第五章 课时跟踪练27 动力学方法和能量观点的综合应用（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（多选版 新教材 新高考）

课时跟踪练27　动力学方法和能量观点的综合应用 基础应用练 1.(2022·河北石家庄二模)如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段物体与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法正确的是(　　) A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量 C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量 D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热 C　解析：第一阶段物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力，第二阶段物体受到沿斜面向上的静摩擦力，两个阶段摩擦力的方向都跟物体运动的方向相同，所以两个阶段摩擦力都做正功，A错误；根据动能定理得知，外力做的总功等于物体动能的增加量，第一阶段，摩擦力和重力都做功，因此第一阶段摩擦力对物体做的功不等于第一阶段物体动能的增加量，B错误；由功能关系可知，第一阶段摩擦力对物体做的功(除重力之外的力所做的功)等于物体机械能的增加量，即ΔE＝W＝F阻s物，摩擦生热为Q＝F阻s相对，又由于s传送带＝vt，s物＝t，所以s物＝s相对＝s传送带，即Q＝ΔE，C正确；第二阶段没有摩擦生热，但物体的机械能继续增加，D错误。 2．(2022·湘鄂豫名校联考)雪车是冬奥会的比赛项目之一，风驰电掣般地高速行驶是雪车的最大看点之一。2022年北京冬奥会雪车项目的比赛在延庆赛区的国家雪车雪橇中心进行。雪车比赛所用赛道长1.5 km左右，落差在100 m至150 m之间。比赛可以分为两个过程：过程1中运动员手推雪车沿斜向下的赛道奔跑获得初始速度，如图甲所示；过程2中运动员跳入车体内，呈坐姿在弯曲的赛道上无动力滑行，如图乙所示。设雪车的质量为m1，运动员的总质量为m2，重力加速度为g，忽略冰面与雪车之间的摩擦。 (1)过程1中运动员推车奔跑使雪车获得速度v0，这一过程中赛道的落差为h，求这一过程中运动员对雪车做的功W； (2)过程2中为了让运动员乘坐雪车能高速且安全地通过弯道，弯道处的赛道均向内侧倾斜。若雪车以速度v通过半径为r的一小段弯道，弯道落差可忽略。建立图丙所示的模型，将运动员和雪车整体看作质点，求在弯道处赛道对雪车的支持力FN的大小。 答案：(1)m1v02－m1gh　(2)(m1＋m2) 解析：(1)运动员推车奔跑的过程中，对雪车由动能定理有 W＋m1gh＝m1v02 解得W＝m1v02－m1gh。 (2)根据牛顿第二定律，转弯过程中运动员和雪车需要的向心力F向＝(m1＋m2) 对运动员和雪车进行受力分析，如图所示 根据平行四边形定则可知 FN2＝(m1＋m2)2g2＋F向2 代入解得FN＝(m1＋m2)。 3．(2022·湖北武汉一模)如图所示，从A点以水平速度v0＝2 m/s抛出质量m＝1 kg的小物块P(可视为质点)，当物块P运动至B点时，恰好沿切线方向进入半径R＝2 m、圆心角θ＝60°的固定光滑圆弧轨道BC，轨道最低点C与水平地面相切，C点右侧水平地面某处固定挡板上连接一水平轻质弹簧。物块P与水平地面间动摩擦因数μ为某一定值，g取10 m/s2，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求： (1)抛出点A距水平地面的高度H； (2)若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到B点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能Ep。 答案：(1)1.6 m　(2)14 J 解析：(1)物块经过B点时有tan θ＝ 可得vy＝v0tan 60°＝2 m/s 小物块运动至B点的竖直分位移 y＝＝0.6 m A点距地面的高度 H＝y＋R(1－cos 60°)＝1.6 m。 (2)以地面为零势面，设物块在水平地面向右运动的位移为x，物块从A点水平抛出到第一次返回B点的过程中，由能量守恒定律有 mv02＋mgH＝μmg·2x＋mgR(1－cos 60°) 解得μmgx＝4 J 物块从A点水平抛出到弹簧压缩到最短的过程中，由能量守恒定律有 mv02＋mgH＝μmgx＋Ep 解得Ep＝14 J。 素养提升练 4.(多选)(2022·湖南邵阳二中模拟)如图所示，现将一长为L、质量为m且分布均匀的金属链条通过装有传送带的斜面输送到高处。斜面与传送带靠在一起连成一条直线，与水平方向的夹角为θ，斜面部分光滑，链条与传送带之间的动摩擦因数为常数。传送带以较大的恒定速率顺时针转动。已知链条处在斜面或者传送带上的任意位置时，支持力都均匀作用在接触面上。将链条放在传送带和斜面上，当位于传送带部分的长度为时，链条恰能保持静止。现将链条从位于传送带部分的长度为的位置由静止释放，则下列说法正确的是(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A．链条与传送带之间的动