第6单元 08 专题十 动力学和能量观点的综合应用（word教参）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习考点精讲（基础版）

该高中物理讲义聚焦动力学和能量观点综合应用专题，涵盖传送带模型、多过程运动组合等高考核心考点，按“分析方法（动力学+能量）—功能关系—题型实例”逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导、真题训练（含2025广西卷、福建卷例题）等环节，帮助学生构建解题框架，突破难点。 讲义突出科学思维与模型建构，如传送带问题先建立动力学受力分析和能量转化模型，再结合相对位移计算热量等功能关系，通过典例精讲和方法总结提升学生问题解决能力，为教师把控复习节奏、学生高效备考提供有力支撑。

专题十　动力学和能量观点的综合应用 专题十　动力学和能量观点的综合应用 题型一　传送带模型综合问题 1.传送带问题的分析方法 (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. (3)注意:当物体与传送带速度相同时,摩擦力往往发生突变. 2.传送带问题涉及的功能关系 (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. 例1 应用于机场和火车站的安全检查仪,其传送装置可简化为如图所示的模型.传送带在电动机驱动下始终保持v=0.4 m/s的速率逆时针方向运行,A、B间的距离为3 m.已知行李(可视为质点)质量m=10 kg,与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,旅客把行李无初速度地放在A处,行李从B点离开传送带,重力加速度大小g取10 m/s2,下列说法正确的是 (　) A.行李从A到B过程中传送带对行李做功为60 J B.行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08 m C.行李从A到B过程中与传送带因摩擦产生热量为1.6 J D.行李从A到B过程中电动机额外消耗的电能为1.6 J 例2 [2025·广西卷] 图甲为某智能分装系统工作原理示意图,每个散货经倾斜传送带由底端A运动到顶端B后抛出,撞击冲量式传感器使其输出一个脉冲信号,随后竖直掉入已与水平传送带共速度的货箱中,此系统利用传感器探测散货的质量,自动调节水平传送带的速度,实现按规格分装.倾斜传送带与水平地面夹角为30°,以速度v0匀速运行.若以相同的时间间隔Δt将散货以几乎为0的速度放置在倾斜传送带底端A,从放置某个散货时开始计数,当放置第10个散货时,第1个散货恰好被水平抛出.散货与倾斜传送带间的动摩擦因数为μ=,到达顶端前已与倾斜传送带共速.设散货与传感器撞击时间极短,撞击后竖直方向速度不变,水平速度变为0.每个长度为d的货箱装总质量为M的一批散货,若货箱之间无间隔,重力加速度为g.分装系统稳定运行后,连续装货,某段时间传感器输出的每个脉冲信号与横轴所围面积为I(如图乙所示),求这段时间内: (1)单个散货的质量. (2)水平传送带的平均传送速度大小. (3)倾斜传送带的平均输出功率. 题型二　用动力学和能量观点解决多过程多运动组合问题 例3 [2025·福建卷] 如图甲,竖直平面内,一长度大于4 m的水平轨道OP与光滑半圆形轨道PNM在P点平滑连接,固定在水平地面上.可视为质点的A、B两小物块靠在一起,静置于轨道左端.现用一水平向右推力F作用在A上,使A、B向右运动.以x表示A离开初始位置的位移,F随x变化的图像如图乙所示.已知A、B质量均为0.2 kg,A与水平轨道间的动摩擦因数为0.25,B与水平轨道间的摩擦不计,重力加速度大小取10 m/s2. (1)求A离开初始位置向右运动1 m的过程中,推力F做的功; (2)求A的位移为1 m时,A、B间的作用力大小; (3)若B能到达M点,求半圆形轨道半径应满足的条件. 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题十　动力学和能量观点的综合应用 例1　D　[解析] 行李先向左做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有μmg=ma,解得a=2 m/s2,行李加速至与传送带速度相等时,则有v2=2ax0,解得x0=0.04 m<L=3 m,之后行李向左做匀速直线运动,则行李从A到B过程中传送带对行李做功为W1=μmgx0=0.8 J,故A错误;行李匀加速直线运动过程有v=at,则行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为x相=vt-t=0.04 m,故B错误;行李从A到B过程中与传送带因摩擦产生热量为Q=μmgx相=0.8 J,故C错误;行李从A到B过程中电动机额外消耗的电能E=Q+mv2=1.6 J,故D正确. 例2　(1)　(2)　(3) [解析] (1)对单个散货水平方向由动量定理有-I=0-mv0 解得单个散货的质量为m= (2)落入货箱中散货的个数为 N== 则水平传送带的平均传送速度大小为 == (3)设倾斜传送带的长度为L,其中散货在加速阶段时,由牛顿第二定律有 μmgcos 30°-mgsin 30°=ma 解得a=g 加速时间t1== 加速位移x1=a= 设匀速时间为t2 其中t1+t2=9Δt 则匀速位移为x2=v0t2=v0 故倾斜传送带的长度为 L=x1+x2=9v0Δt- 在加速阶段散货与传送带发生的相对位移为Δx=v0t1-x1= 在Δt时间内传送带额外多做的功为 W=m+mgLsin 30°+Q 其中m=,L=9v0Δt-,Q=μmgcos 30°Δx = 联立可得倾斜传送带的平均输出功率为= 例3　(1)1.5 J　(2)0.5 N　(3)R≤0.2 m [解析] (1)设A的位移大小为x1,推力大小为F1、做的功为W1.由功的定义有W1=F1x1,解得W1=1.5 J. (2)设A的质量为mA,B的质量为mB,A与水平轨道间的动摩擦因数为μ,A受到的滑动摩擦力大小为f;A的位移大小为1 m时,A、B的加速度大小均为a,A、B间的作用力大小为FAB,重力加速度大小为g.对A、B整体,由牛顿运动定律和滑动摩擦力公式有F1-f=(mA+mB)a,f=μmAg.对B,由牛顿运动定律有FAB=mBa.解得FAB=0.5 N. (3)A、B间的作用力大小减为0时,B与A分离.对B分析可知,此时二者加速度均为0.设分离时推力大小为F2,A的位移大小为x2.对A、B整体,由牛顿运动定律有F2-f=0,解得F2=0.5 N.由图乙可知,x2=3 m.设A从x1=1 m处运动到x2=3 m处的过程中,推力对A做的功为W2.由功的定义可知,F⁃x图像围成的面积表示功的大小,W2=(x2-x1). 设B与A分离瞬间二者速度大小均为v1.对A、B整体,由动能定理有W1+W2-fx2=(mA+mB)-0.设半圆形轨道半径为R,B运动到M点时速度大小为v2,轨道对B的作用力大小为N.由向心力公式和牛顿运动定律有mBg+N=mB.B与A分离后沿水平轨道向右匀速直线运动至P点,B从P点运动到M点的过程,由动能定理有-2mBgR=mB-mB,根据题意,B能到达M点,因此N≥0,解得R≤0.2 m. 学科网（北京）股份有限公司 $