2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析 热点专题九　动力学和能量观点的综合应用.docxVIP

2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析

热点专题九动力学和能量观点的综合应用

素养目标1.会用功能关系解决传送带、滑块—木板模型综合问题。2.会利用动力学和能量观点分析多运动组合问题。

热点一“传送带”模型

1.分析角度

(1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系。

(2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解。

2.功能关系分析

(1)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q。

(2)对W和Q的理解

①传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传；

②产生的内能：Q＝Ffx相对。

考向水平传送带模型

例1如图1所示，水平传送带匀速运行的速度为v＝2m/s，传送带两端A、B间距离为x0＝10m，当质量为m＝5kg的行李箱无初速度地放在传送带A端后，传送到B端，传送带与行李箱间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，求：

图1

(1)行李箱开始运动时的加速度大小a；

(2)行李箱从A端传送到B端所用时间t；

(3)整个过程行李箱对传送带的摩擦力做的功W。

答案(1)2m/s2(2)5.5s(3)－20J

解析(1)行李箱刚放上传送带时的加速度大小

a＝eq\f(Ff,m)＝eq\f(μmg,m)＝μg＝2m/s2。

(2)设经过时间t1二者共速，有

t1＝eq\f(v,a)＝1s

行李箱匀加速运动的位移为

x1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×2×12m＝1m

行李箱随传送带匀速运动的时间

t2＝eq\f(x0－x1,v)＝eq\f(10－1,2)s＝4.5s

则行李箱从A端传送到B端所用时间

t＝t1＋t2＝1s＋4.5s＝5.5s。

(3)t1时间内传送带的位移

x2＝vt1＝2×1m＝2m

根据牛顿第三定律，传送带受到行李箱的摩擦力大小Ff′＝Ff

行李箱对传送带的摩擦力做的功为

W＝－Ff′x2＝－μmgx2＝－0.2×5×10×2J

＝－20J。

考向倾斜传送带模型

例2如图2所示，电动传送带以恒定速度v0＝1.2m/s顺时针运行，传送带与水平面的夹角α＝37°，现将质量m＝20kg的箱子轻放到传送带底端，经过一段时间后，箱子被送到h＝1.8m的平台上。已知箱子与传送带间的动摩擦因数μ＝0.85，不计其他损耗(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。求：

图2

(1)箱子在传送带上刚开始运动时加速度的大小；

(2)箱子从传送带底端送到平台上的过程中，箱子与传送带之间因摩擦而产生的热量。

答案(1)0.8m/s2(2)122.4J

解析(1)箱子刚开始运动时，受到竖直向下的重力mg和沿斜面向上的滑动摩擦力Ff，将重力沿斜面方向和垂直斜面方向进行正交分解，由牛顿第二定律得

Ff－mgsinα＝ma①

Ff＝μFN②

FN＝mgcosα③

联立①②③式，得a＝0.8m/s2。

(2)箱子加速所用时间为t＝eq\f(v0,a)＝eq\f(1.2,0.8)s＝1.5s

传送带位移x传＝v0t＝1.8m

传送带总长L＝eq\f(h,sinα)＝3m

箱子加速位移为

x箱＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×0.8×1.52m＝0.9m＜L

箱子与传送带间因摩擦而产生的热量Q＝FfΔx＝Ff(x传－x箱)＝122.4J。

热点二“滑块—木板”模型

1.模型分类

滑块—木板模型根据情况可以分成水平面上的滑块—木板模型和斜面上的滑块—木板模型。

2.位移关系

滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板沿同一方向运动，则滑块的位移大小和木板的位移大小之差等于木板的长度；若滑块和木板沿相反方向运动，则滑块的位移大小和木板的位移大小之和等于木板的长度。

3.解题关键

找出滑块与木板之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口，求解中应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度都是下一个过程的初速度。

例3如图3所示，在高出水平地面h＝1.8m的光滑平台上放置一质量M＝2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1＝0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A的最右端放有可视为质点的物块B，其质量m＝1kg。B与A左段间动摩擦因数μ＝0.4。开始时二者均静止，现对A施加F＝20N水平向右的恒力，待B脱离A(A尚未脱离平台)后，将A取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x＝1.2m。