高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 第4节 功能关系 能量守恒定律 (2).ppt

【典例突破】典例3.下图为一个简化后的娱乐项目示意图,游客被安全地固定在球形装备(看成质点,图中未画出)内,被弹射系统水平贴地弹出后即刻进入长为L=5m的水平轨道SO。O点既是水平轨道的末端,也是半圆轨道OA的起点,以O点为坐标原点建立水平向右的x轴。竖直半圆轨道OA与AB(O、A、B在同一条竖直线上,B点为半圆轨道AB的最高点,该处切线水平)的半径均为R=2m,它们在A点衔接,不计衔接处的缝隙大小和装备运行到此处的能量损失。半圆轨道OA的右侧是一片水域,水面略低于半径r=2m的水平圆盘,MN是圆盘的竖直支架(它与半圆轨道在同一竖直面内),N点是圆盘的圆心,M点可以左右移动,水平圆盘不能和半圆轨道OA重叠。若球形装备与SO之间的动摩擦因数μ=0.2,与两半圆轨道的摩擦不计,圆盘转轴NM的高度H=2m,不计空气阻力,球形装备的质量为50kg,g取10m/s2,在某次设备测试中,让球形装备空载运行。(1)为了能让装备安全到达B点,则弹射系统应至少给装备提供多少能量?(2)若装备恰好能安全到达B点,此后为让装备能落到水平圆盘上,求M点的坐标范围。(3)若M点的坐标为x=6m,为让装备能落到水平圆盘上,求弹射系统提供给装备的能量。审题指导关键词句获取信息装备恰好能安全到达B点在B点时,重力提供向心力若M点的坐标为x=6m球形装备运动的水平位移为4~8m思路突破根据装备恰好到达B点,由圆周运动的特点可求出装备到达B点的速度,从弹出到B点,根据能量守恒可求出系统提供的能量;由平抛运动的特点求出水平位移,由题意求坐标范围;根据平抛运动的特点求出装备到达B点的速度范围,由能量守恒定律求弹射系统提供的能量的范围。答案(1)5000J(2)4m≤xM≤(2+2)m(3)5000J≤E≤5833J【对点演练】6.如图所示,有一倾斜放置的长度为L=30m的传送带,与水平面的夹角θ=37°,传送带一直保持匀速运动,速度v=4m/s。现将一质量为m=1kg的物体轻轻放上传送带底端,使物体从底端运送到顶端,已知物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。以物体在传送带底端时的势能为零,求此过程中:(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2)(1)物体从底端运送到顶端所需的时间;(2)物体到达顶端时的机械能;(3)物体与传送带之间因摩擦而产生的热量;(4)电动机由于传送物体而多消耗的电能。答案(1)12.5s(2)188J(3)128J(4)316J解析(1)物体放到传送带时先做匀加速直线运动,设加速度为a根据牛顿第二定律得μmgcosθ-mgsinθ=ma解得a=μgcosθ-gsinθ=0.4m/s2物体匀加速至速度v=4m/s时用时t1==10s,设通过的位移为x1,则v2=2ax1得x1==20mL=30m共速时,由于μmgcosθmgsinθ所以之后物体随传送带匀速上升,则到达顶端还需时间共需时间t=t1+t2=12.5s。(2)物体到达顶端时的动能Ek=mv2=8J重力势能Ep=mgLsin37°=180J机械能E=Ek+Ep=188J。(3)物体匀加速运动的时间内传送带的位移x带=vt1=40m物体与传送带间的相对位移大小Δx=x带-x1=20m因摩擦产生的热量Q=μmgcosθ·Δx代入数据解得Q=128J。(4)电动机由于传送物体而多消耗的电能E电=E+Q=316J。7.(2022北京顺义期末)“平安北京,绿色出行”,地铁已成为北京的主要绿色交通工具之一。图甲为地铁安检场景,图乙是安检时的传送带运行的示意图。某乘客把一质量为m的书包无初速度地放在水平传送带的入口A处,书包随传送带从出口B处运出,入口A到出口B的距离为l,传送带始终绷紧并以速度v匀速运动,书包与传送带间的动摩擦因数为μ。对于书包由静止释放到相对传送带静止这一过程,下列说法正确的是()答案A8.(2023广东华南师大附中高三期末)过山车是游乐场一项富有挑战性的娱乐项目,小车从高处开始运动,冲进圆形轨道,到达圆形轨道最高点时,乘客在座椅里头朝下,非常惊险刺激。现将过山车简化成模型如图所示,质量为m=1kg的小球从光滑倾斜轨道距地面高h的A点静止释放,倾斜轨道AB和水平轨道BC用一小段平滑圆弧连接,小球经过时速度大小不变,水平轨道BC长L=1m,小球从C点向右进入半径为R=1m的光滑圆形轨道,圆形轨道底部C处前后错开,小球可以从C点向右离开圆形轨道,在水平轨道上继续前进,小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.4(不