段之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0. 40,與BC段之間不存

11、I在摩才§力.不計(jì)滑塊與彈簧接觸時(shí)的能量損失 簧的形變量,重力加速度g取10 m/s 2.(1)滑塊從開始運(yùn)動(dòng)到第一次速度變?yōu)榱銜r(shí),忽略空氣阻力.彈簧彈性勢(shì)能曰=kx2,x為彈 ,彈簧的最大壓縮量為多少(2)滑塊從A處由靜止開始下滑到與彈簧發(fā)生第n次接觸的過程中，求滑塊在AB段運(yùn)動(dòng)通過的總路程.最終滑塊在AB段運(yùn)動(dòng)通過的總路程為多少 ？*點(diǎn)四傳送帶模型4如圖6-9所示，靜止的水平傳送帶右端B點(diǎn)與粗糙的水平面相接，傳送帶長(zhǎng)L1=Q 36 m.質(zhì)量為1 kg的滑塊以V0=2 m/s的水平速度從傳送帶左端 A點(diǎn)沖上傳送帶，并從傳送帶右端 滑上水平面，最后停在與B點(diǎn)距離為L(zhǎng)2=0. 64 m

12、的C處.(g取10 m/s2,滑塊與傳送帶間及與水 平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同)kJ圖6-9(1)求動(dòng)摩擦因數(shù)的值.(2)若滑塊從A點(diǎn)以vo=2 m/s的水平速度沖上傳送帶時(shí)，傳送帶以v=2 m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),求滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的過程中，傳送帶對(duì)滑塊的沖量大小和整個(gè)過程電動(dòng)機(jī)由于傳送 滑塊多消耗的電能.導(dǎo)思傳送帶不動(dòng)，滑塊從A到C做什么運(yùn)動(dòng)？當(dāng)傳送帶以v=2 m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，滑塊在傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng)？相對(duì)傳送帶的位移是多少？歸納傳送帶模型與滑塊一長(zhǎng)木板模型相似，解題關(guān)鍵是分析各接觸面間的摩擦力，通過受力分析判斷能否運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài).此類題目要從頭開始細(xì)致地對(duì)不同過程分別進(jìn)行受力

13、分析和運(yùn) 動(dòng)分析.其中有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：(1)物體在傳送帶上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析，從而判定摩擦力方向；(2)物體在傳送帶上是加速、減速,還是勻速運(yùn)動(dòng)，是否會(huì)出現(xiàn)與傳送帶速度相等的情況，要注意判斷速度相等時(shí)物體是否離開傳送帶；(3)計(jì)算產(chǎn)熱要用摩擦力大小乘總的相對(duì)路程，求總的相對(duì)路程一般要在分析清楚全e，傳送帶以速度vo順時(shí)針勻速 的物塊.已知傳送帶的速度保持不 e,則物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)過程中過程的運(yùn)動(dòng)情況后，將所有分過程相對(duì)位移的絕對(duì)值相加.區(qū)1如圖6-10所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面的夾角為運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻從傳送帶頂端滑下一質(zhì)量為m速度大小為v變，且v>vo,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(1且(i&

14、gt;tan()A物塊對(duì)傳送帶做正功B,物塊的機(jī)械能不斷增加C傳送帶對(duì)物塊做功為圖 6-10,物塊下行時(shí)間等于上行時(shí)間1W=2mv-D,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一定大于物塊動(dòng)能的變化量的大小忒2 (多選)如圖6-11所示，滑輪大小可忽略的傳送帶以恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)傳送帶底端p點(diǎn)無(wú)初速度釋放，小物塊在摩擦力作用下運(yùn)動(dòng)至傳送帶頂端 程中，下列說法中正確的是(,將小物塊在,在小物塊運(yùn)動(dòng)過A小物塊所受摩擦力的瞬時(shí)功率B.摩擦力對(duì)小物塊做的功大于小物塊動(dòng)能的增加量C若物塊滑到頂端時(shí)恰好與傳送帶共速 機(jī)械能D,若物塊滑到頂端時(shí)恰好與傳送帶共速 動(dòng)能,則兩者間因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能恰好等于物塊增加的,則兩者間因摩擦而產(chǎn)生

15、的內(nèi)能恰好等于物塊增加的第6講經(jīng)典模型綜合分析高頻考點(diǎn)探究 一考點(diǎn)一1111例 1 mv+2m* sm-Em-3.22 1 1(2)3 mv 2mo- 2 3mV例 1 變式 1 (1)85 J (2)1 . 0 m (3)0 . 71 m解析(1)設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)的速度大小為 V1,小車在此時(shí)的速度大小為V2,滑塊從A運(yùn)動(dòng)到D的過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，有mv-Mv=mv+Mv,解得V2=01 1則小車跟滑塊組成的系統(tǒng)的初機(jī)械能已與m3 mV1小車跟滑塊組成的系統(tǒng)的末機(jī)械能e= m>+o,解得 E1=110 J, E2=25 J小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能A E=E-E

16、2=85 J .(2)設(shè)滑塊剛過D點(diǎn)時(shí)，受到軌道的支持力為N,則由牛頓第三定律可得N=76 N由牛頓第二定律可得 N-(qE+mg+Bqy=m",解得 r= 1.0 m.(3)設(shè)滑塊沿圓弧軌道上升到最大高度時(shí)，滑塊與小車具有共同的速度 V3,由動(dòng)量守恒定律可 得 mv=( M+mV3,10解得V3= m/s設(shè)圓弧軌道的最小半徑為 R由能量守恒定律得2mW=(M+Ml+(qE+mgR解得 R=0.71 m.例 1 變式 2 (1) 一次 (2)1 .7 m解析(1)由于系統(tǒng)要克服摩擦力做功，物體最終會(huì)停在箱子上并與箱子以相同的速度v向右運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得 mv=( m+Mv根據(jù)功

17、能關(guān)系有(1 mgs=m0- / (m+IMv2由于箱子內(nèi)側(cè)的兩壁間距為側(cè)0. 8 m處.(2)設(shè)碰前物體對(duì)地位移為 mv=mv+Mv解得物體相對(duì)箱子移動(dòng)的距離s=1. 8 ml= 2 m,故物體只與箱子的右側(cè)碰撞一次后便停在箱子上距離右X1,速度為 V1,箱子對(duì)地位移為X2,速度為V2(V2<Vi),則有mgx=2mu-2m'i1mgx=Xi-X2 =設(shè)碰后物體與箱子的速度分別為V' 1和V 2,在碰撞過程中有mv+Mv=mv'i+Mv2 1111 2舟+2 M ?=2mvi+2MV2隨后箱子向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，物體向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，直至速度都變?yōu)?v.在此過程中

18、，設(shè)箱子移動(dòng)的距離為X'2,則1 1,k一g三一 2 mgx 2=-Mv- -PMv故從物體開始運(yùn)動(dòng)到剛好停在箱子上，箱子在水平面上移動(dòng)的距離為x=X2+x' 2=1. 7 m.考點(diǎn)二2 + y/3例 2 | j |d解析設(shè)子彈的初速度為 V0,穿過2d厚度的鋼板時(shí)共同速度為v,受到的阻力為f.對(duì)系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得mv=( m-2n) v由能量守恒定律得111f 2d=m？o- ( m-2n)v2 1聯(lián)立解得fd=&m子彈穿過第一塊厚度為 d的鋼板時(shí)，設(shè)其速度為V1,此時(shí)鋼板的速度為 u,穿第二塊厚度為 d 的鋼板時(shí)共同速度為 V2,穿過深度為d'.對(duì)子彈和

19、第一塊鋼板系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得 mv=mv+mu由能量守恒定律得九打，fd= m - m -Lmu對(duì)子彈和第二塊鋼板系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得mv=( m+mV2由能量守恒定律得111f d'= 2mi- N( m+mTz2 + x3聯(lián)立解得d'=lgd例2變式 A 解析最后滑塊與子彈均相對(duì)靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，兩種情況下滑塊和子彈的共同速度相等，根據(jù)能量守恒定律，兩種情況下碰撞前、后動(dòng)能的減少量相等，產(chǎn)生的熱量相等，而子彈相對(duì)滑塊的位移大小不等，故滑塊對(duì)子彈的阻力不一樣大，A錯(cuò)誤,D正確；根據(jù)動(dòng)能定理，滑塊動(dòng)能的增加量等于子彈對(duì)滑塊做的功，所以兩種情況下子彈對(duì)滑塊做的功一

20、樣多，B正確；根據(jù)動(dòng)量定理，兩種情況下滑塊受到的沖量一樣大，C正確.考點(diǎn)三例3(2)解析(1) B與A分離時(shí),設(shè)B的速度為Vb,則由機(jī)械能守恒定律得解得 Vb=：."4(2)設(shè)A、B碰撞前瞬間B的速度大小為v,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得2mg -h - 2- 2m2mg 2h=2 2mV 解得v=2 .根據(jù)機(jī)械能守恒定律，A、B碰撞后瞬間的速度大小vab與A、B剛好分開時(shí)的速度大小相等 即VAB=VB.設(shè)A、B碰撞前瞬間A的速度大小為VA,根據(jù)動(dòng)量守恒定律得2mv-mv=3mvB解得 Va= :''4日,從彈簧解除鎖定到恢復(fù)原長(zhǎng)的過程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得設(shè)彈簧鎖定時(shí)的彈性

21、勢(shì)能為11E)=mg- h+解得日=6mgh設(shè)A、B第一次碰撞后一起向下運(yùn)動(dòng)到A的初始位置時(shí)的速度大小為11111械能守恒定律得 E)+ , 3mv'W - 3吊8+3mg 2 h聯(lián)立解得v'二、v ,在這過程中，根據(jù)機(jī)解析(1)例3變式1 (1)(2),設(shè)摩擦生熱為 Q當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，木塊和木板具有相同的速度V1,由動(dòng)量守恒定律得mv=( men) V1由能量守恒定律得(m42n) +&+Q從初狀態(tài)至木塊又回到木板右端與木板剛好相對(duì)靜止時(shí) 由動(dòng)量守恒定律得mv =(m+?n)V2由能量守恒定律得,木塊和木板又具有相同的速度V2,(m+?n) X+2Q聯(lián)立解得Vo

22、 ='(2)木塊從將彈簧壓縮到最短時(shí)的位置返回到木板右端時(shí)，有(m-2m) V1=( m-2n) V21 1又 E)+(m+?n) i、=2(m-2m)%:+Q解得Q二日又 Q =mgxm (3)5 mAB段運(yùn)動(dòng)通過的總路程例 3 變式 2 (1)0.5 m (2)2 m +3Xk/242 1"""H L-2解析(1)由能量守恒定律得 2 mgj L+xi) - ii m(gx L LM/i解得 xi=0. 5 m(2) Li=L,設(shè)滑塊第1次與彈簧接觸后反彈能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置與B的距離為L(zhǎng)2,則有ZmgLiL)-(1 mgK 2 (L1+L2) =01-g3解得l_2