专题1 大题突破一 力学三大观点在传送带和“滑块—木板”模型中的应用（课件PPT）-【正禾一本通】2024高考物理高三二轮专题复习高效讲义（新教材）

物理 高三二轮专题复习高效讲义（新教材） 大题突破一 力学三大观点在传送带和 “滑块—木板”模型中的应用 专题一 力学知识及应用 题型一　传送带模型 　　传送带模型是和实际联系较紧密且较难的物理模型之一，是高中阶段必须掌握的重要内容。从“能量观点”分析此类问题，关键是做好两分析，即“动力学分析”和“能量分析”。 (1)动力学角度分析 首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系。 (2)传送带问题中的功能关系分析 ①功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q ②对W和Q的理解：a.传送带做的功W＝Fx传，其中F为传送带的动力，x传为传 送带转过的距离；b.产生的内能Q＝FfΔx。 角度1　水平传送带综合问题 [例1] (18分)(2023·安徽高三二模)如图所示，有一个 eq \f(3,4) 光滑圆环MDN固定在竖直平面内，半径为R＝0.2 m，圆心在O点，N、O、D为竖直直径上的三点，O、M、B、C四点在同一个水平面上。在N点正下方接近N点处固定一个非常小的光滑水平支架，支架上放置一个可视为质点的小物块b，另一个可视为质点的小球a在M点的正上方。传送带顺时针匀速转动，速度大小为v′＝8 m/s，左端点B距圆心O的水平距离为L0，BC长为L＝ eq \f(20＋\r(2),5) m。已知球a的质量m1＝0.2 kg，物块b的质量m2＝0.4 kg，取重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力。 (1)若将物块b拿走，球a从M点正上方的某处由静止释放后，恰好能从圆轨道最高点N水平飞出，且击中传送带上的B点，求OB的距离L0； (2)将物块b放在支架上，球a从M点正上方距离M点高度为h1＝0.18 m处由静止释放，则球a能不能与物块b相碰？若能，求碰后两者的速度大小；若不能，求球a与圆轨道脱离的位置与圆心O的高度差； (3)调整球a从M点正上方释放点的高度，使a、b两物体发生弹性碰撞后，球a能沿原轨道返回，物块b做平抛运动后落在传送带上。物块b落在传送带上后竖直分速度全部损失，只保留水平方向分速度。当物块b落在传送带上距离B点最近时，物块b在传送带上会一直向右加速运动，到C点时恰好与传送带速度相等，求物块b 与传送带间的动摩擦因数μ。 思路点拨：(1)a恰好过N点平抛的条件是：a与光滑圆环间无相互作用力。只有a所受的重力提供向心力。 (2)a在圆环上脱离条件是：只有a所受的重力沿半径的分力提供向心力。 (3)a、b发生弹性正碰，动量守恒，机械能守恒。 (4)b能在传送带上一直匀加速运动，说明b受的滑动摩擦力方向与运动方向相 同。 解析：(1)a球恰好从最高点飞出故有 m1g＝2),\s\do1(N)) eq \f(m1v,R) 平抛运动击中B点有 R＝ eq \f(1,2) gt2，L0＝vNt 联立以上公式，代入数据得 L0＝ eq \f(\r(2),5) m。 (2)a球释放高度小于R，故不能到达圆弧最高点，设在圆弧上K点脱离，K点与 圆心在水平方向的夹角为θ，由机械能守恒定律可知m1g(h1－R sin θ)＝ eq \f(1,2) m1v2 在K点有m1g sin θ＝ eq \f(m1v2,R) 代入数据可得sin θ＝ eq \f(3,5) 故脱离轨道时距O高度为 h′＝R sin θ＝0.12 m。 (3)a球释放点距M点的距离h处自由释放，运动到N点有 m1g(h－R)＝ eq \f(1,2) m1v02 两物体碰撞时动量守恒，机械能守恒，则有 m1v0＝m1v1＋m2v2 eq \f(1,2) m1v02＝ eq \f(1,2) m1v11＋ eq \f(1,2) m2v22 解得v1＝－ eq \f(v0,3) ，方向向左，v2＝ eq \f(2v0,3) ，方向向右 a球原路返回要求有m1g ≤2),\s\do1(1)) eq \f(m1v,R) 得到h≥1.1 m 此时b物块对应水平位移 s＝v2 eq \r(\f(2R,g)) ≥ eq \f(2\r(2),5) m 故能落在传送带上距B点为 eq \f(\r(2),5) m，且为最近点 在h＝1.1 m时，由上式可得b物块从N点射出时 速度v2＝2 eq \r(2) m/s 因竖直分速度损失，故落在传送带时水平速度也为v2＝2 eq \r(2) m/s 水平位移s＝v2 eq \r(\f(2R,g)) ＝ eq \f(2\r(2),5) m 与C点距离x＝L＋L0－s＝4 m 一直加速故有2ax＝v′2－v22 μm2g＝m2a 解得μ＝0.7。 答案：(1) eq