模型06牛頓定律(2)-備戰(zhàn)2023年高考案頭必備模型+典例+方法+練習(xí)(解析版)_第1頁(yè)
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1、模型06牛頓定律(2)備戰(zhàn)2023年高考案頭必備模型+典例+方法+練習(xí)目 錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 板塊模型2 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 水平面上的板塊模型3 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 斜面上的板塊模型6 HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 傳送帶模型10 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 水平傳送

2、帶模型11題型1物塊輕放在勻速運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上11題型2物塊以初速度如沖上勻速水平傳送帶13題型3物塊輕放在勻加速啟動(dòng)的水平傳送帶上17 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 傾斜傳送帶19 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 臨界極值22對(duì) B 成=Mgcos30 + ?gsin3(r-4(M + ?)g8s3。rsm/s(沿斜面向下) m假設(shè)A與木板到達(dá)共同速度I,”時(shí),A還沒有壓縮彈簧且木板還沒有到達(dá)底端,那么有:解得人=3m/s,乙=0.4s位移為 xA = / = 1.4m , xB =

3、/)= 0.6m22假設(shè)成立,故Ar = XA-XB=0.8m(3)木板停下,此后A做勻減速到與彈簧接觸,然后A壓縮彈簧至最短,設(shè)接觸彈簧時(shí)A的速度為孫 有一左小化一%一加0 =年一4得匕=2m/s設(shè)彈簧最大壓縮量為樂”,A從開始?jí)嚎s彈簧到剛好回到原長(zhǎng)過程有Q = 2Mgxm cos 30 = ; Mu:2得Q = 6J, %=百111A從開始?jí)嚎s彈簧到彈簧最短過程有4m =sin 30 -10 = 5J傳送帶模型【模型+方法】“傳送帶模型”問題的分析思路關(guān)注狀態(tài)初末位置V零相同分析受力判定運(yùn)動(dòng)摩擦方向最是關(guān)鍵速度相等摩擦突變運(yùn)動(dòng)分段極值出現(xiàn)水平傳送速度相同以后平衡傾斜傳送摩擦因數(shù)傾角正切 比

4、擬大小 大靜小動(dòng)水平傳送帶模型【方法】解答傳送帶問題應(yīng)注意的3點(diǎn)(1)水平傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)情況取決于物體的受力情況,即物體所受摩擦力的情況; 傾斜傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)情況取決于所受摩擦力與重力沿斜面的分力情況。(2)傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)情況可按以下思路判定:相對(duì)運(yùn)動(dòng)一摩擦力方向一加速度方 向一速度變化情況一共速,并且明確摩擦力發(fā)生突變的時(shí)刻是口粉=傳。(3)傾斜傳送帶問題一定要比擬斜面傾角與動(dòng)摩擦因數(shù)的大小關(guān)系。題型1物塊輕放在勻速運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上【方法】分析傳送帶問題的三步驟(1)初始時(shí)刻,根據(jù)將、I,帶的關(guān)系,確定物體的受力情況,進(jìn)而確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。(2)根據(jù)臨界條件V物=心;確定臨界

5、狀態(tài)的情況,判斷之后的運(yùn)動(dòng)形式。(3)運(yùn)用相應(yīng)規(guī)律,進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。方法突破加速,假設(shè)那么物塊速度與傳送帶速度相等后,滑動(dòng)摩擦力立即變?yōu)榱?,剩?的路程物塊靠慣性與傳送帶相對(duì)靜止勻速運(yùn)動(dòng)題型簡(jiǎn)述“輕放”的含義是指物塊的初速度為零,傳送帶較短時(shí)物塊可能一直加速,傳送帶較長(zhǎng)時(shí)物塊可能先加速后勻速方法突破(1)求解物塊的加速度,。一等一4g根據(jù)求解物塊加速過程的時(shí)間(3)根據(jù)求解物塊加速過程的位移(4)將加速過程的位移不與傳送帶的長(zhǎng)度L進(jìn)行比擬,假設(shè)應(yīng)L說明物塊一直注意物塊的位移X、速度以加速度都應(yīng)以地面為參考系,并注意區(qū)分 對(duì)地位移和相對(duì)位移【典例】(多項(xiàng)選擇)如下圖,傳送帶的水平局部長(zhǎng)為L(zhǎng),運(yùn)動(dòng)速

6、率恒為v,在其左端無初 速度放上木塊,假設(shè)木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,那么木塊從左到右的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能是 ()【答案】ACD【解析】木塊的加速度大小為。=蹲,假設(shè)木塊一直做勻加速運(yùn)動(dòng),那么有=沙卬2,得, =侍,C正確;假設(shè)木塊到達(dá)傳送帶另一端時(shí),速度恰好等于%那么有上=不,=夕,得, =斗,D正確;假設(shè)木塊先勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間小位移為x,再勻速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間會(huì),位移 V為 Lx,那么有 =8/1.2用=7,vt2=L-x,得,=,1+/2=+,A 正確?!久麕燑c(diǎn)撥】此題不少同學(xué)出現(xiàn)漏選D項(xiàng)現(xiàn)象,木塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng),會(huì)出現(xiàn)這樣一 種可能性:木塊在傳送帶上一直加速,但恰好在尾端到達(dá)與傳送帶共速。解

7、答這種題型的關(guān) 鍵是分析木塊的運(yùn)動(dòng),把所有可能的運(yùn)動(dòng)情況分門別類地列舉出來,然后一一求解?!揪毩?xí)】(多項(xiàng)選擇)如圖甲為應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站的平安檢查儀,用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安 全檢查。其傳送裝置可簡(jiǎn)化為如圖乙的模型,緊繃的傳送帶始終保持片1 m/s的恒定速率 運(yùn)行。旅客把行李無初速度地放在4處,設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,力、B 間的距離=2 m, g取10 m/s2o假設(shè)乘客把行李放到傳送帶的同時(shí)也以v= m/s的恒定速率平行于傳送帶運(yùn)動(dòng)到處取行李,貝iJ()甲乙A.乘客與行李同時(shí)到達(dá)“處B.乘客提前0.5 s到達(dá)6處C.行李提前0.5 s到達(dá)處D.假設(shè)傳送帶速度足夠大,行李最快也

8、要2 s才能到達(dá)8處【答案】BD【解析】行李放在傳送帶上,傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng), 隨后行李乂以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。加速度為a= Pg=m/s2,歷時(shí)公=:=1/I V.1 s到達(dá)共同速度,位移X=-t=0. 5 m,此后行李勻速運(yùn)動(dòng)ti=-=1. 5 s到達(dá)B,共 2v用2. 5 s;乘客到達(dá)8,歷時(shí)t=2s, B正確;假設(shè)傳送帶速度足夠大,行李一直加速運(yùn)動(dòng),題型2物塊以初速度小沖上勻速水平傳送帶【方法】題型題型簡(jiǎn)述當(dāng)物塊以初速度+沖上勻速水平傳送帶上時(shí),可分為兩種情形:論的方向與傳送帶速度/的方向相同或者相反。每種情形的具體運(yùn)動(dòng)情況要根據(jù)受力來判斷

9、方法突破(1)假設(shè)物塊的初速度外的方向與傳送帶的速度/的方向相同時(shí)(如圖甲所示),又會(huì)出現(xiàn)以下三種可能:v0v0甲乙的/時(shí),假設(shè)傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等或恰好相等,題型簡(jiǎn)述當(dāng)物塊以初速度+沖上勻速水平傳送帶上時(shí),可分為兩種情形:論的方向與傳送帶速度/的方向相同或者相反。每種情形的具體運(yùn)動(dòng)情況要根據(jù)受力來判斷方法突破(1)假設(shè)物塊的初速度外的方向與傳送帶的速度/的方向相同時(shí)(如圖甲所示),題型簡(jiǎn)述當(dāng)物塊以初速度+沖上勻速水平傳送帶上時(shí),可分為兩種情形:論的方向與傳送帶速度/的方向相同或者相反。每種情形的具體運(yùn)動(dòng)情況要根據(jù)受力來判斷方法突破(1)假設(shè)物塊的初速度外的方向與傳送帶

10、的速度/的方向相同時(shí)(如圖甲所示),又會(huì)出現(xiàn)以下三種可能:v0v0甲乙的/時(shí),假設(shè)傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等或恰好相等,水/時(shí),假設(shè)傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等或恰好相等, 那么一直加速,假設(shè)傳送帶較長(zhǎng),物塊未到達(dá)另一端時(shí)二者速度已相等,那么先加速后 勻速的=/時(shí),物塊在傳送帶上做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)假設(shè)物塊的初速度外的方向與傳送帶的速度y的方向相反時(shí)(如圖乙所示), 又會(huì)出現(xiàn)以下兩種可能:假設(shè)傳送帶較短時(shí),物塊一直減速到達(dá)另一端離開假設(shè)傳送帶較長(zhǎng)時(shí),物塊速度減小到零后還要被傳送帶傳回右端。假設(shè)的匕 返回時(shí)物塊速度為匕假設(shè)冰匕返I可時(shí)物塊速度為兩【典例】(202

11、0年全國(guó)III卷)如圖,相距乙=11.5m的兩平臺(tái)位于同一水平面內(nèi),二者 之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng),其速度的大小I,可以由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)定。 質(zhì)量?=10 kg的載物箱(可視為質(zhì)點(diǎn)),以初速度=5.0 m/s自左側(cè)平臺(tái)滑上傳送帶。載物 箱與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)產(chǎn)0.10,重力加速度取g =10m/s2。(1)假設(shè)v=4.0m/s,求載物箱通過傳送帶所需的時(shí)間;(2)求載物箱到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)所能到達(dá)的最大速度和最小速度;13(3)假設(shè)v=6.0m/s,載物箱滑上傳送帶/=s后,傳送帶速度突然變?yōu)榱?。求載物箱從 12左側(cè)平臺(tái)向右側(cè)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的過程中,傳送帶對(duì)它的沖量。 匚 左側(cè)平分媼側(cè)

12、1臺(tái)傳送帶u【答案】2.75s; V1 =V2m/s, v2 =4/2m/s : (3)0【解析】(1)傳送帶的速度為。= 4.0m/s時(shí),載物箱在傳送帶上先做勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)其加速度為a,由牛頓第二定律有:設(shè)載物箱滑上傳送帶后勻減速運(yùn)動(dòng)的距離為川,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有/一片二-2奴1聯(lián)立式,代入題給數(shù)據(jù)得xi=4.5m;因此,載物箱在到達(dá)右側(cè)平臺(tái)前,速度先減小至心然后開始做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)載物箱從 滑上傳送帶到離開傳送帶所用的時(shí)間為h,做勻減速運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間為。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v = v0-at2 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)有h=2.75s; (2)當(dāng)載物箱滑上傳送帶后一直做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)的速度最

13、小,設(shè)為vi,當(dāng)載物箱滑上傳送帶后一直做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),到達(dá)右側(cè)平臺(tái)時(shí)的速度最大,設(shè)為此由動(dòng)能 定理有 一7gL = ;由式并代入題給條件得v,= V2m/S, v2 = 4/2m/s(3)傳送帶的速度為u = 6.0m/s時(shí),由于% jLung(L-x2-x3)即載物箱運(yùn)動(dòng)到右側(cè)平臺(tái)時(shí)速度大于零,設(shè) 吟,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有,Vj - v2 = -2a(L- x2 - x3) 設(shè)載物箱通過傳遠(yuǎn)帶的過程中,傳送帶對(duì)它的沖量為/,由動(dòng)量定理有,=(匕-%)代題給數(shù)據(jù)得/=0【練習(xí)】(2022江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測(cè))如下圖,水平傳送帶以速度力勻速運(yùn)動(dòng),小 物體P、Q由通過定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,t=o

14、時(shí)刻P在傳送帶左端具有速度V2, P 與定滑輪間的繩水平,t=t。時(shí)刻P離開傳送帶。不計(jì)定滑輪質(zhì)量和摩擦,繩足夠長(zhǎng),正確描 述小物體P速度隨時(shí)間變化的圖像可能是()【答案】B【解析】AB.假設(shè)VXV2,小物體P先向右勻減速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可得【答案】B減速到與傳送帶共速時(shí),假設(shè)最大靜摩擦力大于或等于小物體Q的重力,其受力平衡將隨傳 送帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)直至離開傳送帶。假設(shè)最大靜摩擦力小于小物體Q的重力,那么繼續(xù)向右 勻減速直線運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)摩擦力反向,有,49-47尸身=() + 外,聯(lián)立,可得生故A錯(cuò)誤;B正確;D.根據(jù)上面選項(xiàng)分析,可知小物體P速度減為零后,又反向以。2的加速度做向左的勻

15、加速 直線運(yùn)動(dòng)。故D錯(cuò)誤;C.根據(jù)圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示物體的位移,可知小物體P沿傳送帶向右運(yùn)動(dòng)的距離大 于向左運(yùn)動(dòng)的距離,即to時(shí)刻沒有離開傳送帶。故C錯(cuò)誤。應(yīng)選B?!久麕燑c(diǎn)撥】有的同學(xué)憑感覺,想當(dāng)然地認(rèn)為傳送帶與物塊運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí),傳送帶 對(duì)物塊的阻礙作用將加重,這是一種錯(cuò)覺。還有不少同學(xué)對(duì)物塊滑上傳送帶后出現(xiàn)可能的運(yùn) 動(dòng)情況分析不全。題型3物塊輕放在勻加速啟動(dòng)的水平傳送帶上【方法】【典例】如下圖,一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶題型簡(jiǎn)述當(dāng)物塊輕放在勻加速啟動(dòng)的水平傳送帶上時(shí),動(dòng)摩擦因數(shù)與傳送帶加速度40的大小決定它們是否發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)方法突破假設(shè)gNao,物塊

16、和傳送帶一起以加速度內(nèi)加速運(yùn)動(dòng),物塊受到沿傳送 帶前進(jìn)方向的靜摩擦力R=mao(2)假設(shè)陽(yáng)ao,物塊將跟不上傳送帶的運(yùn)動(dòng),即物塊相對(duì)于傳送帶向后滑 動(dòng),但物塊相對(duì)地面仍然是向前加速運(yùn)動(dòng)的,此時(shí)物塊受到沿傳送帶前進(jìn)方 向的滑動(dòng)摩擦力崢 產(chǎn)生的加速度a=jig之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。初始時(shí),傳送帶與煤塊都是靜止的?,F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度劭 開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度到達(dá)V0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間,煤塊在傳送帶上 留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)。求此黑色痕跡的長(zhǎng)度?!敬鸢浮垦?。一怨 9茶,2ag【解析】依題意知,傳送帶的加速度大于煤塊的加速度,即喑由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得,傳送帶到達(dá)

17、勻速的時(shí)間,尸券煤塊到達(dá)與傳送帶相對(duì)靜止的時(shí)間/2=或,根據(jù)以上分析,燥塊與傳送帶的v-t圖像分別如圖中直線OB和折線OAB所示。因v-t圖線和,軸所圍圖形的面積表示位移,那么aQAB的面積即為二者間的相對(duì)位移, 即黑色痕跡的長(zhǎng)度。由幾何知識(shí)得:L=(t2-t)vo=L=(t2-t)vo=L=(t2-t)vo=L=(t2-t)vo=整理得:骨?!久麕燑c(diǎn)撥】解題步驟.根據(jù)狀態(tài)結(jié)合受力確定物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律:.區(qū)分運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng);.判斷能否出現(xiàn)臨界條件:.綜合分析利用物理規(guī)律求解。傾斜傳送帶【模型+方法】?jī)A斜傳送帶的解題要點(diǎn)工程情景1滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1可能一直加速可能先加速后勻速情景2產(chǎn)可能一直加

18、速可能先加速后勻速可能先以ai加速后以a2加速情景3產(chǎn)可能一直加速可能一直勻速可能先加速后勻速可能先減速后勻速可能先以ai加速后以a2加速可能一直減速情景4產(chǎn)可能一直加速可能一直勻速可能先減速后反向加速可能一直減速.明確傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及物體的初狀態(tài);.明確動(dòng)摩擦因數(shù)和tane的關(guān)系:.受力分析;板塊模型板塊模型【模型】要訣:板塊系統(tǒng)外力為零,動(dòng)量守恒板塊系統(tǒng)外力為零,動(dòng)量守恒板塊系統(tǒng)存在外力,外力臨界畫過程找相對(duì)位移,畫過程找相對(duì)位移,畫過程找相對(duì)位移,同差異減分析初態(tài)判定運(yùn)動(dòng),摩擦關(guān)鍵假設(shè)a相同整體隔離,牛二定律畫過程找相對(duì)位移,同差異減分析初態(tài)判定運(yùn)動(dòng),摩擦關(guān)鍵假設(shè)a相同整體隔離,牛二定

19、律速度相等臨界出現(xiàn),摩擦突變【方法】1.兩種位移關(guān)系滑塊由滑板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程中,假設(shè)滑塊和滑板同向運(yùn)動(dòng),位移之差等于板長(zhǎng):反向運(yùn)動(dòng)時(shí),位移大小之和等于板長(zhǎng)。.解題思路第一步二求解時(shí)應(yīng)先仔細(xì)審遨,理解遨目的含義、分析清楚市題建模.解題思路第一步二求解時(shí)應(yīng)先仔細(xì)審遨,理解遨目的含義、分析清楚市題建模:每一個(gè)物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況6.方法技巧第二步準(zhǔn)確求出各物體在各運(yùn)動(dòng)過程的加速度(注意兩 過程的連接處加速度可能突變)求加速度0找出物體之間的位移(珞程)關(guān)系或速度關(guān)系是 解題的突破口,求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)過程的紐 帶,每一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度第三步明確關(guān)系(1)弄清各物體初

20、態(tài)對(duì)地的運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)),根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn) 動(dòng)趨勢(shì))情況,確定物體間的摩擦力方向。(2)準(zhǔn)確地對(duì)各物體進(jìn)行受力分析,并根據(jù)牛頓第二定律確定各物體的加速度,結(jié)合加 速度和速度的方向關(guān)系確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。(3)速度相等是這類問題的臨界點(diǎn),此時(shí)往往意味著物體間的相對(duì)位移最大,物體的受 力和運(yùn)動(dòng)情況可能發(fā)生突變。4.板塊常見自由度.能否到達(dá)臨界條件及物體和傳送帶速度相等;.以臨界為節(jié)點(diǎn)分析不同運(yùn)動(dòng)過程的規(guī)律。典例如下圖,繃緊的傳送帶,始終以v=2 m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶與水 平方向間的夾角夕=30。現(xiàn)把質(zhì)量為10 kg的工件輕輕地放在傳送帶底端P處,由傳送帶送 至頂端Q

21、處。P、Q之間的距離為4 m,工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=坐,取g =10 m/s2o(1)通過計(jì)算說明工件在傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng);(2)求工件從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間。【答案】(1)先做勻加速運(yùn)動(dòng)0.8 m,然后做勻速運(yùn)動(dòng)3.2 m (2)2.4 s【解析】(1)對(duì)工件受力分析,受重力、支持力、摩擦力共同作用,摩擦力提供動(dòng)力。由牛頓第二定律得:?gcos。一?*sin 6=ma代入數(shù)據(jù)得:a=2.5m/s2那么其速度到達(dá)傳送帶速度時(shí)發(fā)生的位移為v2 22x =2a=2x2 5 m=0.8 mv4 m可見工件先做勻加速運(yùn)動(dòng)0.8 m,然后做勻速運(yùn)動(dòng)3.2 mo(2)工件做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由即=

22、而,得力=0.8 s勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)/2=藁=苧s=1.6s所以工件從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為/=h + /2=2.4 s?!久麕燑c(diǎn)撥】典例中在工件與傳送帶到達(dá)共同速度的瞬間摩擦力發(fā)生了 “突變”,由滑 動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力??傻贸觯瑐魉蛶系墓ぜ苣Σ亮Σ还苁瞧浯笮⊥蛔?,還是其方 向突變,都發(fā)生在工件的速度與傳送帶速度相等的時(shí)刻。對(duì)于傾斜傳送帶,摩擦力方向能否 發(fā)生“突變”,還與動(dòng)摩擦因數(shù)的大小有關(guān),這一點(diǎn)考查了學(xué)生綜合分析問題的能力,學(xué)生 容易出錯(cuò),應(yīng)引起高度的重視?!揪毩?xí)】(2022黑龍江哈爾濱三中模擬預(yù)測(cè))(多項(xiàng)選擇)如下圖,一足夠長(zhǎng)的傳送帶傾斜放 置,傾角加37。,以恒定速率v=4m/

23、s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。一煤塊以初速度o=12m/s從A端沖上 傳送帶,煤塊與傳送帶之間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25,取g=10m媒,sin37= 0.6 cos37= 0.8o那么 以下說法正確的選項(xiàng)是()A.煤塊沖上傳送帶后經(jīng)1s與傳送帶速度相同B.煤塊向上滑行的最大位移為10mC.煤塊從沖上傳送帶到返回A端所用的時(shí)間為5sD.煤塊在傳送帶上留下的痕跡長(zhǎng)為(12+4石)m【答案】ABD【解析】A.對(duì)煤塊先做勻減速,由牛頓第二定律可得?gsinO + 以叫cos6 = m解得 4 =8m/s?設(shè)經(jīng)t時(shí)間與傳送帶共速,由%- 二 】,解得f = ls故A正確;B.共速后,摩擦力方向向上,由牛頓第二定律mgsin

24、0-wgcos0 = ?生解得=4皿 煤塊先以12m/s的初速度,8m/s2的加速度減速至4m/s,后又以4m/s2的加速度減速至0, 再反向加速至回到A點(diǎn),v-t圖像如下圖由圖像煤塊上升到最高點(diǎn)的位移大小等于速度時(shí)間圖線與時(shí)間軸所包圍的面積的大小x = -x(124-4)xlm + x4xlm = 10m22故B正確;C.物塊上升到最高點(diǎn)后反向向下做初速度為零,加速度為。2 =4m/s?的勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)返回到4點(diǎn)所需的時(shí)間為5下滑的位移x =解得4二底結(jié)合圖像知,物塊從沖上傳送帶到返回4端所用時(shí)間為匕=(2 +石)s故C錯(cuò)誤;D.在0到1s內(nèi)傳送帶比物塊速度慢,那么滑塊在傳送帶上的劃痕為

25、4=-x(12 + 4)xlm-4xlm = 4m此時(shí)劃痕在物塊的下方,在1s到2s內(nèi),傳送帶速度比物塊速度大,那么L, = 4x Im-x4xlm = 2m-2因?yàn)樯蟗,所以在上升階段產(chǎn)生的劃痕為4 m,此時(shí)煤塊在產(chǎn)生的劃痕的中點(diǎn),在2s到 (2 +石)s時(shí)間內(nèi),煤塊向卜滑了 10 m,傳送帶向上滑了 4君m,那么煤塊在傳送帶上的劃痕為 4=(10 + 4 百+ 2)m = (12+4 石)m故D正確。應(yīng)選ABD。臨界極值【模型+方法】分析時(shí),為了把這個(gè)臨界現(xiàn)象盡快暴露,一般用極限分析法,特別是某 些題目的文字比擬隱蔽.物理現(xiàn)象過程又比擬復(fù)雜時(shí),用極限分析法往往使臨界現(xiàn)象很快暴露出來.常見臨

26、界1、接觸別離、貌合(av相同)神離(彈力為零)、整體隔離2、相對(duì)運(yùn)動(dòng)臨界、最大靜摩擦3、繩子拉力為零最大4、物夾彈簧,質(zhì)量不計(jì),原長(zhǎng)別離5、加速度為零,速度最大;加速度最大,速度最小6、收尾速度,外力為零7、臨界詞眼、恰好剛好、恰能正好臨界要點(diǎn):表述題意、起止范圍極值字眼、最大最小、至多至少解答問題、臨界等式、判斷范圍常見臨界條件歸納臨界情況臨界條件速度到達(dá)最大物體所受合外力為零剛好不相撞兩物體最終速度相等或者接觸時(shí)速度相等剛好不別離兩物體仍然接觸、彈力為零原來一起運(yùn)動(dòng)的兩一物體別離時(shí)不只彈力為零且速度和加速度相等(或沿彈力方向的分量相等)運(yùn)動(dòng)到某一極端位置物體滑到小車一端時(shí)與小車的速度剛好

27、相等物體剛好滑出(滑不出)小車剛好運(yùn)動(dòng)到某一點(diǎn)(“最高點(diǎn)”)到達(dá)該點(diǎn)時(shí)速度為零兩個(gè)物體距離最近(遠(yuǎn))速度相等剛好不上(下)滑;保持物體靜止在斜面上的最小水平推力;拉動(dòng)物體的最小力靜摩擦力為最大靜摩擦力,物體平衡.繩剛好被拉直繩上拉力為零繩剛好被拉斷繩上的張力等于繩能承受的最一大拉力【典例1】【彈簧類臨界】(2020寧波市北侖中學(xué)高二期中)如下圖,一彈簧秤秤盤的質(zhì)量M=1.5kg,盤內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量M=1.5kg的物體P,輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)4=800N/m,系統(tǒng)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)給物體P施加一個(gè)豎直向上的拉力“,使尸 T f m I | M由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在前0.2s時(shí)間內(nèi)尸是變力

28、, 在0.2s以后是恒力。求物體勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度的大小。字.1777777777777777【答案】| m/s2【解析】開始時(shí),系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧的壓縮量為=W + M)g據(jù)題,在前0.2s時(shí)間內(nèi)產(chǎn)是變力,在02s以后是恒力,說明在r=0.2s時(shí)物體P離開秤 盤,秤盤對(duì)物體沒有支持力,物體對(duì)秤盤也沒有壓力,而秤盤的加速度向上,說明此時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài).設(shè)此時(shí)彈簧的壓縮量為X2,對(duì)秤盤根據(jù)牛頓第二定律得:kx2-Mg=Ma1 ,0.2s內(nèi)物體P位移為x =藥一=/ at聯(lián)立得a= - m/s2【典例2】【摩擦力相聯(lián)系的臨界】在桌上有一質(zhì)量為ml的雜志,雜志上有一質(zhì)量為m2的書,雜志和桌面的

29、動(dòng)摩擦因數(shù)為U1,雜志和書之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為U2,欲將雜志從 書下抽出,那么要用的力至少為()A, M + 聞W+ 叫)gb. i(mi+ m2 + 2gC. (% + “2)m2gD.(口尸1 + 口2m2)g【答案J A【解析】當(dāng)雜志剛好從書下抽出時(shí),書所受的靜摩擦力到達(dá)最大,由牛頓第二定律得:對(duì)書,有:Fi2m2g=m2a對(duì)整體,有:F-pii (mi+m2)g= (mi+m2)a聯(lián)立得 F=(H1+H2)(mi+m2) g,應(yīng)選 A?!久麕燑c(diǎn)撥】此題考查整體法與隔離法的應(yīng)用,重點(diǎn)是判定什么條件下出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng), 知道當(dāng)書與雜志剛要發(fā)生一相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)群摩擦力到達(dá)最大.【典例3】【接觸類】如下

30、圖,質(zhì)量為m的物體A靜止在傾角為0=3()。、質(zhì)量為M 的斜面體B上.現(xiàn)用水平力F推物體A,在F由零增大至守再逐漸減為零的過程中,A和 B始終保持靜止.對(duì)此過程以下說法正確的選項(xiàng)是()A.地面對(duì)B的支持力大于(M+m) gA對(duì)B的壓力的最小值為幽里,最大值為迪24A受到摩擦力的最小值為0,最大值為羋A受到摩擦力的最小值為羋,最大值為當(dāng)24【答案】B【解析】解:A、對(duì)AB組成的整體受力分析,整體受力平衡,豎直方向受到重力和地面 對(duì)B的支持力,所以地面對(duì)B的支持力等于(M+m) g,故A錯(cuò)誤;B、對(duì)A受力分析,受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用,垂直于斜面方向有:N=mgcos30 +Fsin30

31、 ,當(dāng)F=0時(shí),N最小,最小為x分隔x分隔x分隔Nmin=mgcos30 二零mg,x分隔當(dāng)卜二啥時(shí),N最大,最大為N -ingcos30o根據(jù)牛頓第三定律可知對(duì).B壓力的最小值為mmg,最大值為.咤,故B正確;24當(dāng)F如下圖:f最大,fC、當(dāng)F如下圖:f最大,fC、沿著斜面方向,當(dāng)Fcos30 =mgsin30,即尸=近正手寸,摩擦力為零,3max=mgsin30o 二泰g,,靜摩擦力方向向下,那么摩擦力 f =Fcos30 - mgsin30 ,當(dāng)那么摩擦力 f =Fcos30 - mgsin30 ,那么摩擦力 f =Fcos30 - mgsin30 ,當(dāng)時(shí),f最大,_V3_V3max 2

32、mg_ 1 _1_V3max 2mg_ 1 _1rng=mg綜上可知,所受摩擦力的最小值為0,最大值為故CD錯(cuò)誤.應(yīng)選:B【名師點(diǎn)撥】解決此題的關(guān)鍵能夠正確地受力分析,運(yùn)用共點(diǎn)力平衡進(jìn)行求解,注意整 體法和隔離法的運(yùn)用,特別注意此過程中,A受到的靜摩擦力的方向可能向上,也可能向下, 難度適中.【典例4】(繩子類)如圖甲所示,一輕繩上端系在車的左上角的A點(diǎn),另一輕繩一端 系在車左側(cè)面的B點(diǎn),B點(diǎn)在A點(diǎn)正下方,A、B間距離為b,兩繩另一端在C點(diǎn)相連并系 一質(zhì)量為m的小球,繩AC長(zhǎng)度為0/九 繩BC長(zhǎng)度為b,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,兩繩能夠 承受的最大拉力均為3mgo01)假設(shè)繩BC剛好被拉直時(shí)如圖乙所

33、示,求此時(shí)車的加速度大小。02)求在不拉斷輕繩的情況下,車向左運(yùn)動(dòng)的最大加速度?!敬鸢浮浚╨)g,水平向左;(2) 4g,水平向左【解析】(1)繩BC剛好被拉直時(shí),小球AC繩的拉力和重力兩個(gè)力作用,因?yàn)锳B=BC=b,V2AC=V2 b,故繩BC方向與AB垂直,COS0=,9=45。,2由牛頓第二定律,得:TAsin 0=ma,且TACOs6=mg,可得:a=g.水平向左:(2)小車向左加速度增大,AC、BC繩方向不變,所以AC繩拉力不變,BC繩拉力變大,BC 繩拉力最大時(shí),小車向左加速度最大,由牛頓第二定律,得:TBm+TAsin e=mam因?yàn)門Bm=3mg,所以最大加速度為:am=4g.

34、水平向左.【名師點(diǎn)撥】解決此題的關(guān)鍵知道小球和車具有相同的加速度,隔離對(duì)小球分析,抓住臨界 狀態(tài),運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行求解.【練習(xí)1】(彈簧類)(2020東莞市光明中學(xué)高二月考)如下圖,質(zhì)量相等的兩個(gè) 滑塊位于光滑水平桌面1二。其中彈簧兩端分別與靜止的滑塊N和擋板P相連接,彈簧與 擋板的質(zhì)量均不計(jì),滑塊M以初速度即向右運(yùn)動(dòng),它與檔板P碰撞(不粘連)后開始?jí)?縮彈簧,最后,滑塊N以速度均向右運(yùn)動(dòng),在此過程中()M的速度等于0時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大M與N具有相同的速度時(shí),兩滑塊動(dòng)能之和最小M的速度為L(zhǎng) VO時(shí),彈簧的長(zhǎng)度最長(zhǎng)2M的速度為時(shí),彈簧的長(zhǎng)度最短2【答案】BD【解析】ACD.根據(jù)動(dòng)碰靜的彈

35、性碰撞結(jié)論可知,交換速度,故倆個(gè)物體質(zhì)量相等,M與P碰撞 壓縮彈簧時(shí),M做減速運(yùn)動(dòng),N做加速運(yùn)動(dòng),開始時(shí)M的速度大于N的速度,當(dāng)M與N 速度相等時(shí),彈簧被壓縮到最短,彈簧的彈性勢(shì)能最大;設(shè)相等時(shí)的速度為叭以M的初 速度方向?yàn)檎较?,根?jù)動(dòng)量守恒定律得解得 = 故AC錯(cuò)誤,D正確:B.兩小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,當(dāng)彈性勢(shì)能最大時(shí),兩滑塊動(dòng)能之和最小, 所以當(dāng)M與N速度相等時(shí),彈簧被壓縮到最短,彈簧彈性勢(shì)能最大,此時(shí)兩滑塊動(dòng)能之和 最小,故B正確。應(yīng)選BDo【練習(xí)2(摩擦類)(2020 內(nèi)蒙古包鋼一中高三月考)如圖甲所示,靜止在水平面C 上足夠長(zhǎng)的木板8左端放著小物塊兒某時(shí)刻,力受到水平向右

36、的外力/作用,尸隨時(shí)間1 的變化規(guī)律如圖乙所示。力、8間最大靜摩擦力大于反。之間的最大靜摩擦力,假設(shè)最大靜 摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。那么在拉力逐漸增大的過程中,以下反映力、8運(yùn)動(dòng)過程中的加速度 國(guó)和,以及力與8間摩擦力/;、B與。間摩擦力隨時(shí)間變化的圖線中不正確的選項(xiàng)是()留乙留乙留乙51圖甲留乙【答案】B【解析】A.由圖乙知力與時(shí)間的表達(dá)式為/=內(nèi)對(duì),44整體,當(dāng)拉力尸小于地面對(duì)整體的最大靜摩擦力時(shí),整體加速度為零,即。川二();對(duì)力整體,當(dāng)拉力大于地面對(duì)整體的最大靜摩擦力時(shí),整體開始加速滑動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律神二總5當(dāng)拉力足夠大時(shí),力、少的加速度不同,故對(duì)力,根據(jù)牛頓第二定律得F- u.mg

37、 km mkk故八2的斜率左二,。八3的斜率=一,那么有4 %,即拉力足夠大時(shí)直線更M + nim陡峭,故A正確,不符合題意;B.對(duì)月整體,當(dāng)拉力尸小于地面對(duì)整體的最大靜摩擦力時(shí),整體加速度為零,即物體 /,開始階段的加速度為零,故B錯(cuò)誤,符合題意;C.當(dāng)拉力小于地面對(duì)整體的最大靜摩擦力時(shí),整體加速度為零,此時(shí)對(duì)物體4拉力 小T閃熊,靜摩擦力等于拉力,那么有二尸二公即摩擦力隨時(shí)間均勻增大;當(dāng)整體開始加速滑動(dòng)時(shí),對(duì)整體根據(jù)牛頓第二定律得% =產(chǎn)-嚴(yán)+心=;.出g對(duì)木板,根據(jù)牛頓第二定律有=M。解得工=盧科此M + m其斜率萼”3即此對(duì)應(yīng)的直線比剛開始對(duì)應(yīng)的直線更平緩;當(dāng)爾發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)M + m后

38、,變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,為川g,保持不變,故C正確,不符合題意;D.對(duì)/歷整體,當(dāng)拉力少小于地面對(duì)整體的最大靜摩擦力時(shí),整體加速度為零,此時(shí)靜板塊愕1nl上下兩物快的初速度情況水平面上的板塊模型【典例】(2017.全國(guó)卷川)如圖,兩個(gè)滑塊A和8的質(zhì)量分別為?A=1 kg和5=5 kg, 放在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為川=0.5;木板的質(zhì) 最為機(jī)=4 kg,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2=0.1.某時(shí)刻A、4兩滑塊開始相向滑動(dòng),初速度 大小均為次)=3 m/s.A、B相遇時(shí),A與木板恰好相對(duì)靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,/,/,/,取重力加速度大小g= 10 m/s2.

39、求:/,(l)B與木板相對(duì)靜止時(shí),木板的速度;(2)A、B開始運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離.【答案】(l)lm/s,方向與B的初速度方向相同(2)1.9 m【解析】(1)滑塊力和在木板上滑動(dòng)時(shí),木板也在地面上滑動(dòng).設(shè)爾和木板間所受 的摩擦力的大小分別為、R,木板與地面間的摩擦力的大小為“力、B、木板相對(duì)于地面的加速度大小分別是為、和和向,在滑塊6與木板到達(dá)共同速度前有:f= BMg,A=內(nèi)療1咽,由牛頓第二定律得f =lflAClA,力=設(shè)在h時(shí)刻,8與木板到達(dá)共同速度,設(shè)大小為。1.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有0=。一。箱,V=at.聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得功=1 m/s,方向B的初速度方向相同.摩擦力等于拉力,那么

40、有力二尸二立即摩擦力隨時(shí)間均勻增大;;滑動(dòng)后,受地面的滑動(dòng)摩擦力為人=(M +,)g,保持不 變;故D正確,不符合題意。應(yīng)選Bo【練習(xí)3】(接觸類)(2019威遠(yuǎn)中學(xué)校高三期中)質(zhì)量為().1 kg的小球,用細(xì)線吊在 傾角a為37的斜面上,如下圖.系統(tǒng)靜止時(shí)繩與斜面平行,不計(jì)一切摩擦.當(dāng)斜面體 向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),小球與斜面剛好不別離,那么斜面體的加速度為()A. gsin a B. geos aC. gtan aD. Ltan a【答案】D【解析】因小球與斜面剛好不別離,所以小球受力如下圖,由圖知,那么a= ma, D正確. tana【名師點(diǎn)撥】此題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用,知道小球剛好與斜面

41、不別離的臨界條件 是解題的前提與關(guān)鍵,正確對(duì)小球受力分析、應(yīng)用牛頓第二定律即可解題.【練習(xí)4】(繩子類)(2019湖南衡陽(yáng)市八中高一月考)如下圖,用一根繩子。把物體 懸掛起來,再用另一根水平的繩子把物體拉向一旁保持靜止?fàn)顟B(tài).物體的重力是80N,繩 子。與豎直方向的夾角。=37,(I)繩子。與b對(duì)物體的拉力分別是多大?(2)如果僅調(diào)整繩子8的方向,物體仍然保持靜止,繩子受到的最小拉力?(3)假設(shè)繩子。能承受最大拉力為100N,繩子能承受最大拉力為50N,為了保證繩子不被拉斷,那么懸掛物體質(zhì)量的最大值?(sin37=0.6, cos37=0.8, g = 10m/s2 )【答案】(I) IOON,

42、 60N (2) 48N (3) -y kg【解析】(1)物體受重力,繩油的拉力,采用合成法如圖根據(jù)幾何知識(shí)J = 一% =100N cos 37Fn = ig tan 37 = 60 N(2)由矢量合成三角形可以看出當(dāng)。兩繩垂直時(shí),。的拉力最小,那么有Jmin =?gsin37=48N(3)繩子能承受最大拉力為100N,繩子方能承受最大拉力為50N,根據(jù)幾何知識(shí)J=Tiooncos 37FTh= m g tan 37“ ,.D.度為 q = -= 、 m/s- = lm/s-對(duì)木板,根據(jù)牛頓第二定律,有木-=叫,% =*惘 在23s內(nèi),木板與物塊相對(duì)靜止,受地面摩擦力做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度為A

43、v 0-2 一,=m/s = -2m/s-Ar, 1即加速度大小為2m/s2,方向向左,對(duì)整體,根據(jù)牛頓第二定律,有七=27%=4N 聯(lián)立以上各式,解得 = 0.5故A正確;C.對(duì)物塊,在02s內(nèi),受木板的摩擦力作用而做勻減速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,有/jmg = hki解得 a = 5m/s2可得% = I,+ a/ = 2m/s + 5x 2m/s = 12m/s故C正確;BD.最后木板與物塊均靜止,故在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,物塊與木板構(gòu)成的系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量等于物塊的初動(dòng)能,即Q=gn/=;xlxl22j = 72J2s3s物塊和木板一起減速,系統(tǒng)的機(jī)械能減少=g 27V2=4J故02s系統(tǒng)機(jī)械能

44、減少72J-4J =68J那么。2s與23s系統(tǒng)機(jī)械能減少量之比為17: 1,故B錯(cuò)誤,D正確。應(yīng)選ACDo【練習(xí)2如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量為n的足夠長(zhǎng)的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等?,F(xiàn)給木塊施加一隨時(shí) 間t增大的水平力F=kt (k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為川和az,以下反映為和a2變化的圖線中和a2變化的圖線中正確的選項(xiàng)是【答案】A【解析】此題考查受力分析與運(yùn)動(dòng)分析,涉及牛頓第二定律、靜摩擦力、非勻加速直線運(yùn)動(dòng)、,圖象等。由于尸由零開始隨時(shí)間正比增大,當(dāng)還未到達(dá)最大靜摩擦力之前,兩者一起運(yùn)k a =動(dòng),加速度相同,為:

45、/1+加?,兩物體的圖象重合,為過原點(diǎn)的直線。當(dāng)F超過最大靜摩擦力之后,兩物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng),加速度不等,設(shè)滑動(dòng)摩擦力為f那么72的加速度_kt-f _ k f f_ J-= 1 - =為: 的 啊 的。其圖象與軸的副半軸有交點(diǎn);孫的加速度為:%。其圖象是與/軸平行的直線。選項(xiàng)A對(duì)。斜面上的板塊模型【模型+方法】滑塊一滑板類模型應(yīng)抓住一個(gè)轉(zhuǎn)折和兩個(gè)關(guān)聯(lián)一個(gè)轉(zhuǎn)折一個(gè)轉(zhuǎn)折一個(gè)轉(zhuǎn)折滑塊與滑板到達(dá)相同兩個(gè)關(guān)聯(lián)一個(gè)轉(zhuǎn)折滑塊與滑板到達(dá)相同速度或者滑塊從滑板上滑之間的關(guān)聯(lián)。一般情況下,由于摩擦力或其他力的轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)折下是受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化前、后滑塊和滑板的加速度都會(huì)發(fā)生變化,因此以轉(zhuǎn)折點(diǎn)為界,的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)折前、后進(jìn)行受力分析是建立模型的關(guān)鍵解決速度臨界問題的思維模板由牛頓第二定律 和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式”由牛頓第二定律 和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式”由牛頓第二定律 和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式”物理建模)確定板塊模型的類型0由牛頓第二定律 和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式”物理建模)確定板塊模型的類型0 1tt .旺 選研究對(duì)象) 丙 對(duì)物塊、木板分別受力分析判斷是否存在速度相等的“臨界點(diǎn)”【典例】如下圖,傾角。=30。的足夠長(zhǎng)光滑斜面固定在水平面上,斜面上放一長(zhǎng)L= 1.8 m、質(zhì)量M=3 kg的薄木板,木板的最右端疊放一質(zhì)量加=1 kg的小物塊,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)=坐。對(duì)木板施加沿斜面向上的恒力立使木板沿斜面由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)物塊

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