压轴题03 用动力学和能量观点解决多过程问题-2023年高考物理压轴题专项训练（新高考专用）

压轴题03 用动力学和能量观点解决多过程问题 目录 一，考向分析 1 二．题型及要领归纳 1 热点题型一 传送带模型中的动力学和能量问题 1 热点题型二 用动力学和能量观点解决直线+圆周+平抛组合多过程问题 5 热点题型三 综合能量与动力学观点分析含有弹簧模型的多过程问题 10 热点题型四 综合能量与动力学观点分析板块模型 13 三．压轴题速练 17 一，考向分析 1.本专题是力学两大观点在多运动过程问题、传送带问题和滑块—木板问题三类问题中的综合应用，高考常以计算题压轴题的形式命题。 2.学好本专题，可以极大地培养同学们的审题能力、推理能力和规范表达能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决压轴题的信心。 3.用到的知识有：动力学方法观点(牛顿运动定律、运动学基本规律)，能量观点(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)。 二．题型及要领归纳 热点题型一 传送带模型中的动力学和能量问题 1.解决传送带问题的关键点 (1)摩擦力的方向及存在阶段的判断. (2)物体能否达到与传送带共速的判断. (3)弄清能量转化关系：传送带因传送物体多消耗的能量等于物体增加的机械能与产生的内能之和. 2.应用动能定理时，摩擦力对物体做功Wf＝Ff·x(x为对地位移)；系统产生的热量等于摩擦力对系统做功，Wf＝Ff·s(s为相对路程). 【例1】（2023春·湖北荆州·统考期中）如图所示，荆州沙市飞机场有一倾斜放置的长度的传送带，与水平面的夹角，传送带一直保持匀速运动，速度。现将一质量的物体轻轻放上传送带底端，使物体从底端运送到顶端，已知物体与传送带间的动摩擦因数。以物体在传送带底端时的势能为零，求此过程中：（已知，，重力加速度g取） （1）物体从底端运送到顶端所需的时间； （2）物体到达顶端时的机械能； （3）物体与传送带之间因摩擦而产生的热量； （4）电动机由于传送物体而多消耗的电能。 【例2】．（2023春·四川眉山·校考阶段练习）科技馆有一套儿童喜爱的机械装置，其结构简图如下：传动带部分水平，其长度，传送带以的速度顺时针匀速转动，大皮带轮半径，其下端C点与圆弧轨道的D点在同一水平线上，E点为圆弧轨道的最低点，圆弧对应的圆心角且圆弧的半径，F点和倾斜传送带的下端G点平滑连接，倾斜传送带长为，其倾角。某同学将一质量为且可以视为质点的物块静止放在水平传送带左端A处，物块经过B点后恰能无碰撞地从D点进入圆弧轨道部分，当经过F点时，圆弧给物块的摩擦力，然后物块滑上倾斜传送带，已知物块与所有的接触面间的动摩擦因数均为，传送带以速度为顺时针运动，重力加速度，求： （1）物块由A到B的过程中传送带对物体所做的功； （2）弧对应的圆心角为多少； （3）物块从G到H端所用时间。 热点题型二 用动力学和能量观点解决直线+圆周+平抛组合多过程问题 (1)解题技巧 ①拆：把整个过程拆分为多个子过程，变为熟悉的运动模型. ②找：在题目中找“恰好”“恰能”“最高”“至少”等关键字，找出对应的临界条件. ③用：选用合适的规律列方程. ④注意：注意分析“界点”的速度大小和方向，界点速度是上一过程的末速度，又是下一过程的初速度，在解题过程中有重要的作用. (2)对于涉及滑动摩擦力的过程，一定不能用机械能守恒定律来求解. (3)对于非匀变速直线运动过程，不能用运动学公式求解，但可用动能定理、能量守恒定律或功能关系求解. 【例1】（2023春·重庆北碚·西南大学附中校考期中）如图甲所示为一款“反重力”磁性轨道车玩具，轨道造型可以自由调节，小车内装有发条，可储存一定弹性势能。如图乙所示为小宋同学搭建的轨道的简化示意图，它由水平直轨道、竖直圆轨道、水平直轨道和两个四分之一圆弧轨道与平滑连接而组成，圆弧轨道MN的圆心与圆弧轨道NP的圆心位于同一高度。已知小车的质量，小车在轨道上运动时受到的磁吸引力始终垂直轨道面，在轨道段所受的磁力大小恒为其重力的倍，在轨道段所受的磁力大小恒为其重力的倍，小车脱离轨道后磁力影响忽略不计。现将具有弹性势能的小车从点由静止释放，小车恰好能通过竖直圆轨道，最终从P点水平飞出，小车在圆弧轨道上运动过程中，在C点速度为。假设小车在轨道段运动时所受阻力大小等于轨道与小车间弹力的倍，其余轨道均光滑，不计其他阻力，小车可视为质点，小车在到达点前发条的弹性势能已经完全释放，重力加速度。 （1）求小车在圆轨道最低点所受轨道支持力的大小； （2）求直轨道部分的长度； （3）同时调节圆弧轨道与的半径，其他条件不变，求小车落地点与P点的最大水平距离xm。 【例2】（2023春·四川成都·石室中学校考阶段练习）如图所示为固定在竖直平面内的轨道，倾斜直轨道与光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道的圆心角为37°，半径为，端水平，段的动摩擦因数。竖直墙壁高，紧靠墙壁在地面上固定一个和等高、底