2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 專題強(qiáng)化六 綜合應(yīng)用力學(xué)兩大觀點解決三類問題講義(含解析)教科版.docx
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2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 專題強(qiáng)化六 綜合應(yīng)用力學(xué)兩大觀點解決三類問題講義(含解析)教科版.docx
專題強(qiáng)化六 綜合應(yīng)用力學(xué)兩大觀點解決三類問題
專題解讀1.本專題是力學(xué)兩大觀點在多運(yùn)動過程問題、傳送帶問題和滑塊—木板問題三類問題中的綜合應(yīng)用,高考常以計算題壓軸題的形式命題.
2.學(xué)好本專題,可以極大地培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達(dá)能力,針對性的專題強(qiáng)化,可以提升同學(xué)們解決壓軸題的信心.
3.用到的知識有:動力學(xué)方法觀點(牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)基本規(guī)律),能量觀點(動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律).
命題點一 多運(yùn)動過程問題
1.分析思路
(1)受力與運(yùn)動分析:根據(jù)物體的運(yùn)動過程分析物體的受力情況,以及不同運(yùn)動過程中力的變化情況;
(2)做功分析:根據(jù)各種力做功的不同特點,分析各種力在不同的運(yùn)動過程中的做功情況;
(3)功能關(guān)系分析:運(yùn)用動能定理、功能關(guān)系或能量守恒定律進(jìn)行分析,選擇合適的規(guī)律求解.
2.方法技巧
(1)“合”——整體上把握全過程,構(gòu)建大致的運(yùn)動圖景;
(2)“分”——將全過程進(jìn)行分解,分析每個子過程對應(yīng)的基本規(guī)律;
(3)“合”——找出各子過程之間的聯(lián)系,以銜接點為突破口,尋求解題最優(yōu)方案.
例1 (2018河南省駐馬店市第二次質(zhì)檢)如圖1所示,AB和CDO都是處于同一豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道,OA處于水平位置.AB是半徑為R=1m的圓周軌道,CDO是半徑為r=0.5m的半圓軌道,最高點O處固定一個豎直彈性擋板(可以把小球彈回不損失能量,圖中沒有畫出)D為CDO軌道的中點.BC段是水平粗糙軌道,與圓弧形軌道平滑連接.已知BC段水平軌道長L=2m,與小球之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.現(xiàn)讓一個質(zhì)量為m=1kg的小球P從A點的正上方距水平線OA高H處自由落下:(取g=10m/s2,不計空氣阻力)
圖1
(1)當(dāng)H=2m時,問此時小球第一次到達(dá)D點對軌道的壓力大?。?
(2)為使小球僅與彈性擋板碰撞一次,且小球不會脫離CDO軌道,問H的取值范圍.
答案 (1)84N (2)0.65m≤H≤0.7m
解析 (1)設(shè)小球第一次到達(dá)D點的速度為vD,對小球從靜止到D點的過程,根據(jù)動能定理有:
mg(H+r)-μmgL=mv
在D點軌道對小球的支持力N提供向心力,則有N=m
聯(lián)立解得:N=84N,由牛頓第三定律得,小球?qū)壍赖膲毫Υ笮椋篘′=N=84N;
(2)為使小球僅與擋板碰撞一次,且小球不會脫離CDO軌道,H最小時必須滿足能上升到O點,
則有:mgHmin-μmgL=mv
在O點由牛頓第二定律有:mg=m
代入數(shù)據(jù)解得:Hmin=0.65m
僅與彈性擋板碰撞一次,且小球不會脫離CDO軌道,H最大時,與擋板碰后再返回最高能上升到D點,則mg(Hmax+r)-3μmgL=0
代入數(shù)據(jù)解得:Hmax=0.7m
故有:0.65m≤H≤0.7m.
變式1 (2018河南省周口市期末)如圖2所示,半徑R=0.3m的豎直圓槽型光滑軌道與水平軌道AC相切于B點,水平軌道的C點固定有豎直擋板,軌道上的A點靜置有一質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點).現(xiàn)給小物塊施加一大小為F=6.0N、方向水平向右的恒定拉力,使小物塊沿水平軌道AC向右運(yùn)動,當(dāng)運(yùn)動到AB之間的D點(圖中未畫出)時撤去拉力,小物塊繼續(xù)滑行到B點后進(jìn)人豎直圓槽軌道做圓周運(yùn)動,當(dāng)物塊運(yùn)動到最高點時,由壓力傳感器測出小物塊對軌道最高點的壓力為N.已知水平軌道AC長為2m,B為AC的中點,小物塊與AB段間的動摩擦因數(shù)μ1=0.45,重力加速度g=10m/s2.求:
圖2
(1)小物塊運(yùn)動到B點時的速度大??;
(2)拉力F作用在小物塊上的時間t;
(3)若小物塊從豎直圓軌道滑出后,經(jīng)水平軌道BC到達(dá)C點,與豎直擋板相碰時無機(jī)械能損失,為使小物塊從C點返回后能再次沖上圓形軌道且不脫離,試求小物塊與水平軌道BC段間的動摩擦因數(shù)的取值范圍.
答案 (1)4m/s (2)s
(3)0.4>μ2≥0.25或0≤μ2≤0.025
解析 (1)小物塊運(yùn)動到軌道最高點時,由牛頓第二定律得N+mg=m,由牛頓第三定律得N=N′=N,
則v=2m/s
物塊從B運(yùn)動到軌道最高點的過程,由機(jī)械能守恒定律得2mgR+mv2=mv
可得vB=4m/s;
(2)小物塊從A點運(yùn)動到B點的過程,由動能定理有
Fs-μ1mgxAB=mv-0
由牛頓第二定律有F-μ1mg=ma
由位移公式有s=at2
聯(lián)立解得t=s.
(3)設(shè)小物塊與BC段間的動摩擦因數(shù)為μ2.
①物塊在圓軌道最高點的最小速度為v1,
由牛頓第二定律有mg=m
由動能定理有-2μ2mgxBC-2mgR=mv-mv
解得μ2=0.025
故物塊能從C點返回通過軌道的最高點而不會脫離軌道時應(yīng)滿足0≤μ2≤0.025
②物塊從C點返回在圓軌道上升高度R時速度為零,
由動能定理有-2μ2mgxBC-mgR=0-mv
解得μ2=0.25
物塊從C點返回剛好運(yùn)動到B點,
解得-2μ2mgxBC=0-mv
μ2=0.4
故物塊能返回圓形軌道(不能到達(dá)最高點)且不會脫離軌道時應(yīng)滿足0.4>μ2≥0.25
綜上所述,0.4>μ2≥0.25或0≤μ2≤0.025.
命題點二 傳送帶模型
1.設(shè)問的角度
(1)動力學(xué)角度:首先要正確分析物體的運(yùn)動過程,做好受力分析,然后利用運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應(yīng)時間內(nèi)的位移,找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系.
(2)能量角度:求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動機(jī)多消耗的電能等,常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解.
2.功能關(guān)系分析
(1)功能關(guān)系分析:W=ΔEk+ΔEp+Q.
(2)對W和Q的理解:
①傳送帶克服摩擦力做的功:W=fx傳;
②產(chǎn)生的內(nèi)能:Q=fx相對.
模型1 水平傳送帶問題
例2 (2018河南省鄭州一中上學(xué)期期中)如圖3,一水平傳送帶以4m/s的速度逆時針傳送,水平部分長L=6 m,其左端與一傾角為θ=30的光滑斜面平滑相連,斜面足夠長,一個質(zhì)量為m=1.0 kg的物塊無初速度地放在傳送帶最右端,已知物塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.2,g=10 m/s2,求物塊從放到傳送帶上到第一次滑回傳送帶最遠(yuǎn)處的過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量.
圖3
答案 32J
解析 物塊在傳送帶上加速到與傳送帶同速時
對物塊有f=μmg=ma
解得:a=2m/s2
物塊所用的時間為:t1==2s
則物塊的位移為:x1==4m<L=6m
傳送帶勻速運(yùn)動的位移為:x1′=vt1=8m
則相對位移為Δx1=x1′-x1=4m
因摩擦產(chǎn)生的熱量Q1=fΔx1=8J
接著二者一起勻速運(yùn)動,物塊沖上斜面再返回傳送帶,向右減速到零,則在傳送帶上運(yùn)動時,
物塊的位移為:x2==4m
物塊所用的時間為:t2==2s
傳送帶勻速運(yùn)動的位移為:x2′=vt2=8m
則相對位移為:Δx2=x2′+x2=12m
因摩擦產(chǎn)生的熱量Q2=fΔx2=24J
全程因摩擦產(chǎn)生的熱量為:Q=Q1+Q2=32J.
模型2 傾斜傳送帶問題
例3 (2018陜西師大附中模擬)如圖4所示,與水平面成30角的傳送帶以v=2m/s的速度按如圖所示方向順時針勻速運(yùn)動,AB兩端距離l=9m.把一質(zhì)量m=2kg的物塊(可視為質(zhì)點)無初速度的輕輕放到傳送帶的A端,物塊在傳送帶的帶動下向上運(yùn)動.若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=,不計物塊的大小,g取10m/s2.求:
圖4
(1)從放上物塊開始計時,t=0.5s時刻摩擦力對物塊做功的功率是多少?此時傳送帶克服摩擦力做功的功率是多少?
(2)把這個物塊從A端傳送到B端的過程中,傳送帶運(yùn)送物塊產(chǎn)生的熱量是多大?
(3)把這個物塊從A端傳送到B端的過程中,摩擦力對物塊做功的平均功率是多少?
答案 (1)14W 28W (2)14J (3)18.8W
解析 (1)物塊受沿傳送帶向上的摩擦力為:
f=μmgcos30=14N
由牛頓第二定律得:f-mgsin30=ma,
a=2m/s2
物塊與傳送帶速度相同時用時為:t1==s=1s
因此t=0.5s時刻物塊正在加速,
其速度為:v1=at=1m/s
則此時刻摩擦力對物塊做功的功率是:
P1=fv1=14W
此時刻傳送帶克服摩擦力做功的功率是:
P2=fv=28W
(2)當(dāng)物塊與傳送帶相對靜止時:
物塊的位移x1=at=212m=1m<l=9m
摩擦力對物塊做功為:W1=fx1=141J=14J
此段時間內(nèi)傳送帶克服摩擦力所做的功:
W2=fvt1=28J
這段時間產(chǎn)生的熱量:Q=W2-W1=14J
(3)物塊在傳送帶上勻速運(yùn)動的時間為:
t2==4s
把物塊由A端傳送到B端摩擦力對物塊所做的總功為:
W總=mglsin30+mv2
把物塊從A端傳送到B端的過程中,摩擦力對物塊做功的平均功率是:
==18.8W.
命題點三 滑塊—木板模型
1.模型分類
滑塊—木板模型根據(jù)情況可以分成水平面上的滑塊—木板模型和斜面上的滑塊—木板模型.
2.位移關(guān)系
滑塊從木板的一端運(yùn)動到另一端的過程中,若滑塊和木板沿同一方向運(yùn)動,則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長度;若滑塊和木板沿相反方向運(yùn)動,則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長度.
3.解題關(guān)鍵
找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口,求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶,每一個過程的末速度是下一個過程的初速度.
例4 (2019四川省德陽市質(zhì)檢)如圖5所示,傾角θ=30的足夠長光滑斜面底端A固定有擋板P,斜面上B點與A點的高度差為h.將質(zhì)量為m、長度為L的木板置于斜面底端,質(zhì)量也為m的小物塊靜止在木板上某處,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).已知木板與物塊間的動摩擦因數(shù)μ=,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g.
圖5
(1)若給木板和物塊一沿斜面向上的初速度v0,木板上端恰能到達(dá)B點,求v0大??;
(2)若對木板施加一沿斜面向上的拉力F0,物塊相對木板剛好靜止,求拉力F0的大?。?
(3)若對木板施加沿斜面向上的拉力F=2mg,作用一段時間后撤去拉力,木板下端恰好能到達(dá)B點,物塊始終未脫離木板,求拉力F做的功W.
答案 (1) (2)mg (3)mgh
解析 (1)由動能定理得2mv=2mg(h-Lsinθ)
解得:v0=
(2)對木板與物塊整體由牛頓第二定律有F0-2mgsinθ=2ma0
對物塊由牛頓第二定律有μmgcosθ-mgsinθ=ma0
解得:F0=mg
(3)設(shè)拉力F的作用時間為t1,再經(jīng)時間t2物塊與木板達(dá)到共速,再經(jīng)時間t3木板下端到達(dá)B點,速度恰好減為零.
對木板有F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
mgsinθ+μmgcosθ=ma3
對物塊有μmgcosθ-mgsinθ=ma2
對木板與物塊整體有2mgsinθ=2ma4
另有:a1t1-a3t2=a2(t1+t2)
a2(t1+t2)=a4t3
a1t+a1t1t2-a3t+a4t=
W=Fa1t
解得:W=mgh.
變式2 如圖6甲所示,半徑R=0.45m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi),B為軌道的最低點,B點右側(cè)的光滑水平面上緊挨B點有一靜止的小平板車,平板車質(zhì)量M=1kg,長度l=1m,小車的上表面與B點等高,距地面高度h=0.2m.質(zhì)量m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點)從圓弧最高點A由靜止釋放.取g=10m/s2.試求:
圖6
(1)物塊滑到軌道上的B點時對軌道的壓力大??;
(2)若鎖定平板車并在上表面鋪上一種特殊材料,其動摩擦因數(shù)從左向右隨距離均勻變化,如圖乙所示,求物塊滑離平板車時的速率;
(3)若解除平板車的鎖定并撤去上表面鋪的材料后,物塊與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,物塊仍從圓弧最高點A由靜止釋放,求物塊落地時距平板車右端的水平距離.
答案 (1)30N (2)1m/s (3)0.2m
解析 (1)物塊從圓弧軌道頂端滑到B點的過程中,機(jī)械能守恒,則有mgR=mv
解得vB=3m/s
在B點由牛頓第二定律得,N-mg=m,
解得N=30N
由牛頓第三定律得物塊滑到軌道上B點時對軌道的壓力N′=N=30N,方向豎直向下.
(2)物塊在平板車上滑行時摩擦力做功
Wf=-l=-4J
物塊由靜止到滑離平板車過程中由動能定理得,
mgR+Wf=mv2,解得v=1m/s
(3)當(dāng)平板車不固定時,對物塊有a1=μg=2m/s2
對平板車有a2==2m/s2
經(jīng)過時間t1物塊滑離平板車,則有
vBt1-a1t-a2t=1m
解得t1=0.5s(另一解舍掉)
物塊滑離平板車時的速度v物=vB-a1t1=2m/s
此時平板車的速度v車=a2t1=1m/s
物塊滑離平板車后做平拋運(yùn)動的時間t2==0.2s
物塊落地時距平板車右端的水平距離s=(v物-v車)t2=0.2m.
1.(多選)(2018廣東省茂名市第二次模擬)如圖1,光滑的水平軌道AB,與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點,圓軌道在豎直平面內(nèi),B為最低點,D為最高點.質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)以初速度v0沿AB運(yùn)動恰能通過最高點,則( )
圖1
A.R越大,v0越大
B.m越大,v0越大
C.R越大,小球經(jīng)過B點瞬間對軌道的壓力越大
D.m越大,小球經(jīng)過B點瞬間對軌道的壓力越大
答案 AD
解析 小球恰能通過最高點時,由重力提供向心力,則有mg=m,則vD=,根據(jù)動能定理得mv=mv+2mgR,解得v0=,可見R越大,v0越大,而且v0與小球的質(zhì)量m無關(guān),A正確,B錯誤;小球經(jīng)過B點的瞬間,N-mg=m,則軌道對小球的支持力N=mg+m=6mg,則N大小與R無關(guān),隨m增大而增大,由牛頓第三定律知C錯誤,D正確.
2.(2018河南省洛陽市上學(xué)期期中)如圖2所示,一個半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置,直徑POQ水平,軌道的內(nèi)表面動摩擦因數(shù)為μ.一質(zhì)量為m的小滑塊(可看作質(zhì)點)自P點正上方由靜止釋放,釋放高度為R,小滑塊恰好從P點進(jìn)入軌道.小滑塊滑到軌道最低點N時對軌道的壓力為4mg,g為重力加速度的大?。肳表示小滑塊從P點運(yùn)動到N點的過程中克服摩擦力所做的功.則( )
圖2
A.小滑塊恰好可以到達(dá)Q點
B.小滑塊不能到達(dá)Q點
C.W=mgR
D.W<mgR
答案 C
解析 從最高點到N點,由動能定理有
2mgR-W=mv2,
在N點,由牛頓第二定律有N-mg=m,由牛頓第三定律有N=N′=4mg
聯(lián)立可得W=mgR,故C正確,D錯誤;
小滑塊從P點到N點再到Q點的過程中,重力與摩擦力做功,由于小滑塊做圓周運(yùn)動,由運(yùn)動的特點可知,小滑塊在PN段與軌道之間的壓力大于NQ段小滑塊與軌道之間的壓力,根據(jù)f=μN(yùn)可知,小滑塊在PN段受到的摩擦力比較大,所以小滑塊在PN段克服摩擦力做的功比較多,則在NQ段小滑塊克服摩擦力做的功W′<mgR,從N到Q,由動能定理得-mgR-W′=mv-mv2,解得vQ>0,小滑塊到達(dá)Q點后,還能繼續(xù)上升,故A、B錯誤.
3.(2017全國卷Ⅲ16)如圖3所示,一質(zhì)量為m、長度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛.用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點,M點與繩的上端P相距l(xiāng).重力加速度大小為g.在此過程中,外力做的功為( )
圖3
A.mgl B.mgl
C.mgl D.mgl
答案 A
解析 由題意可知,PM段細(xì)繩的機(jī)械能不變,MQ段細(xì)繩的重心升高了,則重力勢能增加ΔEp=mg=mgl,由功能關(guān)系可知,在此過程中,外力做的功為W=mgl,故選項A正確,B、C、D錯誤.
4.(多選)如圖4甲所示,傾角為θ的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運(yùn)行,t=0時,將質(zhì)量m=1kg的物體(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶上,物體相對地面的v-t圖像如圖乙所示.設(shè)沿傳送帶向下為正方向,取重力加速度g=10m/s2,則( )
圖4
A.傳送帶的速率v0=10m/s
B.傳送帶的傾角θ=30
C.物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5
D.0~2.0s內(nèi)摩擦力對物體做功Wf=-24J
答案 ACD
解析 當(dāng)物體的速率超過傳送帶的速率后,物體受到的摩擦力的方向發(fā)生改變,加速度也發(fā)生改變,根據(jù)v-t圖像可得,傳送帶的速率為v0=10 m/s,選項A正確;1.0 s之前的加速度a1=10 m/s2,1.0 s之后的加速度a2=2 m/s2,結(jié)合牛頓第二定律,gsinθ+μgcosθ=a1,gsinθ-μgcosθ=a2,解得sin θ=0.6,θ=37,μ=0.5,選項B錯誤,C正確;摩擦力大小f=μmgcosθ=4 N,在0~1.0 s內(nèi),摩擦力對物體做正功,在1.0~2.0 s內(nèi),摩擦力對物體做負(fù)功,0~1.0 s內(nèi)物體的位移為5 m,1.0~2.0 s內(nèi)物體的位移是11 m,0~2.0 s內(nèi)摩擦力做的功為-4(11-5) J=-24 J,選項D正確.
5.(2018閩粵期末大聯(lián)考)如圖5所示,一固定在地面上的導(dǎo)軌ABC,AB與水平面間的夾角為α=37,一小物塊放在A處(可視為質(zhì)點),小物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25,現(xiàn)在給小物塊一個沿斜面向下的初速度v0=1m/s.小物塊經(jīng)過B處時無機(jī)械能損失,物塊最后停在B點右側(cè)1.8米處(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2).求:
圖5
(1)小物塊在AB段向下運(yùn)動時的加速度大小;
(2)小物塊到達(dá)B處時的速度大??;
(3)AB的長度L.
答案 (1)4m/s2 (2)3 m/s (3)1m
解析 (1)小物塊從A到B過程中,由牛頓第二定律得,
mgsinα-μmgcosα=ma
代入數(shù)據(jù)解得a=4m/s2.
(2)小物塊從B向右運(yùn)動,由動能定理得,
-μmgs=0-mv
代入數(shù)據(jù)解得vB=3m/s.
(3)小物塊從A到B,由運(yùn)動學(xué)公式得L==1m.
6.(2018安徽省蚌埠二中期中)如圖6甲所示,質(zhì)量為m=0.1kg的小球,用長l=0.4m的細(xì)線與固定在圓心處的力傳感器相連,小球和傳感器的大小均忽略不計.當(dāng)在最低點A處給小球6m/s的初速度時,小球恰能運(yùn)動至最高點B,空氣阻力大小恒定.求:(g取10 m/s2)
圖6
(1)小球在A處時傳感器的示數(shù);
(2)小球從A點運(yùn)動至B點過程中克服空氣阻力做的功;
(3)小球在A點以不同的初速度v0開始運(yùn)動,當(dāng)運(yùn)動至B點時傳感器會顯示出相應(yīng)的讀數(shù)F,試通過計算在圖乙所示坐標(biāo)系中作出F-v圖像.
答案 (1)10N (2)0.8J
(3)如圖所示
解析 (1) 在A點,由牛頓第二定律有F1-mg=m,則F1=10N
(2)由題意知在B點時,有mg=m,則vB=2m/s
小球從A到B的過程中,根據(jù)動能定理:-W克f-2mgl=mv-mv
解得W克f=0.8J
(3)小球從A到B的過程中,根據(jù)動能定理:有-W克f-2mgl=mv-mv
小球在最高點F+mg=m
聯(lián)立得:F=v-9,
F-v圖像如圖所示
7.(2018河北省石家莊二中期中)如圖7,四分之一光滑圓軌道固定于粗糙水平面上,緊靠軌道放一上表面粗糙的長木板,長木板上表面與軌道末端相切,軌道末端C點固定有大小不計的壓力開關(guān)和長木板相連,當(dāng)對開關(guān)的壓力超過15N時觸發(fā)壓力開關(guān),使長木板和圓軌道脫離.已知長木板長1m,圓軌道半徑R=1m,滑塊和長木板的質(zhì)量均為1kg,滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ1=0.4,長木板與水平面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.1,g取10m/s2.若滑塊從軌道上距離C點高h(yuǎn)=0.45m的位置由靜止釋放,求:
圖7
(1)滑塊到C點時對軌道壓力的大??;
(2)從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中滑塊的位移大??;
(3)從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中,地面、滑塊、木板這個系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量.
答案 (1)19N (2)1.5m (3)4.5J
解析 (1)滑塊在圓軌道上運(yùn)動時機(jī)械能守恒,則有mgh=mv,解得v0=3m/s
在C點由向心力公式知:
N-mg=,解得N=19N
由牛頓第三定律可知滑塊對軌道的壓力N′=N=19N
(2)從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中:
滑塊的加速度大小a1==4m/s2
木板的加速度大小a2==2m/s2
由v0-a1t=a2t=v共得出,
t=0.5s,v共=1m/s
滑塊的位移x1=t=1m
之后二者一起做勻減速直線運(yùn)動直至停止運(yùn)動,a3==1m/s2
x3==0.5m
故滑塊的總位移x=x1+x3=1.5m.
(3)對整個系統(tǒng)運(yùn)動全程,由能量守恒,mgh=Q=4.5J.