3模块1 高考热点强化练1 动力学方法的综合应用-【备考最优解】2025年高考物理二轮专题复习教用word

高考热点强化练1　动力学方法的综合应用 1．(2024·河北唐山市期末)如图所示，一个质量M＝2.5 kg的长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右做匀加速运动，铁箱内一个质量m＝0.5 kg的木块恰好相对于铁箱静止在后壁上。铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1＝0.3，木块与铁箱后壁间的动摩擦因数μ2＝0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木块可视为质点，重力加速度g取10 m/s2。 (1)求水平拉力F的大小。 (2)当铁箱的速度为6 m/s时撤去拉力，经1 s时间木块恰好落到铁箱底部右端，则铁箱的长度是多少？ 解析：(1)由题可知，木块恰好相对于铁箱静止在后壁上，则有 mg＝μ2FN，FN＝ma 对铁箱有F－μ1(M＋m)g＝(M＋m)a 联立解得F＝129 N。 (2)当铁箱的速度为6 m/s时撤去拉力，木块做平抛运动，铁箱做匀减速直线运动，故木块的水平位移x1＝vt＝6 m 铁箱的位移x2＝vt－a′t2 a′＝μ1g 解得x2＝4.5 m 故铁箱的长度l＝x1－x2＝1.5 m。 答案：(1)129 N　(2)1.5 m 2．(2024·安徽合肥市二模)图甲为某种排盘机，可以通过排盘器将包子、蛋糕等食品整齐地摆放在托盘中，图乙为排盘机的示意图。开始时排盘器水平，静止在托盘上方，其上表面距托盘高h＝5 cm。包子到达距排盘器左端l＝14.5 cm处时速度大小v0＝1.4 m/s，方向水平向左，此时排盘器以a＝5 m/s2的加速度水平向右做匀加速直线运动。当包子刚好离开排盘器时，排盘器立即停止运动。已知包子所受的阻力为其重力的0.4，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)排盘器加速运动的时间； (2)包子落至托盘瞬间的速度。 解析：(1)由牛顿第二定律，可得 a包子＝＝＝4 m/s2 依题意，排盘器向右做匀加速运动，包子向左做匀减速运动，设经时间t包子刚好离开排盘器，则有 l＝v0t－a包子t2＋at2 解得t＝0.1 s。 (2)包子离开排盘器后做平抛运动，水平初速度v水平＝v0－a包子t＝1 m/s 包子落至托盘瞬间竖直方向速度大小 v竖直＝＝1 m/s 包子落至托盘瞬间的速度大小 v＝＝ m/s 设该速度与水平面夹角为θ，则有 tan θ＝＝1 解得θ＝45° 即方向为与水平面夹角45°斜向左下。 答案：(1)0.1 s　(2) m/s，与水平面夹角45°斜向左下 3．(2024·山东菏泽市质检)如图所示，快递分拣线上有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为4 m/s，乙的速度为4 m/s，图中虚线为传送带中线。一质量为1 kg、可视为质点的小包裹从传送带甲的左端中线处由静止释放，小包裹在离开甲之前已经与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，滑至乙中线处时恰好相对乙静止。已知小包裹与两传送带间的动摩擦因数均为0.25，重力加速度大小g取10 m/s2。 (1)要使小包裹在离开传送带甲之前与甲的速度相同，则小包裹释放的位置至传送带乙的左侧边缘的距离L至少为多少？ (2)求小包裹滑上传送带乙后所受摩擦力的大小及方向。 解析：(1)设小包裹的质量为m，对小包裹有μmg＝ma，v＝2aL 解得L＝3.2 m。 (2)摩擦力大小 f＝μmg＝2.5 N 小包裹滑上传送带乙瞬间，有相对传送带乙侧向速度4 m/s和与传送带乙运动方向相反的速度4 m/s，如图所示，由几何关系可知，摩擦力方向与水平方向成60°斜向左上方。 答案：(1)3.2 m　(2)2.5 N　与水平方向成60°斜向左上方 4．(2024·福建厦门市期末)在高速公路的长下坡路段，通常会设有如图甲所示的紧急避险车道，车辆在下坡过程中若遇刹车故障则可滑行至避险车道进行避险，整个过程简化为图乙所示。一辆货车以72 km/h的速度在下坡行驶的过程中刹车失灵，在倾角θ1＝14.5°的坡道上自由滑行L1＝600 m的距离后冲上倾角θ2＝37°的避险车道，已知货物的质量为货车质量的2倍，放置于距车厢前端5 m处，货物未采取固定措施，货车在坡道上自由滑行时受到的阻力为车与货物总重的0.15，在避险车道上滑行时受到的阻力为车与货物总重的0.8，货物与车厢间的动摩擦因数μ＝0.75，货车由坡道驶入避险车道的过程中货物并未相对于车厢发生滑动，完全驶入避险车道后速度损失25%，已知sin 14.5°≈0.25，cos 14.5°≈0.97，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)货车到达坡道底端时的速度； (2)货车完全滑入避险车道后继续运动的距离； (3)货物是否会撞上车厢的前护栏。 解析：(1)货车在坡道上自由滑行的初速度v0＝72 km/h＝20 m/s 货车在坡道上自由滑行时，由题意可知，货物与车厢相对静止，根据牛顿第二定律可得(M＋m)g sin θ1－0.15(M＋m)g＝(M＋m)a 解得a＝1 m/s2 2aL1＝v－v 解得v1＝40 m/s。 (2)货车完全滑入避险车道后的速度 v2＝(1－25%)v1＝30 m/s 货车完全滑入避险车道后，设货物与车厢可以保持相对静止，根据牛顿第二定律有 ＝ 可得f＝0.8mg>μmg cos θ2＝0.6mg 故货车完全滑入避险车道后货物将相对于车厢向上发生滑动，对于货车，根据牛顿第二定律可得 Mg sin θ2＋0.8(M＋m)g－μmg cos θ2＝Ma1 解得a1＝18 m/s2 根据运动学公式有2a1x1＝v 解得x1＝25 m。 (3)对于货物，根据牛顿第二定律可得 mg sin θ2＋μmg cos θ2＝ma2 解得a2＝12 m/s2 根据运动学公式有2a2x2＝v 解得x2＝37.5 m 由于Δx＝x2－x1＝12.5 m>5 m 故货物会撞上车厢前端的护栏。 答案：(1)40 m/s　(2)25 m　(3)货物会撞上车厢的前护栏 学科网（北京）股份有限公司 $