必考点13 动力学和能量观点的综合应用-【对点变式题】2021-2022学年高一物理下学期期中期末必考题精准练（人教版2019）

必考点13 动力学和能量观点的综合应用 题型一 传送带模型 例题1(多选)(2020·山西新绛中学月考)在大型物流系统中，广泛使用传送带来搬运货物．如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定的速率逆时针方向转动，皮带始终是绷紧的，将m＝1 kg的货物放在传送带上的A端，经过1.2 s到达传送带的B端．用速度传感器分别测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示．已知重力加速度g＝ 10 m/s2，sin 37°＝0.6，可知(　　) A．货物与传送带间的动摩擦因数为0.05 B．A、B两点间的距离为1.2 m C．货物从A运动到B的过程中，传送带对货物做功－11.2 J D．货物从A运动到B的过程中，货物与传送带间因摩擦产生的热量为4.8 J 【答案】CD 【解析】0～0.2 s内，货物沿传送带向下做匀加速直线运动，摩擦力沿斜面向下，a1＝gsin θ＋μgcos θ＝ m/s2＝10 m/s2；0.2～1.2 s内，货物继续沿传送带向下做匀加速直线运动，a2＝gsin θ－μgcos θ＝ m/s2＝2 m/s2，解得μ＝0.5，θ＝37°，故A错误；从题图可知，0～1.2 s内，货物v－t图线与t轴围成的面积对应位移x＝x1＋x2＝3.2 m，则A、B两点间的距离为 3.2 m，故B错误；传送带对货物做的功即摩擦力做的功，W1＝Ffx1＝μmgcos θ·x1＝0.8 J，W2＝－Ffx2＝－μmgcos θ·x2＝－12 J，W＝W1＋W2＝－11.2 J，故C正确；从题图乙可知，0～ 0.2 s内，传送带比货物多走0.2 m．0.2～1.2 s内，货物比传送带多走1 m，所以货物从A运动到B的过程中，相对位移为1.2 m．因摩擦产生的热量Q＝Ffx相对＝μmgcos θ·x相对＝4.8 J，故D正确． 故选CD． 例题2 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，传送带在电动机的带动下，始终保持v0＝2 m/s的速率运行，现把一质量为m＝10 kg的工件(可视为质点)轻轻放在传送带的底端，经过时间t＝1.9 s，工件被传送到h＝1.5 m的高处，g取10 m/s2，求： (1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能． 【答案】　(1)　(2)230 J 【解析】(1)由题图可知，传送带长x＝＝3 m 工件速度达到v0前，做匀加速运动的位移x1＝t1 匀速运动的位移为x－x1＝v0(t－t1) 解得加速运动的时间t1＝0.8 s 加速运动的位移x1＝0.8 m 所以加速度大小a＝＝2.5 m/s2 由牛顿第二定律有μmgcos θ－mgsin θ＝ma 解得μ＝. (2)由能量守恒定律知，电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功产生的热量． 在时间t1内，传送带运动的位移 x传＝v0t1＝1.6 m 在时间t1内，工件相对传送带的位移 x相＝x传－x1＝0.8 m 在时间t1内，摩擦产生的热量 Q＝μmgcos θ·x相＝60 J 最终工件获得的动能Ek＝mv＝20 J 工件增加的势能Ep＝mgh＝150 J 电动机多消耗的电能 E＝Q＋Ek＋Ep＝230 J. 【解题技巧提炼】 1．设问的角度 (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． 题型二 多运动组合问题 例题1 (2020·浙江宁波市 “十校联考”)如图所示，一水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动，圆盘半径R＝0.2 m，圆盘边缘有一质量m＝1 kg的小滑块．当圆盘转动的角速度达到某一数值时，滑块恰从圆盘边缘A沿过渡圆管滑落，进入轨道ABC，AB粗糙，BCD光滑，CD面足够长且离地面高为h′＝0.4 m，经C点后突然给滑块施加水平向右的恒力F＝ N．已知AB段斜面倾角为60°，BC段斜面倾角为30°，小滑块与圆盘的动摩擦因数μ＝0.5，A点离B点所在水平面的高度h＝1.2 m，运动到B点时的速度为3 m/s，滑块从A至C运动过程中始终未脱离轨道，不计在过渡圆管处和B点的机械能损失，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)滑出A点时，圆盘转动的角速度ω； (2)小滑块在从A到B时，摩擦力做的功； (3)小滑块在CD面上的落点与