2022版高考物理一轮复习高考热点强化5动力学和能量观点的综合应用含解析

1、高考热点强化(五)动力学和能量观点的综合应用(时间：40分钟)1传送带在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用，例如在港口用传送带装卸货物，在机场用传送带装卸行李等，都为人们的生活带来了很多的便利。如图甲所示，为一传送带输送机的简化模型，长为l的传送带与水平面夹角为，传送带以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小物块，小物块与传送带之间的动摩擦因数为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。图乙为小物块运动的vt图象。根据以上信息可以判断出()甲乙a小物块开始运动时的加速度大小为gsin gcos b小物块与传送带之间的动摩擦因数tan ct0时刻，小物块的速度大小为v0d传送带始

2、终对小物块做正功c对物块进行受力分析，由牛顿第二定律得物块刚开始运动时有mgsin mgcos ma，解得agsin gcos ，故a错误；t0时刻之后物块做匀速运动，则mgsin mgcos ，即tan ，故b错误；由乙图知t0时刻是物块与传送带速度相同的时刻，所以小物块的速度大小为v0，故c正确；0t0时间内，传送带的速度大于物块的速度，传送带始终对小物块做正功，t0时刻之后，物块匀速向下运动，摩擦力沿斜面向上，与物块的运动方向相反，传送带对小物块做负功，故d错误。2.(多选)如图所示，质量为m的物体以速度v1滑上空转的水平传送带，传送带由电动机带动，始终保持以速度v2匀速运动，v1、v2

3、同向且v2v1。物体与传送带间的动摩擦因数为，物体经过一段时间后能保持与传送带相对静止，对于物体从开始滑上传送带到相对传送带静止的这一过程，下列说法正确的是()a运动时间为b电动机比空转时多做的功为mv2(v2v1)c摩擦产生的热量为d摩擦力对传送带做的功为mv2(v2v1)bc对物体，由牛顿第二定律得mgma，解得ag，物体从滑上传送带到相对传送带静止的过程中，运动时间为t，a错误；由功能关系得，电动机比空转时多做的功为wmgmvmvmv2(v2v1)，b正确；摩擦产生的热量为qmg，c正确；摩擦力对传送带做的功为wfmgv2tmv2(v2v1)，d错误。3(多选)如图所示，长度为l的竖直轻

4、杆上端连着一质量为m的小球a(可视为质点)，杆的下端用铰链连接于水平地面上的o点。置于同一水平地面上的正方体b恰与a接触，正方体b的质量为m。今有微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而a与b刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为，重力加速度为g，则下列说法正确的是()aa与b刚脱离接触的瞬间，a、b速率之比为21ba与b刚脱离接触的瞬间，b的速率为ca落地时速率为da、b质量之比为14abd设小球速度为va，正方体速度为vb，分离时刻，小球的水平速度与正方体速度相同，即vasin 30vb，解得va2vb，故a正确；根据牛顿第二定律有mgsin 30m，解得va，vb，故b正确；a从分离到落地

5、，小球机械能守恒，有mglsin 30mv2mv，v，故c错误；在杆从竖直位置开始倾倒到小球与正方体恰好分离的过程中，小球和正方体组成的系统机械能守恒，则有mgl(1sin 30)mvmv，把va和vb的值代入，化简得mm14，故d正确。4如图所示，某工厂生产车间的流水线安装的是“u”形传送带，ab、cd段为直线，bc段为同心半圆，其中的虚线为半径为r的半圆弧。工人将质量均为m的工件无初速放至匀速运行的传送带a端，在d端附近看到相邻工件间的距离均为l，每隔时间t在d端接收到一个工件。求：(1)传送带运行的速度v；(2)在bc段每一个工件受到的摩擦力大小f；(3)每个工件放至传送带后与传送带摩擦

6、产生的热量q。解析(1)在d点附近，工人每隔t时间接收到一个工件，则v。(2)在bc段工件做匀速圆周运动，静摩擦力提供向心力，则fm解得f。(3)设工件与传送带间的动摩擦因数为，工件相对滑动的时间为t0，加速度为a，则mgma，vat0加速过程中工件相对传送带运动的距离svt0at产生的热量qmgs解得q。答案(1)(2)(3)5.(2020湖南石门一中高三检测)如图所示，光滑的水平面ab与半径r0.4 m的光滑竖直半圆轨道bcd在b点相切，d点为半圆轨道最高点，a右侧连接一粗糙水平面。用细线连接甲、乙两物体，中间夹一轻质压缩弹簧，弹簧与甲、乙两物体不拴接，甲质量为m14 kg，乙质量m25

7、kg，甲、乙均静止。若固定乙，烧断细线，甲离开弹簧后经过b点进入半圆轨道，过d点时对轨道压力恰好为零。取g10 m/s2，甲、乙两物体均可看作质点，求：(1)甲离开弹簧后经过b时速度大小vb；(2)弹簧压缩量相同情况下，若固定甲，烧断细线，乙物体离开弹簧后从a进入动摩擦因数0.4的粗糙水平面，则乙物体在粗糙水平面上运动的位移s。解析(1)甲在最高点d时，由牛顿第二定律得m1gm1，甲离开弹簧运动至d点的过程中由机械能守恒定律得m1vm1g2rm1v，代入数据联立解得vb2 m/s。(2)甲固定，烧断细线后乙的速度大小为v2，由能量守恒定律得epm1vm2v，得v24 m/s。乙在粗糙水平面做匀

8、减速运动：m2gm2a，解得a4 m/s2，则有s m2 m。答案(1)2 m/s(2)2 m6.如图所示，半径为r1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点b和圆心o的连线与水平方向的夹角37，另一端点c为轨道的最低点。c点右侧的光滑水平面上紧挨c点静止放置一木板，木板质量m1 kg，上表面与c点等高。质量为m1 kg的物块(可视为质点)从空中a点以v01.2 m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的b端沿切线方向进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2。求：(1)物块经过c点时的速率vc；(2)若木板足够长，物块在木板上相对滑动过程中产生的热量q。解析(1)

9、设物块在b点的速度为vb，从a到b物块做平抛运动，有：vbsin v0从b到c，根据动能定理有：mgr(1sin )mvmv解得：vc6 m/s。(2)物块在木板上相对滑动过程中由于摩擦力作用，最终将一起运动。设相对滑动时物块加速度大小为a1，木板加速度大小为a2，经过时间t达到共同速度v，则：mgma1，mgma2，vvca1t，va2t根据能量守恒定律有：(mm)v2qmv联立解得：q9 j。答案(1)6 m/s(2)9 j7极限运动是一种深受年轻人喜爱的运动，图甲是极限运动中滑板、轮滑等运动常用的比赛场地u形池。现有某u形池场地示意图如图乙所示，该场地由两段可视为光滑的圆弧形滑道ab和c

10、d以及粗糙的水平滑道bc构成，图中r14.5 m，r23.5 m，bc5 m。某次滑板比赛中质量为60 kg(含滑板)的运动员从a点由静止出发，通过ab、bc滑道，冲向cd滑道，到达圆弧cd滑道的最高位置d时速度恰好为零(运动员和滑板整体近似看作质点，空气阻力不计)。(1)求该运动员在圆弧滑道ab上下滑至b点时对圆弧滑道的压力；(2)该运动员为了第一次经过d处后有2 s时间做空中表演，求他在a点下滑的初速度大小；(3)在(2)问的初始条件下，运动员在滑道上来回运动，最终将停在何处？甲乙解析(1)由动能定理得mgr1mvfnmgfn1 800 n由牛顿第三定律可知，运动员对滑道b点的压力大小为1

11、 800 n，方向竖直向下。(2)由动能定理，有mgr1wfmgr20故wfmg(r1r2)解得wf600 j由运动学公式，有vd1g解得vd110 m/s由动能定理，有mgr1wfmgr2mvmv解得va010 m/s。(3)由wfffxbc解得ff120 n由能量守恒，有mvmgr1ffs解得s47.5 m因为9.5所以最终停在距b点2.5 m处。答案(1)1 800 n，方向竖直向下(2)10 m/s(3)距b点2.5 m处8如图所示，在光滑水平面上，质量为m4 kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k32 n/m的轻质弹簧，弹簧与物块未拴接。物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在o点，在

12、水平面a点与一顺时针匀速转动且倾角37的传送带平滑连接。已知xoa0.25 m，传送带顶端为b点，lab2 m，物块与传送带间动摩擦因数0.5。现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力f，使物块从o点到b点做加速度大小恒定的加速运动。物块运动到a点时弹簧恰好恢复原长，运动到b点时撤去力f，物块沿平行ab方向抛出，c为运动的最高点。传送带转轮半径远小于lab，不计空气阻力，已知重力加速度g10 m/s2。(1)求物块从b点运动到c点，竖直位移与水平位移的比值。(2)若传送带速度大小为5 m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量。(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v，且v的取值范围为

13、2 m/sv3 m/s，物块由o点到b点的过程中力f做的功w与传送带速度大小v的函数关系。解析(1)设物块从b运动到c的时间为t，bc的竖直距离：hv0sin tbc的水平距离为：xv0cos t代入数据解得：。(2)在o点由牛顿第二定律得：kxoama代入数据解得：a2 m/s2由v2axoa得：va1 m/s到达b点时：v2a(xoalab)代入数据得：vb3 m/s物块从a到b运动时间：t1 s物块与传送带间摩擦产生的热量：qmgcos (vtlab)，代入数据解得：q48 j。(3)物块在水平面上受到弹簧的弹力与拉力f，由牛顿第二定律得：fk(xoax)ma可知力f随位移x线性变化，则：w1xoamaxoa，代入数据解得：w11 j若传送带速度2 m/sv3 m/s，物块受到的滑动摩擦力先沿斜面向上后向下