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选修3 第三章 热力学定律
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能量守恒定律
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使用次数:140
更新时间:2021-01-20
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1.

如图所示,在光滑的水平面上停放着一辆质量为M=2kg的平板车C,其右端固定挡板上固定一根轻质弹簧,平板车上表面Q点左侧粗糙右侧光滑,且粗糙段长为L=2m,小车的左边紧靠着一个固定在竖直平面内半径为r=5m的四分之一光滑圆形轨道,轨道底端的切线水平且与小车的上表面相平。现有两块完全相同的小木块AB(均可看成质点),质量都为m=1kgB放于小车左端,A从四分之一圆形轨道顶端P点由静止释放,滑行到车上立即与小木块B发生碰撞(碰撞时间极短)碰后两木块粘在一起沿平板车向右滑动,一段时间后与平板车达到相对静止,此时两个木块距Q点距离d=1m,重力加速度为g=10m/s2。求:

(1)木块A滑到圆弧轨道最低点时,木块A对圆形轨道的压力大小;

(2)木块与小车之间的滑动摩擦因数;

(3)若要两木块最终能从小车C左侧滑落,则木块A至少应从P正上方多高地方由静止释放。(忽略空气阻力,弹簧都在弹性限度内)

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题型:解答题
知识点:能量守恒定律
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【答案】

(1)  (2)   (3) 时,;当时,

【解析】

由机械能守恒定律求出A到达最低点时的速度,在最低点应用牛顿第二定律求出支持力,然后由牛顿第三定律求出压力;系统动量守恒,由动量守恒定律并结合能量守恒定律求解;

【详解】

1)木块A下滑过程由动定理得到:

在轨道底端有:

得到:

由牛顿第三定律木块A对轨道的压力为

2AB碰撞时,有:

木块相对平板车达到共同速度,则有:

若木块相对平板车向右运动达到共同速度,则由能量守恒得到:

,得到

若木块相对于平板车向左运动达到共同速度,则由能量守恒得到:

,得到

3AP高度由静止释放,由动能定理得到:

碰撞有:

恰好滑落有:

能量守恒:

时,

时,

【点睛】

本题考查了动量守恒定律与能量守恒定律的应用,分析清楚物体运动过程是解题的关键,应用机械能守恒定律、动量守恒定律与能量守恒定律可以解题,解题时注意正方向的选择。

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 能量守恒定律、第一类永动机 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 能量守恒定律、第一类永动机的定义

能量守恒定律:

1.内容:能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能的总量保持不变
2.能量形式的多样性:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等,可见,在自然界中不同形式的能量与不同形式的运动相对应
3.不同形式的能量间转化:“摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的
4.意义:
①能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法,它比机械能守恒定律更普遍。例如物体在空中下落受到阻力时,物体的机械能不守恒,但包括内能在内的总能量是守恒的。
②能量守恒定律是19世纪自然科学中三大发现之一,也庄严宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。
③能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器,这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来
5.第一类永动机:
不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。
第一类永动机不可能存在,因为它违背了能量守恒定律

◎ 能量守恒定律、第一类永动机的知识扩展
1、能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个转移到别的物体,在转化或转移过程中其总量不变。
2、第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功,这种机器被称为第一类永动机。这种永动机是不可能制造成的,它违背了能量守恒定律。
◎ 能量守恒定律、第一类永动机的教学目标
1、永动机的发展历史。
2、对永动机的反驳。
3、第一类永动机失败的原因。
◎ 能量守恒定律、第一类永动机的考试要求
能力要求:知道
课时要求:15
考试频率:选考
分值比重:2

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