8.如图所示,桌面上有许多大小不同的塑料球,它们的密度均为,有水平向左恒定的风作用在球上,使它们做匀加速运动(摩擦不计).已知风对球的作用力与球的最大横截面积成正比,即F=kS,k为一常量.
(1)欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的最大高度是多少?
(2)在该风力场中风力对球做功与路径无关,因此可引入风力势能和风力势的概念.若在栅栏P为风力势能参考平面,写出风力势能和风力势U的表达式.
(3)写出风力场中机械能守恒定律的表达式(小球半径用r表示;第一状态速度为v1,和P的距离为x1;第二状态速度为v2,和P的距离为x2)
第2课时 混合场中的物体平衡
知识规律整合
基础回扣
7.如图所示,为一棉纺车间传送棉花包的示意图,水平传送带长=2m,每一个棉花包的质量为50kg,棉花包与传送带间的动摩擦因数=0.2,棉花包滑上传送带时速度=3m/s,轮子半径不计,g=10m/s2,传送带速度=4m/s,传送带高出地面5m.求:(1)棉花包离开传送带后,落地点A距O3的水平距离.
(2)每传送一个棉花包,传送带所消耗的电能(忽略电机内耗).
6.如图所示,质量为m=1kg的滑块(可看成质点)被压缩的弹簧弹出后在光滑的水平桌面上滑行一段距离后,落在水平地面上.落点到桌边的水平距离x=0.4m,桌面距地面的高度h=0.8m.(g=10m/s2,空气阻力不计)求:
(1)滑块落地时速度的大小.
(2)弹簧释放的弹性势能.
5.某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型,用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升,已知升降机的质量为m,当升降机的速度为v1时,电动机的有用功率达到最大值P,以后电动机保持该功率不变,直到升降机以最大速度v2匀速上升为止,整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力,重力加速度为g.有关此过程下列说法正确的是( )
A.钢丝绳的最大拉力为 B.升降机的最大速度
C.钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功
D.升降机速度由v1增大至v2的过程中,钢丝绳的拉力不断减小
4.如图所示,一个质量为m的物体(可视为质点),以某一速度由A点冲上倾角为30°的固定斜面,其加速度大小为g,在斜面上运动的最大高度为h.则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.物体动能损失了 B.物体动能损失了
C.系统机械能损失了 D.系统机械能损失了
3.物体在一个竖直向上的拉力作用下参与了下列三种运动:匀速上升、加速上升和减速上升.关于这个物体在这三种运动中机械能的变化情况,正确的说法是( )
A.匀速上升过程中机械能不变,加速上升过程中机械能增加,减速上升过程中机械能减小
B.匀速上升和加速上升过程中机械能增加,减速上升过程中机械能减小
C.三种运动过程中,机械能均增加
D.由于这个拉力和重力大小关系不明确,不能确定物体的机械能的增减情况
2.如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数=0.4.现用F=5N的水平方向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g取10m/s2)( )
A.1J B.1.6J C.2J D.4J
1.质量为m的物块,在几个共点力的作用下静止在光滑的水平桌面上.现把其中一个水平方向的力从F突然增大到4F,保持其他力不变,则在t秒末该力的功率为( )
A. B. C. D.
2.注意匀加速运动的末速度并不是整个运动过程的最大速度.
[强化练习2]如图所示是汽车牵引力F和车速倒数2×103kg,由静止开始沿平直公路行驶,阻力恒定,最大车速为30m/s,则在车速为15m/s时汽车发动机功率为________W;该汽车做匀加速运动的时间为________s.
题型3 动能定理的应用
[例3]如图所示,水平轨道AB与放置在竖直平面内的1/4圆弧轨道BC相连,圆弧轨道的B端的切线沿水平方向.一质量m=1.0kg的滑块(可视为质点),在水平恒力F=0.5N的作用下,从A点由静止开始运动,已知A、B之间的距离x=5.5m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数=0.10,圆弧轨道的半径R=0.30m,取g=10m/s2.
(1)求当滑块运动的位移为2.0m时的速度大小.
(2)当滑块运动的位移为2.0m时撤去F,求滑块通过B点时对圆弧轨道的压力大小.
(3)滑块运动的位移为2.0m时撤去F后,若滑块恰好能上升到圆弧轨道的最高点,求在圆弧轨道上滑块克服摩擦力所做的功.
●规律总结
从以上两种解法的比较中可以看出:应用动能定理要比动力学方法方便、简洁.只要应用动力学方法可以求解的匀变速直线运动问题,一般应用动能定理都可以求解.尽管动能定理是应用动力学方法推导出来的,但它解决问题的范围更广泛.
[强化练习3]据2008年2月18日北京新闻报道:北京地铁10号线进行运行试验.为节约能源,一车站站台建得高些,车辆进站时要上坡将动能转换为重力势能,出站时要下坡将重力势能转换为动能,如图所示.已知坡长为x,坡高为h,重力加速度为g,车辆的质量为m,进站车辆到达坡下A处时的速度为,此时切断电动机的电源.
(1)车辆在上坡过程中,若只受重力和轨道的支持力,求车辆“冲”到站台上的速度多大?
(2)实际上车辆上坡时,还受到其它阻力作用,要使车辆能“冲”上站台,车辆克服其它阻力做的功最大为多大?
题型4 综合问题
[例4]滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可以在不同的滑坡上滑行,做出各种动作给人以美的享受.如图甲所示,abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道,其中ab段水平,H=3m,bc段和cd段均为斜直轨道,倾角=37°,de段是一半径R=2.5m的最高点,滑板及运动员总质量m=60kg,运动员滑经d点时轨道对滑板支持力用表示,忽略摩擦力和空气阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.除下述问(3)中运动员做缓冲动作以外,均可把滑板及运动员视为质点.
(1)运动员从bc段紧靠b处无初速滑下,求的大小.
(2)运动员逐渐减小从bc上无初速下滑时距水平地面的高度h,请在图乙的坐标图上作出图象(只根据作出的图象评分,不要求写出计算过程和作图依据).
(3)运动员改为从b点以v0=4m/s的速度水平滑出,落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行,则他是否会从d点滑离轨道?请通过计算得出结论.
[强化练习4]如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,在杆上P点固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套有一质量m=2kg小球A.半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道,竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正正文,在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,两小球均要看作质点,且不计滑轮大小的影响,g取10m/s2.现给小球A一个水平向右的恒力F=55N.求:
(1)把小球B从地面拉到P点正正文C点过程中,力F做的功.
(2)小球B运动到C处时的速度大小.
(3)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等.
备考能力提升
1.在汽车匀加速启动时,匀加速运动刚结束时有两大特点:
(1)牵引力仍是仍加速运动时的牵引力,即仍满足.
(2).
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