压轴题10 功能关系的综合应用-2023年高考物理压轴题专项训练（全国通用）

压轴题10 功能关系的综合应用 考向一/计算题：与曲线运动有关的功能关系问题 考向二/计算题：与传送带有关的功能关系问题 考向三/计算题：与板块模型有关的功能关系问题 要领一：能量转化问题的解题思路 1.当涉及摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律。 2.解题时，首先确定初、末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解。 要领二：求解相对滑动物体的能量问题的方法 1.正确分析物体的运动过程,做好受力情况分析。 2.利用运动学公式,结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系。 3.公式Q=Ff·l相对中l相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动,则l相对为总的相对路程。 要领三：与传送带有关的功能关系问题 1．两个设问角度 (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。 2．两个功能关系 (1)传送带电动机做的功W电＝ΔEk＋ΔEp＋Q＝Fx传。 (2)传送带摩擦力产生的热量Q＝Ff·x相对。　 要领四：与传送带有关的功能关系问题 1．两个分析角度 (1)动力学角度：首先隔离物块和木板，分别分析受力，求出加速度，根据初速度分析两者的运动过程，画出运动轨迹图，找到位移和相对位移关系，根据时间关系列位移等式和速度等式。 (2)能量角度：物块在木板上滑行时，速度减小的物块动能减小，速度增大的木板动能增加，根据能量守恒，减小的动能等于增加的动能与系统产生的内能之和。 2．三种处理方法 (1)求解对地位移可优先考虑应用动能定理。 (2)求解相对位移可优先考虑应用能量守恒定律。 (3)地面光滑时，求速度可优先考虑应用动量守恒定律。　　 1．如图，在倾角为的光滑斜坡上有20个均匀分布的减速带，减速带之间的距离均为d，每个减速带的宽度远小于d。质量为m的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L处由静止下滑。小车通过减速带所损失的机械能与到达减速带时的速度有关。某同学观察发现，小车通过第17个减速带后，在相邻减速带间的平均速度不再增加。小车通过最后一个减速带后立刻进入与斜面平滑连接的水平地面继续滑行距离s后停下，小车与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。 （1）小车进入水平地面时速度的大小； （2）小车通过20个减速带共损失的机械能； （3）小车通过第17个减速带后，每经过一个减速带损失的机械能。 2．如图甲所示，在水平面上沿一条直线并排着四个物体（均可视为质点），彼此相距为L，以物体1所在位置为坐标原点，向右为x轴正方向，建立如图甲所示坐标系。物体与水平面之间的动摩擦因数如图乙所示，在，，之间动摩擦因数与x轴所成μ—x图像正好为半圆，其他地方地面可视为光滑。物体1、2、3、4的质量分别为m、2m、3m、4m。现给物体1以一定初速度，物体1与物体2发生碰撞后粘在一起向右运动。此后，发生的其他碰撞皆为弹性碰撞。已知当地重力加速度为g，所求答案用题目中给定的符号m、L、g、π表示，本题中所有单位均为国际单位制单位。求： （1）物体1在运动第1个位移L过程中，地面对物体1所做的功； （2）物体1与物体2相撞后瞬间的速度； （3）物体3最终的位置坐标。 3．有一款推拉门，其三扇门板俯视如图所示，每扇门的宽度均为，质量均为，边缘凸起部位的宽度均为。门完全关闭时，1号门板的左侧以及3号门板的右侧分别与两侧的门框接触时，相邻门板的凸起部位也恰好接触。测试时，将三扇门板均推至最左端，然后用恒力F水平向右推3号门板，每次都经过相同的位移后撤去F，观察三扇门的运动情况。发现当恒力为时，3号门板恰好能运动到其左侧凸起与2号门板右侧的凸起接触处。设每扇门与轨道间的动摩擦因数均相同，门板凸起部位间的碰撞及门板与门框的碰撞均为完全非弹性碰撞（不黏连）。不考虑空气阻力，取。 （1）求每扇门与轨道间的动摩擦因数。 （2）若要实现三扇门恰好完全关闭，则恒力应是多大？ （3）若想让三扇门都到达最右侧门框处，则恒力至少是多大？ 4．有一游戏装置，在光滑水平面AC上安装一弹簧发射架，已知AB为弹簧原长，弹力做功W与压缩量的关系为，弹簧劲度系数，压缩量可调，斜面CD的倾角为，长为。质量的物块P被弹簧弹出，经过C点时速度大小不变，物块P与斜面CD间的动摩擦因数。斜面在D点处与半径的光滑圆形轨道相切连接，圆轨道的最低点E与水平轨道EF相切连接，EF轨道与CD斜面略错开。质量为的物块Q放在