2019高考物理一轮复习课时跟踪检测：(二十一) 功能关系 能量守恒定律(卷Ⅱ) Word版含解析

0－v2

木板的位移:x2＝

2a2又:x1－x2＝L

联立方程,代入数据得:v＝4 m/s 设力F作用的时间为t,则:v＝a0t v

所以:t＝＝4 s。

a0

(3)在拉力F的作用下木板的位移: 11

x0＝a0t2＝×1×42 m＝8 m

22撤去拉力后木板的位移: 0－v20－42x2＝＝ m＝3.2 m

2a22×?－2.5?

整个的过程中产生的热量为木板受到的地面的摩擦力与木板位移的乘积加上物块受到的摩擦力与物块相对于木板的位移的乘积,即:

Q＝f2(x2＋x0)＋f1(x1－x2)＝6×(3.2＋8)J＋1×4.8 J＝72 J。 答案:(1)1 m/s2 (2)4 s (3)72 J

★12.如图所示,传送带Ⅰ与水平面夹角为30°,传送带Ⅱ与水平面夹角为37°,两传送带与一小段光滑的水平面BC平滑连接。两传送带均顺时针匀速率运行。现将装有货物的箱子轻放至传送带Ⅰ的A点,运送到水平面上后,工作人员将箱子内的货物取下,箱子速度不变继续运动到传送带Ⅱ上,传送带Ⅱ的D点与高处平台相切。已知箱子的质量M＝1 kg,货物的质量m＝3 kg,传送带Ⅰ的速度v1＝8 m/s,AB长L1

＝15 m,与箱子间的动摩擦因数为μ1＝

3

。传送带Ⅱ的速度v2＝4 2

m/s,CD长L2＝8 m,由于水平面BC上不小心撒上水,致使箱子与传送带Ⅱ间的动摩擦因数变为μ2＝0.5,取重力加速度g＝10 m/s2。

(1)求装着货物的箱子在传送带Ⅰ上运动的时间；

(2)计算说明,箱子能否运送到高处平台上？并求在传送带Ⅱ上箱子向上运动的过程中产生的内能(已知sin 37°＝0.6,cos 37°＝0.8)。

解析:(1)在传送带Ⅰ上,根据牛顿第二定律: μ1(M＋m)gcos 30°－(M＋m)gsin 30°＝(M＋m)a 代入数据解得:a＝2.5 m/s2 根据运动学公式:v12＝2as 整理可以得到:s＝12.8 m＜15 m 则知箱子与传送带共速后做匀速运动 根据速度公式:v1＝at1 则:t1＝3.2 s

与传送带一起匀速运动:L1－s＝v1t2 则:t2＝0.275 s

故总时间为t＝t1＋t2＝3.475 s。

(2)在传送带Ⅱ上箱子先向上做匀减速运动,根据牛顿第二定律:

Mgsin 37°＋μ2Mgcos 37°＝Ma1, 整理可以得到:a1＝10 m/s2。

根据运动学公式:v22－v12＝－2a1s箱1； 解得s箱1＝2.4 m

当达到传送带速度时,由于Mgsin 37°＞μ2Mgcos 37°, 所以箱子继续减速运动

则根据牛顿第二定律:Mgsin 37°－μ2Mgcos 37°＝Ma2； 整理可以得到:a2＝2 m/s2

根据运动学公式:0－v22＝－2a2s箱2 所以:s箱2＝4 m

由于s箱1＋s箱2＝6.4 m＜8 m, 所以箱子不能运送到高处平台上

v2－v14－8第一段减速时间:t减1＝＝ s＝0.4 s

－a1－10此过程中传送带的位移大小 s减1＝v2t减1＝4×0.4 m＝1.6 m

两者相对位移Δs1＝s箱1－s减1＝2.4 m－1.6 m＝0.8 m 产生的热量为:Q1＝μ2Mgcos 37°·Δs1 解得Q1＝3.2 J

0－v2－4

第二阶段:t减2＝＝ s＝2 s

－a2－2

此过程中传送带的位移大小s减2＝v2t减2＝4×2 m＝8 m 两者相对位移Δs2＝s减2－s箱2＝8 m－4 m＝4 m 产生的热量为:Q2＝μ2Mgcos 37°·Δs2 解得Q2＝16 J

故总的热量为:Q＝Q1＋Q2＝19.2 J。 答案:(1)3.475 s (2)见解析