高考物理常见模型:二、叠加体模型

所属专题:2014年高考考后特别策划  来源:2012届高考黄冈中学物理冲刺讲解、练习题、预测题    要点:高考物理复习资料  
编辑点评: 高考命题以《考试大纲》为依据,考查学生对高中物理知识的掌握情况,体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想.每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性。

叠加体模型在历年的高考中频繁出现,一般需求解它们之间的摩擦力、相对滑动路程、摩擦生热、多次作用后的速度变化等,另外广义的叠加体模型可以有许多变化,涉及的问题更多.如2009年高考天津理综卷第10题、宁夏理综卷第20题、山东理综卷第24题,2008年高考全国理综卷 Ⅰ 的第15题、北京理综卷第24题、江苏物理卷第6题、四川延考区理综卷第25题等.

叠加体模型有较多的变化,解题时往往需要进行综合分析(前面相关例题、练习较多),下列两个典型的情境和结论需要熟记和灵活运用.

1.叠放的长方体物块A、B在光滑的水平面上匀速运动或在光滑的斜面上自由释放后变速运动的过程中(如图9-9所示),A、B之间无摩擦力作用.    

                                          

2.如图9-10所示,一对滑动摩擦力做的总功一定为负值,其绝对值等于摩擦力乘以相对滑动的总路程或等于摩擦产生的热量,与单个物体的位移无关,即Q摩=f·s相.

                           图9-10

●例3 质量为M的均匀木块静止在光滑的水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同的步枪和子弹的射击手.首先左侧的射击手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d1,然后右侧的射击手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d2,如图9-11所示.设子弹均未射穿木块,且两子弹与木块之间的作用力大小均相同.当两颗子弹均相对木块静止时,下列说法正确的是(注:属于选修3-5模块)(  )
 

  A.最终木块静止,d1=d2

  B.最终木块向右运动,d1<d2

  C.最终木块静止,d1<d2

  D.最终木块静止,d1>d2

【解析】木块和射出后的左右两子弹组成的系统水平方向不受外力作用,设子弹的质量为m,由动量守恒定律得:
mv0-mv0=(M+2m)v
解得:v=0,即最终木块静止
设左侧子弹射入木块后的共同速度为v1,有:
mv0=(m+M)v1
Q1=f·d1=mv02-(m+M)v12
解得:d1=
对右侧子弹射入的过程,由功能原理得:
Q2=f·d2=mv02+(m+M)v12-0
解得:d2=
即d1<d2.
[答案] C
【点评】摩擦生热公式可称之为“功能关系”或“功能原理”的公式,但不能称之为“动能定理”的公式,它是由动能定理的关系式推导得出的二级结论.

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