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高三物理二模考試主要考察的是高三學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握情況,包括力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等方面的知識(shí)。因此,在復(fù)習(xí)備考時(shí),需要認(rèn)真復(fù)習(xí)課本知識(shí),加強(qiáng)練習(xí),查漏補(bǔ)缺,同時(shí)注重解題技巧和能力的培養(yǎng)。
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題目:
一質(zhì)量為 m 的小球,從距地面高為 H 的位置沿光滑斜面由靜止開始下滑,到達(dá)底端時(shí)與擋板 P 發(fā)生碰撞,碰撞后小球返回高度為 h 的位置。已知斜面傾角為 θ,求:
(1)小球第一次與擋板碰撞前的速度;
(2)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功。
答案:
(1)小球第一次與擋板碰撞前的速度為 v = 2gHsinθ
(2)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功為 W = 2mg(H - h)cosθ
解析:
(1)小球從距地面高為 H 的位置沿光滑斜面由靜止開始下滑,到達(dá)底端時(shí)與擋板 P 發(fā)生碰撞,碰撞后小球返回高度為 h 的位置。根據(jù)機(jī)械能守恒定律,小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中,機(jī)械能守恒,即初始動(dòng)能等于最終動(dòng)能。
初始動(dòng)能:E_{k1} = 0
最終動(dòng)能:E_{k2} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{mgH}{sin\theta}
所以小球第一次與擋板碰撞前的速度為 v = \sqrt{\frac{2mgH}{sin\theta}}
(2)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)過程中,除了重力做功外,還有摩擦力做功。根據(jù)動(dòng)能定理,合外力做的功等于動(dòng)能的變化量。
合外力做的功:W_{合} = E_{k2} - E_{k1} = \frac{mgH}{sin\theta} - 0
摩擦力做的功:W_{f} = - \frac{mgcos\theta(H - h)}{sin\theta}
所以小球在斜面上運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功為 W = W_{合} + W_{f} = 2mg(H - h)cosθ
總結(jié):本題考查了機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的應(yīng)用,需要掌握機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式和動(dòng)能定理的表達(dá)式才能正確求解。同時(shí)要注意摩擦力做功與路徑有關(guān),不能簡單地根據(jù)位移來計(jì)算摩擦力做功。