热考(3)动力学和能量观点的综合应用-【创新大课堂系列】高三物理全国名校名卷168优化重组卷

15.解析(1)对货物A受力分析，由牛顿第二定律1gc0s日-： migsin 6=mia, 解得a1=0.4m/s2,设货物一直加速，则由运动学公式有L=; 解得t=5s,此时货物A的速度为v1=a1t=0.4X5m/s= 2m/s,符合题意. (2)①对货物A受力分析，由牛顿第二定律 T+um gcos 0-mgsin 0=ma:' 对重物B受力分析，由牛顿第二定律m2g一T=m2a2, 联立解得a2=1m/s, 到与传送带共速时间为击一号=二、 赏前A运动的位移为4=号=号×2m=2m, 假设货物A达到与传送带共速后，货物A和重物B能够匀 速运动， 对货物A有m2g十f=o gsin8, 即f=m1gsin9-m2g=15×10×0.6N-1×10N=80N, fmm1gcos9=0.8×15×10×0.8N=96N, 所以之后物块A匀速，则匀速的时间为，=L一飞=5.2 2 =1.5s, 则货物A从底端到达顶端所需的时间为t=t1十t,=2s十 1.5s=3.5s, ②在货物A加速阶段，摩擦力为斤=um1gcos日=0.8×15× 10×0.8N=96N, 摩擦力对其做的功为W1=f1x1=96×2J=192J, 1. 10 在货物A匀速阶段，摩擦力为f2=m1gsin0-m2g=15×10: 12 ×0.6N-1×10N=80N, 则摩擦力对其做的功为W,=f2(L-x1)=80X(5一2)J= 240J, 即货物A在传送带上运动过程中摩擦力对其做的功为W=: W1+W2=192J+240J=432J. 答案(1)0.4m/s2,5s(2)①3.5s,②432J 16.解析(1)设所求的木板A和物块B的加速度的大小分别： 为aA,aB,木板A与挡板第一次碰撞前，A、B相对静止一起 下滑，木板A与挡板第一次碰撞后，B相对A下滑，由牛顿！ 第二定律得 对A有：ngsin9+mgcos8=1aA, 对B有：gcos日-mgsin8=maB, 解得a=号g,方向沿斜面向下， 1 a=车g,方向沿斜面向上； (2)木板A与挡板第一次碰撞前，A、B相对静止一起下滑的！ 加速度大小为a=gsin30°=立g, 1 木板A与挡板第一次碰撞前瞬间的A、B的速度大小为U1=13 √2aL=√gL, 木板A与挡板发生弹性碰撞，碰撞后A原速率被反弹，A先 沿斜面向上做匀减速直线运动，B沿斜面向下匀减速直线运； 动，因aA>aB,故A速度先减为零，之后A沿斜面向下匀加！ 速直线运动，AB共速之后相对静止一起沿斜面向下做匀加： -218 速直线运动，直到A与挡板第二次碰撞， 2 碰撞后A上滑的最大距离为x1=2a二5 设第一次碰撞后经过t时间AB共速，共速时速度大小为 U共，则有： U共=一十aat=U1一aBt, 2 解得0共=31， 设第一次碰撞后到AB共速A的位移大小为x,A第二次与 挡板碰撞前瞬间的速度大小为2， 则有-2a4x=vg2-y2,2ax=v,2-U#2, 2 解得U一√3 大碰撞后A上滑的最大距离为石，一日 可得木板A从开始到第三次与挡板碰撞过程中运动的总路 LL: 程为s=L十2x1十2x2= (3)最终木板A静止在斜面底端，全过程B相对A始终沿斜 面下滑，设B相对A下滑的总位移为△x, 由能量守恒和功能关系得umgsin8·△x=mgLsin日+ mg(L+△x)sinB, 解得△x=4L,则木板A长度1应满足的条件为1≥4L 答案1)子g子g2)子1(3)B4L 热考（三）动力学和能量观点的综合应用 C 2.C 3.A 4.B 5.D 6.C 7.C 8.AD 9.AD BD 11.CD 解析(1)小物块从P点到第一个圆轨道最高点，根据动能 定理得： 2g.2R-mg·5R=2mU1-2m2, 在最高，点时，对小物块，根据牛顿第二定律得 mg十FN=mR' 根据牛顿第三定律知小物块对轨道压力的大小 F=F, 联立解得：Fy'=0.5mg; (2)设脱轨时小物块与圆心的连线与水平方向夹角为日. 小物块从P点到脱轨，根据动能定理得： 21 mg(R+Rsin)+mg·10R三之n-7m% 2 刚脱轨时，对小物块，有mgsin日=mR, U2 联立解得：= gR A2 答案(1)0.5mg(2)/】 解析(1)设物块能加速到和传送带速度相等，则加速过程 根据牛顿第二定律：omg=ma. ① 设加速过程物块的位移为x则v=2ax ② 由①②解得x=1m<L,假设成立，A碰B前速度为2m/s: (2)规定水平向右的方向为正方向，A、B碰撞过程由动量守 恒和能量守恒得 nv=mva十mvz ③ 解得t=2s 1 1 之m=之m:+之mug ④ 滑块和小车的共同速度v,有u=2m/s 由③④解得va=0,vg=2m/s ⑤ 小车运动2.5s时的位移x=2×1×2m十2×0,5m (3)AB碰撞后到弹簧弹性势能最大的过程摩擦生热 3m. Q=一W: ⑥ (3)从滑块滑上小车到滑块和小车共速用了2s,滑块和小车 由图知B运动0.5m时u=0.4,摩擦力对物块做的功 相对滑动位移 w,=_0士mgd 2 ⑦ =(6×2-合×2x2）m-(2×1×2）m=6m 根据能量守恒得2m2=Q十E, 国 从车开始运动到被锁住的过程中，滑块与车之间由于摩擦而 产生的内能E=umgx'=24J. 由⑤到⑧解得Em=0.5J. 答案(1)92N(2)3m(3)24J 答案(1)2m/s(2)2m/s(3)0.5J !16.解析(1)假设能到Q,从出发，点到最高点Q,由动能定理 14.解析(1)木塞的末速度等于齿轮线速度，对木塞，根据运动 可得 学公式u=2ah 根据角速度和线速度的关系v=wr -2mgR=zma-之mw 联立可得u=√2a 解得va=0, 恰好能到达圆轨道最高，点Q. (2)根据题意画出木塞摩擦力与运动距离 (2)物块在E点，由牛顿第二定律可得 的关系图如图所示 mgcos 0=m 2 R 可得摩擦力所做的功为W:=一 2gR 对木塞，根据动能定理W十W:一mgh= 2mv-0 物块在E点的速度vE=√3 物块从出发点到E点，由动能定理得 1 解得W=mah十mgh十之fh. mgR(1+cos0》=2mE2-号》 1 2 mu (3)设开瓶器对木塞的作用力为F,对木塞，根据牛顿第二定 出发点的速度w=2√gR,代入数据可得w=2√5m/s. 律F-mg-f=ma (3)全过程应用动能定理可得 速度v=at 1 位移x=之at pomg-m 在粗糙段上的位移为x=12.5m 开瓶器的功率P=Fv 可知，滑块最终距离P点右端24.5m 联立可得P=magt什ma1+f,at-at 2h 答案(1)恰好能到达圆轨道最高点Q 答案1a=@(2w=mah+mgh+f,A(3P (2)2√5m/s(3)滑块最终距离P点右端24.5m 1 热考（四） 动量和能量观点综合应用 magt+mat十fat Loa't 2h 1.C2.C3.B4.B5.D6.A7.C8.AC9.AC 15.解析(1)从A到B,滑块的机械能守恒 10.BD 11.CD mgR=m-mw心， 21 :12.解析(1)要使滑块能够从木板右端滑出， 解得va=6m/s 则有2m%2>fL 在B点，由合外力提供向心力 设动摩擦因数最大值为41，由图像可知 我=公资 f=凸mg 2 解得F=92N. 解得h<0.8. (2)滑块滑到B端后冲上小车，滑块和小车受到的摩擦力分！ (2)根据动量守恒有 别为F、F, nuo=mU十mU2 有F1=F2=mg=4N 设动摩擦因数最大值为2，根据能量守恒有 滑块和小车的加速度分别为a1,a2,有 1 2 -2mga-是=1 a=m 又U1>2 当滑块和小车共速度时所需时间为，有 解得<0.4. UB-ait=at, 答案(1)4<0.8(2)<0.4 219热芳（三） 动力学和能量观点的综合应用 [热考解读] 时刻又做匀速运动；通过收费处后，逐渐增加功 率，使汽车做匀加速运动直到恢复原来功率，以 利用动力学和能量观点分析解决有关实际问 后保持该功率行驶.设汽车所受阻力大小不变 题是近几年高考的命题热点，以传送带和板块模 则在该过程中，汽车的速度随时间变化图像可 型为背景命制的试题重点考查学生从图像中获 能正确的是 取、处理和应用有效信息的能力. 1.应用动能定理解题的思维流程 运动运动性质及动能明确初、末 分析特点 今析动能 究对象和 动能 动力学关系 定理 究过 受力几个力？恒做功是否做功？正 分阶段或全过程列方程 解方程、讨论结果 程 分析力还是变力情况功还是负功 t 2.应用能量守恒定律的基本思路 3.(2025·山东潍坊·三模)如图 (1)守恒：E初=E末，初、末总能量不变 所示，一轻质刚性杆可在竖直 0 (2)转移：EA减=EB增，A物体减少的能量等于 平面内绕固定转轴O自由转动，杆长为2L.杆 B物体增加的能量： 的中点M处固定一质量为2m的小球a,另一端 (3)转化：|△E减|=|△E增|，减少的某些能量等 N处固定一质量为m的小球b.现将杆从水平 于增加的某些能量， 位置由静止释放，忽略空气阻力，重力加速度为 [热考热练] g.下列说法正确的是 (时间：75分钟分值：100分) A.杆转动至竖直位置时，OM段杆对小球a的 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28 作用力大小为要mg 分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合 B.杆转动至竖直位置时，OM段杆对小球a的 题目要求的， 1.(2025·辽宁·二模)如 作用力大小为兰ms 图，倾角为30°的光滑斜面 C.从释放到转动至竖直位置过程中，杆对小球 固定在水平面上，劲度系 y7 30° 数为k的轻弹簧一端固定 a做的功为号mgL 在斜面底端的挡板上，另一端与质量为m的物 D.从释放到转动至竖直位置过程中，杆对小球 块A连接，A静止于P点.现对A施加一方向 平行于斜面向上、大小F=mg的恒定拉力，使 a做的功为一3mgL A向上运动.若运动过程中，弹簧形变未超过弹 4.(2025·江苏泰州·一模)如图所示，水平面OA 性限度，重力加速度为g,则 A.刚施加拉力F时，A的加速度大小为0.5g 段粗糙，AB段光滑，OA-AB=乞，一原长为 B.速度最大时，A距P点的距离为 2k 1,劲度系数为(>1)的轻弹簧右端固 m C.最大速度为m=g√ 定，左端连接一质量为m的物块.物块从O点 由静止释放.己知物块与OA段间的动摩擦因 D.在A上升到最高点的过程中，A和弹簧系统 数为以，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则物块 的机械能先增加后减小 在向右运动过程中，其加速度大小a、动能Ek、 2.(2025·辽宁沈阳高三二模)“ET℃”是高速公路 弹簧的弹性势能E。、系统的机械能E随位移x 上电子不停车收费系统的简称.若某汽车以恒 变化的图像可能正确的是 定功率匀速行驶，为合理通过收费处，司机在 00000000000000000000000000000MY 时刻使汽车功率减半，并保持该功率行驶，到2 109 在半圆弧细杆上的A点，小球乙放置在C点， 甲、乙均处于静止状态，现让小球甲受到轻微的 扰动，小球甲套在半圆弧细杆上向下运动，小球 乙沿着水平面向左运动，重力加速度为g,则在 0.510.61 0.5l0.6l 小球甲从A到B的运动过程中，下列说法正确 E E 的是 A.甲的重力势能全部转化为甲的动能 B.甲克服杆的作用力做的功大于杆对小球乙所 做的功 00.5l0.6l 0.510.61 C.当甲刚运动到B点时，甲、乙的速度大小之比 为√3：1 5.(2025·安徽合肥· 统考一模)我国风洞技 D,当甲刚运动到B点时，甲的动能为ngR 术世界领先.右图为某 均流区 风洞实验的简化模型， 零 区 LM 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共 20分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题 风洞管中的均流区斜 目要求.全部选对的得5分，选对但不全的得3 面光滑，一物块在恒定风力的作用下由静止沿斜 分，有选错的得0分」 面向上运动，从物块接触弹簧至到达最高点的过 、 8.（2025·内蒙古包头·三模) NA 程中（弹簧在弹性限度内），下列说法正确的是 如图所示，一弹性轻绳（绳的 弹力与其伸长量成正比)左端 A.物块的速度一直减小到零 固定在A点，自然长度等于 B.物块加速度先不变后减小 AB.弹性绳跨过由固定轻杆 C.弹簧弹性势能先不变后增大 OB固定的定滑轮连接一个质 D.物块和弹簧组成的系统的机械能一直增大 量为的小球，小球穿过竖直固定的杆，初始时 6.(2025·重庆 橡皮擦 今> -0 弹性绳ABC在一条水平线上，小球从C点由静 市巴蜀中学高 硬纸板 止释放，当滑到E点时速度恰好为零，已知C、E 三二模)如图， 水平桌面 两点间距离为h,D为CE的中点，小球在C点 将一质量为m=10g、长度为l=20cm的长方 形硬纸板放在水平桌面上，右端一小部分伸出： 时弹性绳的拉力为受，小球与杆之间的动摩擦 桌外.将一质量也为10g的橡皮擦（可视为质 因数为0.4，弹性绳始终处在弹性限度内，重力 点)置于纸板的正中间，用手指将纸板水平弹 加速度为g.已知质点做简谐振动周期公式T 出，纸板瞬间获得初速度vo=1m/s.已知橡皮 擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为=0.1，： 2层(m为质点质最，为振动系数，下列说 纸板与桌面间的动摩擦因数为2=0.2，设最！ 法正确的是 () 大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2. A.对于由弹性绳和小球组成的系统，在CD阶段 则 损失的机械能等于在DE阶段损失的机械能 A.弹出纸板后瞬间，纸板的加速度大小为2m/s2 B.橡皮擦与纸板达到相同速度后，一直与纸板： B.小球从C到E克服弹性绳弹力做功？mgh 相对静止 C.在E点给小球一个竖直向上的速度√gh小球 C.最终橡皮擦不会脱离纸板 恰好能回到C点 D.因橡皮擦与纸板肇擦而产生的热量为1200J D.从C到E的过程中，弹性轻绳对小球的冲量 7.(2025·河南·三模) A 为0890gh 如图所示，半径为R R 9.(2025·河北沧州· 的光滑半圆弧固定在 二模)如图所示，套 光滑水平面上且与水 在一光滑的水平固 平面光滑连接于C 定杆上的小环N和 点，AC是竖直直径， 另一套在光滑竖直 B距离光滑水平面高度为R,质量均为m的小 球甲、乙（视为质点）用轻质细杆连接，小球甲套！ 固定杆上的小环M -110 用一不可伸长的轻绳连接在一起，两杆在同一： 因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹 竖直面内，M、N两环的质量均为m=1kg,绳长 为1=0.24m.一水平外力F作用在小环N上， 簧的弹性势能为E,=22(k为劲度系数， 整个系统处于静止状态，轻绳与竖直杆夹角为α！ 为弹簧的形变量)，取g=10m/s2,sin37°= =60°.不计空气阻力，轻绳始终处于伸直状态. 0.6,cos37°=0.8.下列说法正确的是( 已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g A.释放小球B前手受到的压力为32N 取10m/s2,则下列说法正确的是 B.滑块A向上滑行0.32m时速度最大 A.作用在小环N上外力F的大小为10√3N B.撤去F后，小环M在运动过程中机械能守恒： C.滑块A向上滑行时最大速度为区 m/s C.撤去F后，轻绳与竖直杆夹角3=37°时，小环 D.物体A向上滑行达到最大速度的过程中， M的速度大小为0.36m/s 细绳对滑块A做的功为8.75J D.撤去F后，小环N能达到的最大速度为：三、非选择题：本题共5小题，共52分 2√15 12.(2025·山东省济南市高三上学期期末)(6分) 5 m/s 如图所示，水平地面上有两个半径均为R的固 10.（2025·四川·统考 M 定竖直光滑圆轨道，M、N分别为两圆轨道的 二模)如图所示，为冬 最低点.一质量为的小物块从P点开始沿 奥会单板滑雪大跳台 水平面向右运动，通过第一个竖直圆轨道后沿 项目简化模型.运动 水平面继续向右运动.已知P点与M点、M点 员以水平初速度o 与N点间的距离均为5R,小物块与水平面间 从P点冲上半径为R的六分之一光滑圆弧跳 的动摩擦因数4=0.2，重力加速度为g,小物 台，离开跳台经最高点M后落在倾角为0的斜： 坡上，落点距Q点的距离为L,若忽略一切阻： 块在P点的初速度大小o二√ 5g☒.求： 2 力并将其看成质点，重力加速度为g,则下列说 (1)小物块到达第一个圆轨道最高点时，小物 法正确的是 块对轨道压力的大小； A.运动员在最高点M的速度为0 (2)小物块从第二个圆轨道脱离时的速度 B最高点M距水平面PQ的竖直距离为 大小. +》 C.运动员离开圆弧跳台后在空中运动的时间： 3v022Lsin 0R 3o23R 4g2 4g√4g24g D.运动员落在斜面时的速度大小为 √2+2 gLsin0 11.(2025·山东省济 南市高三联考)如 图所示，在倾角为 B 13.(2025·辽宁省抚顺市高考三三模)(8分)一水 37°的斜面上，轻质 37 平传送带以v=2/s的速度顺时针匀速转 弹簧一端连接固定 777777777777777777777777777777 动.将物块A轻轻放到传送带左端，物块A和 在斜面底端的挡板C上，另一端连接滑块A, 一轻细绳通过斜面顶端的固定轻滑轮，一端系 传送带之间的动摩擦因数o=0.2.传送带紧 在滑块A上，另一端与小球B相连，细绳与斜 挨着右侧水平地面，地面左侧O点放一物块 面平行，斜面足够长.先用手托住小球B,此时： B,物块B与水平面间的动摩擦因数为4，且以 弹簧刚好处于原长，滑块A刚要沿斜面向上运 随物体到O点的距离x按图所示规律变化，传 动.现在由静止释放小球B,不计轻绳与滑轮： 送带水平部分长L=1.2m,物块A运动到水平 间的摩擦，小球B始终未落地.已知滑块A的 地面上和B发生弹性碰撞，碰后B向右运动挤 质量为3kg,小球B的质量为5kg,弹簧的劲： 压弹簧，B向右运动的最大距离为d=0.5m,物 度系数为100N/m,滑块A与斜面间的动摩擦 块A、B的大小可忽略，质量均为m=0.5kg g取10m/s2.求： 111 (1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小； 0.4… (2)车被锁住时，车右端距轨道B端的距离； A B WWWWX 77777777777777777777 (3)从车开始运动到被锁住的过程中，滑块与 x/m 0.5 车之间由于摩擦而产生的内能大小 (1)A碰B前的瞬间A物块的速度； (2)A碰B后B物块的速度； (3)弹簧的最大弹性势能. 16.(2025·江苏南通调研)(16分)如图所示，一条 带有圆轨道的长直轨道水平固定，圆轨道竖 14.(2025·广东卷·8)(10分)用开瓶器拔出瓶中 直，底端分别与两侧的水平直轨道相切，圆轨 的木塞，初始时软木塞的 把手 道的半径R=0.5m,滑块以一定的初速度从 上截面与玻璃瓶口平齐， 左侧水平直轨道滑入圆轨道，滑过最高点Q后 木塞质量为m,高为h,过齿轮 再沿圆轨道滑出，进入右侧水平直轨道，已知 程中做匀加速直线运动， 塞子 图中P点左侧轨道均光滑，右侧轨道呈粗糙 加速度为a、过程中木塞 △x 段、光滑段交替排列，每段长度都为L=1m, 受到的摩擦力为∫=f0 滑块与各粗糙段间的动摩擦因数都为=0.1， 重力加速度g取10m/s2. (1-若)其中f。为参 数，h为木塞高，x为木塞运动的距离.开瓶器 齿轮的半径为r,重力加速度为g, (1)求拔出时，齿轮的角速度ω； ag (2)求初始到拔出，开瓶器对木塞做的功W; (3)设经过时间为，求开瓶器的功率P与t的 (1)若滑块从左侧进入圆轨道的初速度为 关系式 2√5m/s,问滑块能否到达圆轨道的最高点Q; (2)若滑块从左侧进入圆轨道，运动至图中E 点，恰好与轨道无相互作用，已知过E点的半 径与竖直方向夹角为(0s9=号)，求进入圆 轨道的初速度； (3)若滑块从左侧进入圆轨道的初速度为5m/s, 问滑块最终停在右侧轨道的何处？ 15.(2025·江苏连云港适 应性演练)(12分)如图 B人 所示，AB为固定的半径 R=1m的光滑圆弧轨道，下端B恰与小车右 端平滑对接.小车质量M=4kg,车长L=8m. 现有一质量m=2kg的滑块，由轨道顶端A点： 以初速度o=4m/s进入轨道，滑到B端后冲上 小车.已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩 擦因数u=0.2,当车运行了2.5s时，被地面装置锁 住不动(g=10m/s2).求： 112