课时作业(20)综合应用力学两大观点解决三类问题（Word练习）-2022高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（新高考版）

课时作业(20)　综合应用力学两大观点解决三类问题 1．(2021·福建漳州八校联考)如图所示，一张薄纸板放在光滑水平面上，其右端放有小木块，小木块与薄纸板的接触面粗糙，原来系统静止．现用水平恒力F向右拉薄纸板，小木块在薄纸板上发生相对滑动，直到从薄纸板上掉下来．上述过程中有关功和能的下列说法正确的是(　　) A．拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加 B．摩擦力对小木块做的功一定等于系统的摩擦生热 C．离开薄纸板前小木块可能先做加速运动，后做匀速运动 D．小木块动能的增加可能小于系统的摩擦生热 D　[由功能关系知拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加及系统产生的内能，选项A错误；摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加，选项B错误；离开薄纸板前小木块一定一直在做匀加速运动，选项C错误；对于系统，系统的摩擦生热Q＝fL1，对于小木块，fL2＝ΔEk，可能L2<L1，故ΔEk<Q，选项D正确．] 2．(多选)如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与传送带间的动摩擦因数为μ，对于这一过程，下列说法正确的是(　　) A．摩擦力对物块做的功为0.5mv2 B．物块对传送带做的功为0.5mv2 C．系统摩擦生热为0.5mv2 D．电动机多做的功为mv2 ACD　[对物块运用动能定理，摩擦力做的功等于物块动能的增加，即0.5mv2，故A正确；传送带的位移是物块位移的两倍，所以物块对传送带做功的绝对值是摩擦力对物块做功的两倍，即为mv2，故B错误；电动机多做的功就是传送带克服摩擦力做的功，也为mv2，故D正确；系统摩擦生热等于摩擦力与相对位移的乘积，故C正确．] 3．如图所示，AB和CDO都是处于同一竖直平面内的光滑圆弧形轨道，OA处于水平位置．AB是半径为R＝1 m的圆周轨道，CDO是半径为r＝0.5 m的半圆轨道，最高点O处固定一个竖直弹性挡板(可以把小球弹回不损失能量，图中没有画出)D为CDO轨道的中点．BC段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接．已知BC段水平轨道长L＝2 m，与小球之间的动摩擦因数μ＝0.2.现让一个质量为m＝1 kg的小球P从A点的正上方距水平线OA高H处自由落下：(取g＝10 m/s2，不计空气阻力) (1)当H＝2 m时，求此时小球第一次到达D点对轨道的压力大小； (2)为使小球仅与弹性挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，求H的取值范围． 解析　(1)设小球第一次到达D点的速度为vD，对小球从静止释放到D点的过程，根据动能定理有： mg(H＋r)－μmgL＝mv 在D点轨道对小球的支持力FN提供向心力，则有 FN＝m,r) 联立解得：FN＝84 N，由牛顿第三定律得，小球对轨道的压力大小为：FN′＝FN＝84 N； (2)为使小球仅与挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，H最小时必须满足能上升到O点， 则有：mgHmin－μmgL＝mv 在O点由牛顿第二定律有：mg＝m,r) 代入数据解得：Hmin＝0.65 m 仅与弹性挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，H最大时，与挡板碰后再返回最高能上升到D点， 则mg(Hmax＋r)－3μmgL＝0 代入数据解得：Hmax＝0.7 m 故有：0.65 m≤H≤0.7 m. 答案　(1)84 N　(2)0.65 m≤H≤0.7 m 4．如图甲所示，半径R＝0.45 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，B为轨道的最低点，B点右侧的光滑水平面上紧挨B点有一静止的小平板车，平板车质量M＝1 kg，长度l＝1 m，小车的上表面与B点等高，距地面高度h＝0.2 m．质量m＝1 kg的物块(可视为质点)从圆弧最高点A由静止释放．取g＝10 m/s2.求： (1)物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力大小； (2)若锁定平板车并在其上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化，如图乙所示，求物块滑离平板车时的速率； (3)若解除平板车的锁定并撤去上表面铺的材料后，物块与平板车上表面间的动摩擦因数μ＝0.2，物块仍从圆弧最高点A由静止释放，求物块落地时距平板车右端的水平距离． 解析　(1)物块从圆弧轨道顶端滑到B点的过程中，机械能守恒，则有mgR＝mv 解得vB＝3 m/s 在B点由牛顿第二定律有，FN－mg＝m,R)， 解得FN＝30 N 由牛顿第三定律得物块滑到轨道上B点时对轨道的压力大小FN′＝FN＝30 N，方向竖直向下． (2)物块在平板车上滑行时摩擦力做功 Wf＝－l＝－4 J 物块由静止释放到滑离平板车过程中由动能定理得， mgR＋Wf＝mv2，解得v＝1 m/s. (3)当平板车不固定时，对物块有a1＝μg＝2 m/s2 对平板车有