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    新高考物理三轮冲刺练习秘籍09 动力学三大观点的综合应用(2份打包,原卷版+解析版)
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    新高考物理三轮冲刺练习秘籍09 动力学三大观点的综合应用(2份打包,原卷版+解析版)

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    这是一份新高考物理三轮冲刺练习秘籍09 动力学三大观点的综合应用(2份打包,原卷版+解析版),文件包含新高考物理三轮冲刺秘籍09动力学三大观点的综合应用原卷版doc、新高考物理三轮冲刺秘籍09动力学三大观点的综合应用解析版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共44页, 欢迎下载使用。


    一、三大观点在力学中的应用
    【题型一】动力学三大观点解决多过程问题
    【典例1】(2024·四川广安·二模)某同学研究碰撞中动能损失的装置如图所示,竖直面内,光滑弧形轨道AB和 SKIPIF 1 < 0 光滑圆弧轨道CD分别与水平粗糙轨道BC相切于B和C点,圆弧半径R=0.4m,BC长L=2m。某次实验中,将质量m=0.4kg的滑块从弧形轨道上高h=1.4m处静止释放,滑块第一次通过圆弧轨道最高点Q时对轨道的压力大小F=4N,此后,滑块与水平轨道发生时间极短的碰撞后速度方向竖直向上,进入轨道后滑块刚好能够通过Q点。滑块可视为质点,重力加速度g=10m/s2。求:
    (1)滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ:
    (2)碰撞过程中动能的损失率η(动能损失量与碰前动能的百分比)。
    【答案】(1)0.1;(2)16.7%
    【详解】(1)滑块第一次通过Q时,由牛顿第三定律知,滑块所受轨道的弹力大小为
    SKIPIF 1 < 0
    由牛顿第二定律有
    SKIPIF 1 < 0
    代入数据得
    SKIPIF 1 < 0
    从释放到Q,由动能定理有
    SKIPIF 1 < 0
    代入数据解得
    SKIPIF 1 < 0
    (2)滑块在D点正下方与水平轨道碰撞,设滑块碰前与碰后的动能分别为Ek1和Ek2,从Q到碰前,由机械能守恒定律有
    SKIPIF 1 < 0
    滑块第二次通过Q时,所受轨道的弹力为零,由牛顿第二定律有
    SKIPIF 1 < 0
    代入数据得
    SKIPIF 1 < 0
    从碰后到Q,由机械能守恒定律有
    SKIPIF 1 < 0
    所以
    SKIPIF 1 < 0
    1.(2024·重庆·模拟预测)如题图所示,一边长为 SKIPIF 1 < 0 的正方体物块静置于足够长的光滑水平面上,该正方体物块内有一条由半径为 SKIPIF 1 < 0 四分之一圆弧部分和竖直部分平滑连接组成的细小光滑圆孔道。一质量为 SKIPIF 1 < 0 的小球(可视为质点),以初速度 SKIPIF 1 < 0 沿水平方向进入孔道,恰好能到达孔道最高点。孔道直径略大于小球直径,孔道粗细及空气阻力可不计,重力加速度为g。
    (1)求该正方体物块的质量;
    (2)求小球离开孔道时的速度;
    (3)小球从进入孔道至到达孔道最高点的过程中,小球在孔道圆弧部分运动的时间为 SKIPIF 1 < 0 ,求小球到达孔道最高点时,该正方体物块移动的距离。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ,方向水平向右;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)小球从进入孔道至到达最高点过程中,小球和物块组成的系统机械能守恒、水平方向动量守恒,以水平向右为正方向,则有
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    (2)小球从进入孔道到离开孔道过程中,小球和物块组成的系统机械能守恒、水平方向动量守恒,以水平向右为正方向,则有
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    即小球离开孔道时速度大小为 SKIPIF 1 < 0 ,方向与初速度相同, 即水平向右。
    (3)小球从进入孔道至到达孔道圆弧部分最高点的过程中,小球和物块组成的系统水平方向动量始终守恒,则有
    SKIPIF 1 < 0
    小球在孔道圆弧部分运动的时间为 SKIPIF 1 < 0 ,则有
    SKIPIF 1 < 0
    其中
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    该时间 SKIPIF 1 < 0 内,小球和物块的相对位移为
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    小球离开孔道圆弧部分至到达孔道最高点过程中,小球在竖直方向做竖直上抛运动,则有
    SKIPIF 1 < 0
    该过程中,物块在水平方向做匀速直线运动,此过程物块的位移
    SKIPIF 1 < 0
    其中
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    综上可知,小球到达孔道最高点时,物块移动的距离
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    2.(2024·贵州安顺·一模)如图,足够长的光滑水平桌面上静止着质量为3m的滑块,滑块右上角边缘AB为半径为R的 SKIPIF 1 < 0 光滑圆弧,圆弧最低点的切线沿水平方向。在桌子右侧有固定在水平地面上的管形轨道,轨道左端CD段为圆弧,对应的圆心角为60°,CD段圆弧和轨道上其余各竖直圆的半径均为R,小物体在轨道内运动时可以依次经过C、D、E、F、E、G、H、G、Ⅰ、L、I……。某时刻一质量为m的小物体自A点由静止释放,经过一段时间后恰好由C点沿着圆弧CD的切线无碰撞地进入管形轨道。已知轨道CD段和右侧各竖直圆内壁均光滑,轨道的内径相比R忽略不计,小物体与管形轨道各水平部分的动摩擦因数均为0.3,水平部分 SKIPIF 1 < 0 ,重力加速度为g,不计空气阻力,小物体运动过程没有与桌面发生碰撞。
    (1)求小物体离开滑块时的速度大小;
    (2)求小物体开始释放时的位置距D点的水平距离;
    (3)求小物体停止运动时的位置距D点的距离。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)根据水平方向动量守恒和机械能守恒
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 (2)根据水平方向动量守恒可知
    SKIPIF 1 < 0
    且有
    SKIPIF 1 < 0
    可得
    SKIPIF 1 < 0
    小物体做平抛运动有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    平抛水平位移
    SKIPIF 1 < 0 小物体开始释放时的位置距D点的水平距离
    SKIPIF 1 < 0 (3)小物块在C点的速度
    SKIPIF 1 < 0
    设恰能到达第n个圆周的最高点,则有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    不能越过第二个圆周,则
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 小物体停止运动时的位置距D点的距离
    SKIPIF 1 < 0
    3.(2024·安徽·一模)如图,为某轮滑赛道模型, SKIPIF 1 < 0 段和 SKIPIF 1 < 0 段为在B点相切的圆弧,半径分别为 SKIPIF 1 < 0 ,在圆弧 SKIPIF 1 < 0 的最上端A点的切线水平, SKIPIF 1 < 0 为圆弧 SKIPIF 1 < 0 的圆心, SKIPIF 1 < 0 与竖直方向的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ;圆弧 SKIPIF 1 < 0 的最下端C点的切线水平, SKIPIF 1 < 0 为圆弧 SKIPIF 1 < 0 的圆心,C点离地面的高度为R,一个质量为m的滑块从A点(给滑块一个扰动)由静止开始下滑,到B点时对 SKIPIF 1 < 0 圆弧的压力恰好为零,到C点时对圆弧轨道的压力大小为 SKIPIF 1 < 0 ,重力加速度大小为g,求:
    (1)滑块运动到B点时的速度多大;
    (2)滑块在 SKIPIF 1 < 0 段圆弧和在 SKIPIF 1 < 0 段圆弧上克服摩擦力做的功分别为多少;
    (3)若滑块与地面碰撞一瞬间,竖直方向速度减为零,水平方向速度不变,滑块与地面间的动摩擦因数为0.5,则滑块停下时离C点的水平距离为多少。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)到B点时对 SKIPIF 1 < 0 圆弧的压力恰好为零,则向心力完全由重力的分力提供,根据牛顿第二定律
    SKIPIF 1 < 0
    得滑块运动到B点时的速度
    SKIPIF 1 < 0
    (2)在 SKIPIF 1 < 0 段圆弧,根据动能定理
    SKIPIF 1 < 0
    克服摩擦力做的功
    SKIPIF 1 < 0
    到C点时对圆弧轨道的压力大小为 SKIPIF 1 < 0 ,根据牛顿第三定律,滑块受到的支持力
    SKIPIF 1 < 0
    根据牛顿第二定律
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    根据动能定理
    SKIPIF 1 < 0
    克服摩擦力做的功
    SKIPIF 1 < 0
    (3)根据
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    在地面滑行时,加速度大小
    SKIPIF 1 < 0
    滑行距离
    SKIPIF 1 < 0
    所以滑块停下时离C点的水平距离为
    SKIPIF 1 < 0
    【题型二】 动力学三大观点解决传送带问题
    【典例1】(2024·湖南邵阳·二模)某工厂利用配重物体通过轻质绳及光滑定滑轮协助传送带运煤,如图所示,倾角为θ=30°的传送带以v1=5m/s的速度顺时针转动,配重物体B的质量mB=300kg,离地高度为h=9m。现将质量mA=200kg的装煤麻袋A从传送带底端(与地面等高)无初速度释放,当B落地瞬间绳子断裂,最终A恰好能到达传送带顶端,传送带与麻袋接触面间动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 (传送带长度L大于9m)。g取10m/s2。求:
    (1)释放后瞬间B的加速度大小a1;
    (2)该过程中B对A所做的功W;
    (3)传送带长度L。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)A无初速度释放后瞬间,对A、B两物体分析,由牛顿第二定律可得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    代入数据联立解得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    (2)A从静止加速到5m/s,发生的位移为
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    A与传送带共速后,由于
    SKIPIF 1 < 0
    A继续加速,对A、B物体分析,可得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    代入数据联立解得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    所以
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (3)设物体B落地时速度大小为v2,则有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    B落地后,A向上做匀减速运动的加速度大小为a3,有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    物体A从速度为v2减速到v1,发生的位移为
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    A减速到v1后,继续向上做匀减速运动的加速度大小为a4,有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    从v1刚好到达顶端速度是零时,发生的位移为
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    则有传送带的长度
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    【典例2】(2024·辽宁抚顺·三模)一水平传送带以 SKIPIF 1 < 0 的速度顺时针匀速转动。将物块A轻轻放到传送带左端,物块A和传送带之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 。传送带紧挨着右侧水平地面,地面左侧O点放一物块B,物块B与水平面间的动摩擦因数为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 随物体到O点的距离x按图所示规律变化,传送带水平部分长 SKIPIF 1 < 0 ,物块A运动到水平地面上和B发生弹性碰撞,碰后B向右运动挤压弹簧,B向右运动的最大距离为 SKIPIF 1 < 0 ,物块A、B的大小可忽略,质量均为 SKIPIF 1 < 0 。g取 SKIPIF 1 < 0 。求:
    (1)A碰B前的瞬间A物块的速度;
    (2)A碰B后B物块的速度;
    (3)弹簧的最大弹性势能。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)设物块能加速到和传送带速度相等,则加速过程根据牛顿第二定律
    SKIPIF 1 < 0
    设加速过程物块的位移为x则
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    假设成立,A碰B前速度为 SKIPIF 1 < 0 。
    (2)A、B碰撞过程由动量守恒和能量守恒得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    (3)AB碰撞后到弹簧弹性势能最大的过程摩擦生热
    SKIPIF 1 < 0
    由图知B运动 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,摩擦力对物块做的功
    SKIPIF 1 < 0
    根据能量守恒得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    1.(2024·云南昆明·三模)如图所示,长 SKIPIF 1 < 0 的水平传送带顺时针以速度 SKIPIF 1 < 0 匀速转动,可以视作质点且质量 SKIPIF 1 < 0 的物块A和物块B通过足够长的轻质细线相连(细线跨过光滑定滑轮)。t=0时刻A物块从水平传送带最左端静止释放, SKIPIF 1 < 0 时刻一质量为 SKIPIF 1 < 0 的子弹以初速度 SKIPIF 1 < 0 从右向左正对射入物块A并且穿出,穿出速度为 SKIPIF 1 < 0 ,之后每隔 SKIPIF 1 < 0 就有一颗相同的子弹以相同的速度射入物块A并穿出,子弹射穿物块A时间极短且每次射入点均有细微不同。运动过程中细线OA始终保持水平,细线OB始终保持竖直,且物块B始终没有碰到地面,轻质细线始终未断裂。已知物块A与水平传送带之间动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ,重力加速度大小g取 SKIPIF 1 < 0 ,求:
    (1)从静止释放物块A开始到物块A的速度与传送带速度相同所需的时间;
    (2)第一颗子弹射穿物块A后瞬间,物块A的速度大小;
    (3)物块A第一次运动到传送带右端所需时间。
    【答案】(1)0.5s;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3)7.5s
    【详解】(1)根据题意,物块A刚放上时,对B受力分析
    SKIPIF 1 < 0
    对A受力分析
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    到达共速的时间
    SKIPIF 1 < 0
    (2)共速后,对B受力分析
    SKIPIF 1 < 0
    对A受力分析
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    子弹射入前物块的速度
    SKIPIF 1 < 0
    子弹射入,物块A、B、子弹系统动量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (3)根据题意,结合上述分析可知, SKIPIF 1 < 0 内
    SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 内
    SKIPIF 1 < 0
    子弹射入后到下一次子弹射入过程中,物块A与传送带共速的时间为
    SKIPIF 1 < 0
    到下一次子弹射入前,物块A与传送带共速后的运动时间为
    SKIPIF 1 < 0
    物块A运动的距离为
    SKIPIF 1 < 0
    综上所述,相邻两次子弹射入间隔内,物块A向前运动的距离相等,则有物块A第一次运动到传送带右端所需时间
    SKIPIF 1 < 0
    2.(2024·浙江温州·二模)一游戏装置竖直截面如图所示,该装置由倾角 SKIPIF 1 < 0 的固定斜面CD、水平传送带EF、粗糙水平轨道FG、光滑圆弧轨道GPQ、及固定在Q处的弹性挡板组成。斜面CD高度 SKIPIF 1 < 0 ,传送带EF与轨道FG离地面高度均为h,两者长度分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,OG、OP分别为圆弧轨道的竖直与水平半径,半径 SKIPIF 1 < 0 ,圆弧PQ所对应的圆心角 SKIPIF 1 < 0 ,轨道各处平滑连接。现将质量 SKIPIF 1 < 0 的滑块(可视为质点)从斜面底端的弹射器弹出,沿斜面从D点离开时速度大小 SKIPIF 1 < 0 ,恰好无碰撞从E点沿水平方向滑上传送带。当传送带以 SKIPIF 1 < 0 的速度顺时针转动,滑块恰好能滑至P点。已知滑块与传送带间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ,滑块与挡板碰撞后原速率反向弹回,不计空气阻力。 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,求:
    (1)高度h;
    (2)滑块与水平轨道FG间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ;
    (3)滑块最终静止时离G点的距离x;
    (4)若传送带速度大小可调,要使滑块与挡板仅碰一次,且始终不脱离轨道,则传送带速度大小v的范围。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 ;(4) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)滑块从D到E做斜抛运动,E点为最高点,分解 SKIPIF 1 < 0 ,竖直方向
    SKIPIF 1 < 0
    水平方向
    SKIPIF 1 < 0
    竖直位移为y,则 SKIPIF 1 < 0 ,解得
    SKIPIF 1 < 0
    所以
    SKIPIF 1 < 0
    (2)滑块以 SKIPIF 1 < 0 滑上传送带,假设能被加速到 SKIPIF 1 < 0 ,则
    SKIPIF 1 < 0
    成立。故滑块离开F点的速度
    SKIPIF 1 < 0
    从F到P由动能定理得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (3)由分析可知,物块从P返回后向左进入传送带,又被传送带原速率带回,设物块从P返回后,在FG之间滑行的总路程为s,则
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    所以,滑块停止时离G点
    SKIPIF 1 < 0
    (4)设传送带速度为 SKIPIF 1 < 0 时,滑块恰能到Q点,在Q点满足
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    从F到Q由动能定理得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    设传送带速度为 SKIPIF 1 < 0 时,滑块撞挡板后恰能重新返回到P点,由动能定理得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    若滑块被传送带一直加速,则
    SKIPIF 1 < 0
    可得
    SKIPIF 1 < 0
    所以,传送带可调节的速度范围为
    SKIPIF 1 < 0
    【题型三】 动力学三大观点解决滑块板块问题
    【典例1】(2024·山西·一模)连续碰撞检测是一项重要的研究性实验,其模型如图所示:光滑水平面上,质量为 SKIPIF 1 < 0 的小物块A,叠放在质量为 SKIPIF 1 < 0 、足够长的木板B上,其右侧静置着3个质量均为 SKIPIF 1 < 0 的小物块 SKIPIF 1 < 0 。A与B上表面间的动摩擦因数为 SKIPIF 1 < 0 。 SKIPIF 1 < 0 时,A以 SKIPIF 1 < 0 的初速度在B的上表面水平向右滑行,当A与B共速时B恰好与C相碰。此后,每当A、B再次共速时,B又恰好与C发生碰撞直到它们不再相碰为止。已知重力加速度为 SKIPIF 1 < 0 ,所有碰撞均为时间极短的弹性碰撞,求:
    (1) SKIPIF 1 < 0 时,B(右端)与C的距离;
    (2)B与C发生第1、2次碰撞间,B(右端)与C的最大距离。
    (3)C的最终速度大小。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)由于地面光滑,A、B系统动量守恒,根据动量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    解得共速时的速度
    SKIPIF 1 < 0
    对B从释放到第一次与A共速过程,用动能定理对B分析有
    SKIPIF 1 < 0
    解得 SKIPIF 1 < 0 时,B(右端)与C的距离为
    SKIPIF 1 < 0
    (2)B与C发生第1次弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    A、B第二次达到相同速度,根据动量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    对B分析有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    由于C小物块与D小物块质量相等且发生弹性碰撞,碰撞后速度发生交换,C小物块碰后静止,D小物块速度为 SKIPIF 1 < 0 。A、B发生相对运动过程中的加速度大小分别为
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    从C第一次被碰后,直到C碰D,历时为
    SKIPIF 1 < 0
    B的速度反向减速到0,历时为
    SKIPIF 1 < 0
    可知
    SKIPIF 1 < 0
    表明B的速度减小到0时,B距C最远,最远距离为
    SKIPIF 1 < 0
    (3)B与C发生第2次弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    依次类推
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    由于小物块C后放着D、E物体,B与C会发生第3次弹性碰撞,碰撞后
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    由于
    SKIPIF 1 < 0
    可知B与C不发生第4次弹性碰撞,故C的最终速度大小为
    SKIPIF 1 < 0
    【典例2】(2024·新疆·一模)如图(a)所示,将长为 SKIPIF 1 < 0 的粗糙木板 SKIPIF 1 < 0 与水平地面成 SKIPIF 1 < 0 角固定放置,将小物块 SKIPIF 1 < 0 从木板 SKIPIF 1 < 0 顶端由静止释放, SKIPIF 1 < 0 与底端挡板 SKIPIF 1 < 0 碰撞后,恰好能回到木板 SKIPIF 1 < 0 的中点。之后将水板 SKIPIF 1 < 0 放置在光滑水平地面上,并在木板 SKIPIF 1 < 0 中点放置与 SKIPIF 1 < 0 完全相同的小物块 SKIPIF 1 < 0 ,如图(b)所示,物块 SKIPIF 1 < 0 以 SKIPIF 1 < 0 的初速度滑上木板,并能够恰好不从木板 SKIPIF 1 < 0 的左端掉落。已知 SKIPIF 1 < 0 质量相同,以上过程中所有碰撞时间极短且均为弹性碰撞。 SKIPIF 1 < 0 ,重力加速度 SKIPIF 1 < 0 ,求:
    (1) SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 之间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ;
    (2) SKIPIF 1 < 0 的大小;
    (3)若 SKIPIF 1 < 0 以 SKIPIF 1 < 0 的初速度滑上木板 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 物块均能从木板 SKIPIF 1 < 0 左端掉落,则 SKIPIF 1 < 0 的大小应满足什么条件。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)设 SKIPIF 1 < 0 质量均为 SKIPIF 1 < 0 。从 SKIPIF 1 < 0 释放到返回 SKIPIF 1 < 0 中点,能量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (2) SKIPIF 1 < 0 恰好不从左端掉下的条件是: SKIPIF 1 < 0 运动到木板 SKIPIF 1 < 0 左端时,恰好 SKIPIF 1 < 0 共速
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0 滑上木板减速, SKIPIF 1 < 0 一起加速; SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 弹性碰撞交换速度, SKIPIF 1 < 0 减速, SKIPIF 1 < 0 相对静止,以相同初速度加速; SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 弹性碰撞交换速度后, SKIPIF 1 < 0 以相同的初速度和加速度相对于 SKIPIF 1 < 0 向左运动,故当 SKIPIF 1 < 0 滑到 SKIPIF 1 < 0 的左端时, SKIPIF 1 < 0 滑到 SKIPIF 1 < 0 的中点,由能量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (3)当 SKIPIF 1 < 0 滑到 SKIPIF 1 < 0 的左端时, SKIPIF 1 < 0 滑到 SKIPIF 1 < 0 的中点,此时 SKIPIF 1 < 0 的速度为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的速度为 SKIPIF 1 < 0 。对整个系统动量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    对整个系统能量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    之后若 SKIPIF 1 < 0 恰好从 SKIPIF 1 < 0 左端掉落,此时 SKIPIF 1 < 0 共速,设速度大小为 SKIPIF 1 < 0 。 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 动量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 系统能量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    故要使 SKIPIF 1 < 0 物块均能从木板 SKIPIF 1 < 0 左端掉落,则 SKIPIF 1 < 0 的大小应满足
    SKIPIF 1 < 0
    【典例3】(2024·山东枣庄·一模)如图所示,水平地面上P点左侧粗糙、右侧光滑,物块A静止放置在木板B上。物块A、木板B的质量分别为2m、m,A、B之间的动摩擦因数为2μ,木板B与地面之间的动摩擦因数为μ。P点右侧足够远处有N个( SKIPIF 1 < 0 )质量均为3m的光滑小球向右沿直线紧密排列,球的直径等于木板的厚度。用带有橡胶指套的手指作用在物块A的上表面并以某一恒定速度向右运动,手指对物块A施加的压力大小为mg,运动时间 SKIPIF 1 < 0 后手指立即撤离。手指作用过程中,物块A上表面留下的指痕长度恰好等于物块A在木板B上滑过距离的 SKIPIF 1 < 0 。手指撤离后经过时间 SKIPIF 1 < 0 ,木板B右端刚好抵达P点,且A、B速度恰好相等。木板B完全通过P点的速度为其右端刚到P点时速度的 SKIPIF 1 < 0 。已知物块A始终未脱离木板B,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,所有碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间忽略不计,重力加速度为g。求:
    (1)木板B右端刚好到达P点时的速度;
    (2)橡胶指套与A上表面间的动摩擦因数μ';
    (3)木板B第一次与球碰撞到第二次与球碰撞的时间间隔;
    (4)从物块A开始运动到木板B与最后一个静止小球刚好相碰时的过程中,A、B之间因摩擦产生的热量。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 ;(4) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)由题意可得,手指作用期间,AB发生相对滑动,B相对地面向右加速运动,对B有
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    撤去手指后,B仍然向右加速运动,对B
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    此时AB的速度为
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (2)撤去手指后,A向右减速,对A
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    撤去手指瞬间,A的速度
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    手指作用时,对A有
    SKIPIF 1 < 0
    假设手指作用时先与A相对滑动,设经t手指和A达到共速,随后保持相对静止,则指套在A上留下的指痕长度为
    SKIPIF 1 < 0
    滑块A在木板B上表面上滑动的距离为
    SKIPIF 1 < 0
    依题意
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    手指作用时,A的加速度
    SKIPIF 1 < 0
    联立解得
    SKIPIF 1 < 0
    (3)设木板B完全通过P点时的速度v0,由题意可知
    SKIPIF 1 < 0
    随后木板B匀速运动,并与小球相碰,根据牛顿摆原理可得最左侧小球不动,最右侧小球被弹出,根据动量守恒和机械能守恒可知
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    碰撞后木板B速度方向向左,设AB共速时速度为v1,根据系统动量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    则碰后木板B先匀减速再反向匀加速,再次碰撞,设加速度为a,所需时间为t1,对木板B根据
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (4)手指作用期间,AB摩擦生热
    SKIPIF 1 < 0
    撤去手指到木板B到达P点之前,物块A相对木板的位移
    SKIPIF 1 < 0
    AB摩擦生热为
    SKIPIF 1 < 0
    木板B第一次与球碰撞到第二次与球碰撞的过程中,物块A相对木板B位移为
    SKIPIF 1 < 0
    第二次碰撞的速度为第一次碰撞速度的一半,则第二次碰撞到第三次碰撞过程中,物块A相对木板B位移为
    SKIPIF 1 < 0
    则碰撞阶段,AB摩擦生热为
    SKIPIF 1 < 0
    从木块A开始运动到所有小球都运动起来,AB之间的摩擦产生的热量
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    1.(2024·贵州·一模)如图,光滑的四分之一圆弧轨道竖直固定在光滑水平面上,圆心在O点,半径 SKIPIF 1 < 0 ,厚度相同、材质相同、质量均为 SKIPIF 1 < 0 的木板P、Q静止在光滑水平面上,两者相互接触但没有粘接,木板Q的右端固定有轻质挡板D,圆弧轨道的末端与木板P的上表面相切于木板P的左端,滑块B、C分别放置在木板P、Q的左端,将滑块A从圆弧轨道的顶端由静止释放,滑块滑至底端时与物块B发生碰撞。已知木板P、Q的长度分别为 SKIPIF 1 < 0 ,滑块A的质量为 SKIPIF 1 < 0 ,滑块B的质量为 SKIPIF 1 < 0 ,滑块C的质量为 SKIPIF 1 < 0 ,块A、B、C与木板间的动摩擦因数分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,有碰撞均为弹性碰撞且时间很短,滑块均可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取 SKIPIF 1 < 0 。
    (1)求滑块A、B碰撞后瞬间,各自的速度大小;
    (2)求滑块A、B和木板P组成的系统因摩擦而产生的热量;
    (3)滑块C是否会从木板Q上滑落?如果不会从木板Q上滑落,最终会与木板Q相对静止在距离挡板D多远的地方?
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(2)12.96J;(3)0.16m
    【详解】(1)设滑块A与物块B碰撞前瞬间的速度大小为v0,对滑块A从圆弧轨道的顶端滑至底端的过程由机械能守恒定律得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    设滑块A、B碰撞后瞬间的速度大小分别为vA、vB,A、B发生弹性碰撞,以向右为正方向,根据动量守恒定律与机械能守恒定律分别得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    联立解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    (2)滑块A、B碰撞后在木板P上分别做匀减速直线运动,设滑块A、B的加速度分别为aA、aB,由牛顿第二定律得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    假设滑块C相对木板P、Q静止,设三者整体的加速度为aP,由牛顿第二定律得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    因滑块C的最大加速度为
    SKIPIF 1 < 0
    故假设成立,可得滑块C与木板P、Q 相对静止一起以加速度aP做匀加速直线运动。设A与P达到共速的时间为t1,共速时的速度为v共,由速度一时间关系得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    A与P达到共速时B的速度为
    SKIPIF 1 < 0
    A与P达到共速的过程,A、B、P三者的位移大小分别为
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
    此过程A相对P的位移大小为
    SKIPIF 1 < 0
    此过程B相对P的位移大小为
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    故A与P达到共速时B恰好运动到P的右端与C发生弹性碰撞,因B、C的质量相等,故碰撞过程两者的速度发生交换,碰撞后瞬间C的速度大小为
    SKIPIF 1 < 0
    B的速度大小为
    SKIPIF 1 < 0
    可知B相对P静止在其右端,A、B、P三者一起做匀速直线运动。滑块C相对木板Q向右运动,木板Q做加速直线运动,P、Q分离。滑块A、B和木板P组成的系统因摩擦而产生的热量为
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    Q=12.96J
    (3)假设滑块C不会从木板Q上滑落,最终C与Q 相对静止一起匀速直线运动的速度为v共1,C相对Q的运动路程为s,最终对C与Q的相对运动过程,以向右为正方向,由动量守恒定律
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    由能量守恒定律和功能关系
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    故滑块C是不会从木板Q 上滑落,最终与木板Q相对静止时与挡板D的距离为
    SKIPIF 1 < 0 。
    2.(2024·湖南·二模)如图所示,粗糙水平桌面EF左侧固定一个光滑圆弧轨道QS,其圆心为O,半径为R=0.75m, SKIPIF 1 < 0 ,S点切线水平,且恰好与放置在桌面上的长木板等高。一小球从P点以初速度 SKIPIF 1 < 0 水平抛出,恰好从Q点沿切线进入圆弧轨道,在圆弧轨道下端S点与放置在长木板左端的小木块发生弹性正碰,碰撞时间极短。已知小球、木块、长木板质量分别为m、3m、2m,重力加速度为 SKIPIF 1 < 0 ,小球与木块都可以视为质点,木板与桌面都足够长,木块与木板间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ,木板与桌面间的动摩擦因数 SKIPIF 1 < 0 ,sin37°=0.6,求:
    (1)小球刚进入圆弧轨道时的速度大小;
    (2)木块与小球碰后瞬间的速度大小;
    (3)木板在桌面上停下来时左端与S点的距离。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)小球恰好从Q点沿切线进入圆弧轨道,分析几何关系知,此时速度与竖直方向夹角为
    SKIPIF 1 < 0
    故小球刚进入圆弧轨道时的速度大小
    SKIPIF 1 < 0
    (2)小球从Q点沿切线进入圆弧轨道运动到圆弧轨道下端S点的过程,由机械能守恒定律得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    在圆弧轨道下端S点与放置在长木板左端的小木块发生弹性正碰,由动量守恒定律得
    SKIPIF 1 < 0
    由机械能守恒定律得
    SKIPIF 1 < 0
    联立解得
    木块与小球碰后瞬间的速度大小
    SKIPIF 1 < 0
    (3) 木块滑上木板后做减速运动,木板加速运动,根据牛顿第二定律,对木块和木板分析
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    木板与桌面都足够长,一直运动到共速,设共速时速度为 SKIPIF 1 < 0 ,则
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    这段时间木板运动的距离为
    SKIPIF 1 < 0
    之后再一起减速到停下,根据牛顿第二定律
    SKIPIF 1 < 0
    根据运动学规律
    SKIPIF 1 < 0
    联立解得
    SKIPIF 1 < 0
    故木板在桌面上停下来时左端与S点的距离为
    SKIPIF 1 < 0
    【题型四】 动力学三大观点解决弹簧问题
    【典例1】(2024·湖南长沙·一模)可利用如图所示装置测量滑块与某些材料间的动摩擦因数。将原长为L的轻质弹簧放置在光滑水平面AB上,一端固定在A点,另一端与滑块P(可视为质点,质量为m)接触但不连接,AB的长度为 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切,C点与圆心O等高,D点在O点的正上方,是半圆轨道的最高点,用滑块P将弹簧压缩至E点(图中未画出),AE的长度为R,静止释放后,滑块P刚好能到达半圆轨道的最高点D;在水平面AB上铺被测材料薄膜,滑块P仍从E点由静止释放,恰能运动到半圆轨道上的F点,O、F连线与OC的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ,重力加速度为g, SKIPIF 1 < 0 。
    (1)求滑块P与被测材料间的动摩擦因数;
    (2)在不撤去被测材料的基础上仅将滑块P换为质量 SKIPIF 1 < 0 的同种材质的滑块Q,滑块Q最终不与弹簧接触,试判断滑块Q由静止释放后能否压缩弹簧2次。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)滑块Q可以压缩弹簧两次
    【详解】(1)滑块P到达半圆轨道最高点D点时,只有滑块P的重力提供向心力,有
    SKIPIF 1 < 0
    滑块P从E点运动到D点的过程,由机械能守恒定律有
    SKIPIF 1 < 0
    水平面AB上铺上被测材料薄膜后,滑块P到达F点时,只有滑块P重力沿半径方向的分力提供向心力有
    SKIPIF 1 < 0
    由能量守恒定律可得
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    联立解得
    SKIPIF 1 < 0
    (2)当换成滑块Q后,假设滑块Q滑不到C处,由能量守恒定律得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    则假设成立,滑块Q第一次释放后没有脱离半圆轨道,由能量守恒定律可得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    若滑块Q下滑后都运动到E点,可知释放后滑块Q可以再运动到E点两次,而实际上,滑块下滑后都只能运动到E点左侧,故释放后滑块Q可以压缩弹簧两次。
    【典例2】(2024·浙江·二模)物理老师自制了一套游戏装置供同学们一起娱乐和研究,其装置可以简化为如图所示的模型。该模型由同一竖直平面内的水平轨道OA、半径为 SKIPIF 1 < 0 的半圆单层轨道ABC、半径为 SKIPIF 1 < 0 的半圆圆管轨道CDE、平台EF和IK、凹槽FGHI组成,且各段各处平滑连接。凹槽里停放着一辆质量为 SKIPIF 1 < 0 的无动力摆渡车Q并紧靠在竖直侧壁FG处,其长度 SKIPIF 1 < 0 且上表面与平台EF、IK平齐。水平面OA的左端通过挡板固定一个弹簧,弹簧右端可以通过压缩弹簧发射能看成质点的不同滑块P,弹簧的弹性势能最大能达到 SKIPIF 1 < 0 。现三位同学小张、小杨、小振分别选择了质量为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的同种材质滑块P参与游戏,游戏成功的标准是通过弹簧发射出去的滑块能停在平台的目标区JK段。已知凹槽GH段足够长,摆渡车与侧壁IH相撞时会立即停止不动,滑块与摆渡车上表面和平台IK段的动摩擦因数都是 SKIPIF 1 < 0 ,其他所有摩擦都不计,IJ段长度 SKIPIF 1 < 0 ,JK段长度 SKIPIF 1 < 0 。问:
    (1)已知小振同学的滑块以最大弹性势能弹出时都不能进入圆管轨道,求小振同学的滑块经过与圆心 SKIPIF 1 < 0 等高的B处时对轨道的最大压力;
    (2)如果小张同学以 SKIPIF 1 < 0 的弹性势能将滑块弹出,请根据计算后判断滑块最终停在何处?
    (3)如果小杨将滑块弹出后滑块最终能成功地停在目标区JK段,则他发射时的弹性势能应满足什么要求?
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)离I点左侧距离0.1m;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)当弹性势能最大弹出时,经过与圆心 SKIPIF 1 < 0 等高的B处时对轨道的压力最大。从弹出到B处,根据动能定理有
    SKIPIF 1 < 0
    经过B处时
    SKIPIF 1 < 0
    由牛顿第三定律可知
    SKIPIF 1 < 0
    联立解得最大压力
    SKIPIF 1 < 0
    方向由 SKIPIF 1 < 0 指向B。
    (2)当 SKIPIF 1 < 0 刚好经过C时
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    假设滑块在C点不脱离轨道,由能量守恒得
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    故滑块在C点不脱离轨道, SKIPIF 1 < 0 从起点到车左端,根据动能定理有
    SKIPIF 1 < 0
    故 SKIPIF 1 < 0 的弹性势能弹出到达车左端的速度
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0 与车共速时,根据动量守恒以及机械能守恒有
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    解得共速时与摆渡车的相对位移
    SKIPIF 1 < 0
    所以,如果小张同学的滑块能滑上摆渡车但又不从摆渡车上掉进凹槽,摆渡车与右端碰后停止,滑块继续向前滑行的距离
    SKIPIF 1 < 0
    故滑块所停位置在离车右端距离
    SKIPIF 1 < 0
    (3)当 SKIPIF 1 < 0 刚好经过C时
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    将 SKIPIF 1 < 0 弹出到平台上,根据动能定理有
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0 与车共速时
    SKIPIF 1 < 0
    由能量守恒
    SKIPIF 1 < 0
    要使得滑块停在目标区
    SKIPIF 1 < 0
    联立上面四式解得
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    故当小杨同学游戏能成功时,弹簧的弹性势能范围为
    SKIPIF 1 < 0
    1.(2024·安徽安庆·二模)如图1所示,质量M = 4kg的长木板放在水平地面上,其右端挡板上固定一劲度系数为k = 200N/m的轻质弹簧,弹簧左端连接物块B,开始弹簧处于原长,物块A位于长木板的左端,A与B的距离L = 0.8m,A、B均可视为质点且与长木板的动摩擦因数均为μ1 = 0.25,给A初速度v0 = 4m/s,A运动一段时间后与B发生碰撞,碰后A的速度为0。已知A的质量m1 = 1kg,B的质量m2 = 2kg,长木板在整个过程中始终保持静止,可认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,已知弹簧的弹性势能表达式 SKIPIF 1 < 0 ,其中x为弹簧的形变量,重力加速度g取10m/s2。求:
    (1)A与B碰撞前瞬间A的速率v1和碰后瞬间B的速率v2;
    (2)长木板与地面间动摩擦因数μ2的最小值;
    (3)如图2所示,把长木板换成相同质量的斜面体,斜面体上表面光滑,斜面倾角θ = 30°,其余条件不变,开始时物块B静止,现让A以v3 = 3m/s的初速度与B发生弹性正碰,斜面体足够长,要使斜面体保持静止,求斜面体与地面间的动摩擦因数μ3至少为多少。
    【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(2)0.5;(3) SKIPIF 1 < 0
    【详解】(1)A向右运动过程中,由动能定理得
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    A与B碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
    SKIPIF 1 < 0
    由题意,碰撞后
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    (2)m2向右运动压缩到弹簧最短时,木板受到最大弹簧弹力向右,m2对木板的摩擦力向右,此时地面对木板的摩擦力最大,设弹簧的最大压缩量为x,由能量守恒定律有
    SKIPIF 1 < 0
    x = 0.15m
    此时弹力
    F弹 = kx = 30N
    木板受到的最大摩擦力
    f = F弹+μ1m2g = 35N
    解得
    SKIPIF 1 < 0
    (3)A与B发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,有
    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0

    SKIPIF 1 < 0
    SKIPIF 1 < 0
    m2运动到最高点时,向下加速度最大,需要摩擦力最大,M与地面压力最小,物块m2到达最高点时M刚好不与地面相对滑动为M与地面动摩擦因数最小时。m2向上运动为 SKIPIF 1 < 0 简谐运动,由简谐运动能量关系
    SKIPIF 1 < 0
    解得
    A = 0.2m
    此时m2的加速度
    SKIPIF 1 < 0 ,方向沿斜面向下
    m1的加速度
    a1 = gsin30° = 5m/s2,,方向沿斜面向下
    对a1、a2正交分解,对整体由牛顿第二定律有
    SKIPIF 1 < 0
    (M+m1+m2)g-FN = m1a1sin30°+m2a2sin30°
    解得
    FN = 47.5N
    所以动摩擦因数最小值为
    SKIPIF 1 < 0 力学三大观点
    对应规律
    表达式
    适用范围
    动力学观点
    牛顿第二定律
    F合=ma
    恒力作用下的匀变速运动(包括匀变速曲线运动),涉及时间与运动细节时,一般选用动力学方法解题
    匀变速直线运动规律
    v=v0+at,x=v0t+ eq \f(1,2)at2
    v2-v eq \\al(2,0)=2ax等
    能量观点
    动能定理
    W合=ΔEk
    求解功、能和位移时,一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题,题目中出现相对位移(摩擦生热)时,优先选用能量守恒定律
    机械能守恒定律
    Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
    功能关系
    WG=-ΔEp等
    能量守恒定律
    E1=E2
    动量观点
    动量定理
    I合=p′-p
    不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题,特别是对于打击类问题、流体连续作用问题,用动量定理求解
    动量守恒定律
    p1+p2=p1′+p2′
    对碰撞、爆炸、反冲、地面光滑的板—块问题,若只涉及初末速度而不涉及力、时间,用动量守恒定律求解
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