高考解析



  
高考解析

1、 如图(A)所示,劈 a 放在光滑的水平面之上,斜面光滑,把 b 物体放在光滑的斜面a的顶端,由静止滑下,则在下滑过程中, a 对 b 的弹力对 b 做功为 w1 , b 对 a 的弹力对 a 做功为 w2,则下列关于 w1 、w2 的说法中正确的是( )

A.w1 = 0, w2 =0

B.w1 ≠ 0 ,w2 = 0

C.w1 =0, w2 ≠ 0

D.w1 ≠ 0,w2 ≠ 0

分析与解答: 很多人易错选 C 。原因是没有先分析物理过程,找出 b 的位移方向或速度方向( 或缺乏画图绘意 、分析物理过程的习惯 )而造成的。正确的分析是:当 b 滑动时,因桌面光滑,a 在 b 的紧压下将向右加速运动,基受力分析如图(B)所示。

方法一 :画出物体 b 的实际位移 s 的方向如图 17-6(B)所示,由于弹力 N 恒垂直于斜面,因而 N 与s 的夹角大于90°,所以 a 对 b 的弹力对 b 做负功,即w1 ≠ 0 ,而 b 对 a 的弹力 N′,与劈的水平位移的夹角小于 90°,因而 N′对劈做正功,即w2 ≠ 0,所以正确答案为 D 。

方法二 :由于 a 的动能( 或机械能 )不断增大,而能量守恒,可知b的机械能不断减少,因而a对 b 的力一定对 b 做功( 负功 ), b 对 a 的弹力对 a 做功( 正功 ),故正确答案为 D 。

解后小结:判断某个力 F 是否做劝和是做正功还是做负功的方法有三种:

①看力 F 与位移 s 的夹角 θ 的大小。若 θ = 90° ,则不做功;若 θ < 90° ,则 F 做正功若 θ > 90° ,则 F 做负功( 或说物体克服F做了功),此法常用于判断恒力做动的情况。如方法一。

②看力 F 与物体运动速度 v 方向的夹角 θ 的大小,若 θ = 0,则 F 不做功;若 θ < 90° 则F 做正功,若 θ> 90° ,则 F 做负功,此法常用于曲线运动情况。

③看物体间是否有能量转化,若有能量转化( 增大或减小),则必有力做功,此法常用于有两个相联系的物体做曲线运动的情况,如方法二。

2、如图所示,木块B 停放在光滑水平地面上,有一物体A以向右的速度vo,恰巧水平地从木块B上表面的左端运动到右端,若物体A与木块B上表面间的滑动摩擦因数为μ,且物体A可看做质点,那么要使A不从B的右端滑出去,木块B至少应多长?

错解:选物体A为研究对象,物体到达从木块左端滑至右端时物体与木块正好有共同速度v,设物体A在木块上表面滑行的距离为L(即:A不滑出去时木块B的最小长度),根据动能定理,有

μmgL = mv2 - mvo2    ①

再选物体A与木块B组成的系统为研究对象,水平方向所受的合外力为零,由动量守恒定律,有

mvo = (M + m)v    ②

①、②两式联立解得木块的最小长度为L =

警示:由图可知,在物体A由木块的左端运动到右端的过程中,木块B相对于地板的位移为sB,物体A相对于地的位移是sA(sA =L +sB)而不是木块B的最小长度L(L是物体A相对于木块B的位移).

  在上述解法中,①式等号右端的v和vo是物体相对于地的速度,①式等号左端的L是物体相对于木块的位移;等式两边的物理量所选用的参考系不一致,这就是造成错误的原因。

解答:选物体A和木块B组成的系统为研究对象,根据动量守恒定律有

mvo = (M + m)v      ③

选物体A为研究对象,根据动能定理,有

-μmgsA= mvo2 - mv2    ④

再选木块为研究对象,根据动能定理,有

μmgsB = Mv2      ⑤

根据几何关系有 L = sA - sB     ⑥

③④⑤⑥式联立解得木块的最小长度为

   

3、总质量为M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶L的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力。设运动的阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的。当列车两部分都停止时,它们的距离是多少?

分析与解答:机车与车厢脱钩后的运动过程分析如图所示,对机车脱钩后的全过程,由动能定理,有

FL - k(M - m)gs1 = 0 - (M - m)vo2     ①

对车厢脱钩后到停止运动,由动能定理,有

- kmgs2 = 0 - mvo2      ②

又∵列车原来是匀速运动,∴ F = kMg     ③

∵ △s = s1 - s2 + L      ④

解①②③④联立方程,得 △s =

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