第四章 小专题(六) 动力学和能量观点的综合应用-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮课时巩固word （新教材，鲁科版，福建专用）

小专题(六)　动力学和能量观点的综合应用 1.如图所示,固定在竖直平面内的圆弧轨道与水平轨道相切于最低点B,质量为m的小物块从圆弧轨道的顶端A由静止滑下,经过B点后沿水平轨道运动,并停在到与B点距离等于圆弧轨道半径的C点。圆弧轨道粗糙,物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g。物块到达B点前瞬间对轨道的压力大小为(　C　) A.2μmg B.3mg C.(1+2μ)mg D.(1+μ)mg 解析:设圆弧轨道的半径为r,物块从B到C的过程,由动能定理得-μmgr=0-m,在B点,由牛顿第二定律得N-mg=m,联立解得N=(1+ 2μ)mg,由牛顿第三定律可知,物块到达B点前瞬间对轨道的压力大小为N′=(1+2μ)mg,C正确。 2.(多选)如图所示,半圆形光滑轨道BC与水平光滑轨道AB平滑连接。小物体在水平恒力F作用下,从水平轨道上的P点,由静止开始运动,运动到B点撤去外力F,小物体由C点离开半圆轨道后落在P点右侧区域。已知PB=3R,F的大小可能为(　AD　) A. B.mg C. D.mg 解析:小物体能通过C点应满足m≥mg,且由C点离开半圆轨道后落在P点右侧区域,有2R=gt2,vCt<3R,对小物体从P点到C点由动能定理得F·3R-2mgR=m,联立解得≤F<,故A、D正确,B、C 错误。 3.(2021·山西运城月考)(多选)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转动,传送带始终是绷紧的,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变化的图像如图乙所示。已知重力加速度g取10 m/s2,取sin 37°=0.6,可知(　CD　) 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 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vt图线与t轴围成的面积对应位移s=s1+s2=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=fs1=μmgcos θ·s1=0.8 J,W2=-fs2=-μmgcos θ·s2=-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,相对路程为1.2 m,因摩擦产生的热量Q=fs相对=μmgcos θ·s相对=4.8 J,故D正确。 4.如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2 kg的另一物体B(可视为质点)以水平速度v0=2 m/s 滑上原来静止的长木板A的上表面,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间的变化情况如图乙所示,已知当地的重力加速度g取10 m/s2。则系统损失的机械能为ΔE=　　　　J,长木板A的最短长度为l=　　　　m,A、B间的动摩擦因数为μ=　　　　。  解析:由vt图像可知,最终A、B的共同速度 v=1 m/s,aA=1 m/s2,aB=1 m/s2。又f=MaA=maB,故长木板的质量M=m=2 kg。系统损失的机械能 ΔE=m-(M+m)v2=2 J;由能量守恒定律有f·l=ΔE,l== m= 1 m;又f=μmg=maB,有μ=0.1。 答案:2　1　0.1 5.如图所示,质量为m=1 kg的滑块,在水平力F作用下静止在倾角为θ=30°的光滑斜面上,斜面的末端处与水平传送带相接(滑块经过此位置滑上传送带时无能量损失),传送带的运行速度为v0=3 m/s,长为L=1.4 m,今将水平力撤去,当滑块滑到传送带右端C时,恰好与传送带速度相同。滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,g取10 m/s2。 (1)求水平作用力F的大小; (2)求滑块下滑的高度; (3)若滑块滑上传送带时速度大于3 m/s,求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量。 解析:(1)滑块静止在斜面上时,受到水平力F、重力mg和支持力N而处于平衡状态,由平衡条件可知,水平力F=mgtan θ, 代入数据得F= N。 (2)设滑块从高为h处下滑,到达斜面底端速度为v,下滑过程机械能守恒,故