高考物理叠加体模型典例分析
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.
叠加体模型有较多的变化,解题时往往需要进行综合分析,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.
●典例 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=1/2mv02-1/2(m+M)v12
解得:
对右侧子弹射入的过程,由功能原理得:
Q2=f·d2=1/2mv02+1/2(m+M)v12-0
解得:
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.(物理组 陈武)