大题08 功能中的皮带、滑块问题-【大题精做】冲刺2024年高考物理大题突破+限时集训（江苏专用）

大题08 功能中的皮带、滑块问题 命题情境源自生产生活中的与功能变化的相关的情境或科学探究情境，解题时能从具体情境中抽象出物理模型，正确各力做功情况和能量的转化。命题既有重力场中的直线运动，也有电场或磁场中的直线运动、曲线运动，或更加复杂的复合场中的曲线运动的能量转化。命题中经常注重物理建模思想的应用，具体问题情境中，抽象出物体模型，利用功能转化的思想知识分析问题和解决问题。 （2023·黑龙江省佳木斯一中高三检测）如图所示，在光滑的水平面上放置一个足够长的木板B，在B的左端放有一个可视为质点的小滑块A，A、B间的动摩擦因数μ＝0.4，A的质量m＝1 kg，B的质量M＝2 kg, g＝10 m/s2。现对A施加F＝7 N的水平向右的拉力，1 s后撤去拉力F，求：（结果可以用分数表示） （1）撤去拉力F前小滑块A和长木板B的加速度大小a1、a2； （2）A相对于B静止时的速度大小v； （3）整个过程中由于摩擦生成的热量Q。 1．“滑块—木板”模型问题的分析方法 （1）动力学分析：分别对滑块和木板进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自的加速度；从放上滑块到二者速度相等，所用时间相等，由t＝＝，可求出共同速度v和所用时间t，然后由位移公式可分别求出二者的位移。 （2）功和能分析：对滑块和木板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律。如图所示，要注意区分三个位移： ①②③求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑； （2）求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板； （3）求摩擦生热时用相对位移Δx。 。 2．传送带的处理 （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传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传； ②系统产生的内能：Q＝Ffx相对。 ③功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q。 （2023·安徽省六安中学高三检测）如图所示，水平轨道AB长为2R，其A端有一被锁定的轻质弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上．圆心在O1、半径为R的光滑圆弧轨道BC与AB相切于B点，并且和圆心在O2、半径为2R的光滑细圆管轨道CD平滑对接，O1、C、O2三点在同一条直线上。光滑细圆管轨道CD右侧有一半径为2R，圆心在D点的圆弧挡板MO2竖直放置，并且与地面相切于O2点。质量为m的小滑块（可视为质点）从轨道上的C点由静止滑下，刚好能运动到A点，触发弹簧，弹簧立即解除锁定，小滑块被弹回，小滑块在到达B点之前已经脱离弹簧，并恰好无挤压通过细圆管轨道最高点D（计算时圆管直径可不计，重力加速度为g）。求： （1）小滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ； （2）弹簧锁定时具有的弹性势能Ep； （3）小滑块通过最高点D后落到挡板上时具有的动能Ek。 1．（2023·江苏省八校联盟高三月考）如图所示，倾角为53°的光滑斜面末端B与水平传送带平滑衔接。一质量为m＝2 kg的滑块（可视为质点）从斜面上的A点由静止释放，A点与B端的竖直高度差为h＝3.2 m。已知传送带逆时针匀速运行的速度为4 m/s，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，传送带足够长，重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8。自滑块由A点释放开始，求： （1）滑块第一次到达B端时的速度大小； （2）滑块第二次到达B端的时间； （3）60 s时间内，电动机消耗的电能。 2．如图所示，竖直放置的半径为R＝0.2 m的螺旋圆形轨道BGEF与水平直轨道MB和BC平滑连接，倾角为θ＝30°的斜面CD在C处与直轨道BC平滑连接。水平传送带MN以v0＝4 m/s的速度沿顺时针方向运动，传送带与水平地面的高度差为h＝0.8 m，MN间的距离为LMN＝3.0 m，小滑块P与传送带和BC段轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，轨道其他部分均光滑。直轨道BC长LBC＝1 m，小滑块P的质量为m＝1 kg。重力加速度g取10 m/s2。 （1）若滑块P第一次到达与圆轨道圆心O等高的F点时，对轨道的压力刚好为零，求滑块P从斜面静止下滑处与BC轨道高度差H； （2）若滑块P从斜面高度差H′＝1.0 m处静止下滑，求滑块从N点平抛后到落地过程中的水平位移大小； （3）滑块P在运动过程中能两次经过圆轨道最高点E点，求滑块P从斜面静止下滑的高度差H的范围。 3．（2022·江苏连云港市高三期中）如图甲所示，水平地面上有一质量为1 kg的长木板，长木板的左端放有一质量也为1 kg的小物块．一水平向右的力F作用在物块上，F从0开始逐渐增大，木板