2020屆高三高考物理復(fù)習(xí)專題突破：用動力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決多過程問題(1)

1、用動力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決多過程問題1. （多選）（2019廣東省茂名市第二次模擬）如圖，光滑的水平軌道AB,與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn)，圓軌道在豎直平面內(nèi)，B為最低點(diǎn)，D為最高點(diǎn).質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度v0沿AB運(yùn)動恰能通過最高點(diǎn)，貝（）A.R越大，v0越大B.m越大，v0越大C.R越大，小球經(jīng)過B點(diǎn)瞬間對軌道的壓力越大D.m越大，小球經(jīng)過B點(diǎn)瞬間對軌道的壓力越大2. （2019河南省洛陽市上學(xué)期期中）如圖所示，一個半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平，軌道的內(nèi)表面動摩擦因數(shù)為.一質(zhì)量為m的小滑塊（可看作質(zhì)點(diǎn)）自P點(diǎn)正上方由靜止釋放，釋放高度為R,小滑

2、塊恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道.小滑塊滑到軌道最低點(diǎn)N時對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小.用W表示小滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到n點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功.貝y（）A.小滑塊恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)B.小滑塊不能到達(dá)Q點(diǎn)C.W=*mgRD.W<2mgR3. （2017全國卷IIL16）如圖所示，一質(zhì)量為m、長度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛.用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P相距31.重力加速度大小為g.在此過程中，外力做的功為（）AmglB.gmglC.*mg1Dmgl4. （多選）如圖甲所示，傾角為Q的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運(yùn)行，t=0時，將質(zhì)量m=1k

3、g的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）輕放在傳送帶上，物體相對地面的v-t圖象如圖乙所示.設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g=10m/s2,貝)C.物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)“=0.5D.02.0s內(nèi)摩擦力對物體做功Wf=24J5. (2018河北省石家莊二中期中)如圖，四分之一光滑圓軌道固定于粗糙水平面上，緊靠軌道放一上表面粗糙的長木板，長木板上表面與軌道末端相切，軌道末端C點(diǎn)固定有大小不計(jì)的壓力開關(guān)和長木板相連，當(dāng)對開關(guān)的壓力超過15N時觸發(fā)壓力開關(guān)，使長木板和圓軌道脫離.已知長木板長1m,圓軌道半徑R=1m,滑塊和長木板的質(zhì)量均為1kg，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)”=0.4,長木板與水平面間的動摩

4、擦因數(shù)“2=0.1，g取10m/s從放上物塊開始計(jì)時,t=0.5s時刻摩擦力對物塊做功的功率是多少？此時傳送帶克服摩擦力做功的功率是多少？把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，傳送帶運(yùn)送物塊產(chǎn)生的熱量是多大？把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對物塊做功的平均功率是多少？8. (2019四川省德陽市質(zhì)檢)如圖所示，傾角0=30。的足夠長光滑斜面底端A固定有擋板P,斜面上B點(diǎn)與A點(diǎn)的高度差為h.將質(zhì)量為m、長度為L的木板置于斜面底端，質(zhì)量也為m的小物塊靜止在木板上某處，整個系統(tǒng)處于靜止.若滑塊從軌道上距離C點(diǎn)高h(yuǎn)=0.45m的位置由靜止釋放，求：(1) 滑塊到C點(diǎn)時對軌道壓力的大??；(2)

5、從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中滑塊的位移大??；(3) 從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中，地面、滑塊、木板這個系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量.6. (2019安徽宣城高三上學(xué)期期末)質(zhì)量為m=1kg、大小不計(jì)的物塊，在水平桌面上向右運(yùn)動，經(jīng)過O點(diǎn)時速度為v=4m/s,此時對物塊施加F=6N的方向向左的拉力，一段時間后撤去拉力，物塊剛好能回到O點(diǎn)。已知與桌面間動摩擦因數(shù)為“=0.2,重力加速度g=10m/s2。求：0(1) 此過程中物塊到o點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離；(2) 撤去F時物塊到O點(diǎn)的距離。7. (2019陜西師大附中模擬)如圖所示，與水平面成30°角的傳送帶以v=2m/s的速度按如圖所示方向順時針勻速

6、運(yùn)動，AB兩端距離l=9m.把一質(zhì)量m=2kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度的輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動下向上運(yùn)動若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)“=15方，不計(jì)物塊的大小，g取10m/s2.求：狀態(tài).已知木板與物塊間的動摩擦因數(shù)=，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.(1) 若給木板和物塊一沿斜面向上的初速度v0,木板上端恰能到達(dá)B點(diǎn)，求v0大?。?2) 若對木板施加一沿斜面向上的拉力F0,物塊相對木板剛好靜止，求拉力F0的大??；(3) 若對木板施加沿斜面向上的拉力F=2mg，作用一段時間后撤去拉力，木板下端恰好能到達(dá)B點(diǎn)，物塊始終未脫離木板，求拉力F做的功W.9如圖甲所示

7、，半徑R=0.45m的光滑扌圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，B為軌道的最低點(diǎn)，B點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨B點(diǎn)有一靜止的小平板車，平板車質(zhì)量M=1kg,長度l=1m,小車的上表面與B點(diǎn)等高，距地面高度h=0.2m.質(zhì)量m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓弧最高點(diǎn)A由靜止釋放取g=10m/s2.試求：(1) 物塊滑到軌道上的B點(diǎn)時對軌道的壓力大??；(2) 若鎖定平板車并在上表面鋪上一種特殊材料，其動摩擦因數(shù)從左向右隨距離均勻變化，如圖乙所示，求物塊滑離平板車時的速率；(3) 若解除平板車的鎖定并撤去上表面鋪的材料后，物塊與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)=0.2，物塊仍從圓弧最高點(diǎn)A由靜止釋放，求物塊落地時距平

8、板車右端的水平距離.10.(2018安徽省蚌埠二中期中)如圖甲所示，質(zhì)量為m=0.1kg的小球，用長l=0.4m的細(xì)線與固定在圓心處的力傳感器相連，小球和傳感器的大小均忽略不計(jì).當(dāng)在最低點(diǎn)A處給小球6m/s的初速度時，小球恰能運(yùn)動至最高點(diǎn)B，空氣阻力大小恒定.求：(g取10m/s2)(1)小球在A處時傳感器的示數(shù);(2) 小球從A點(diǎn)運(yùn)動至B點(diǎn)過程中克服空氣阻力做的功;(3) 小球在A點(diǎn)以不同的初速度v0開始運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動至B點(diǎn)時傳感器會顯示出相應(yīng)的讀數(shù)F，試通過計(jì)算在圖乙所示坐標(biāo)系中作出Fv02圖象.參考答案1.（多選）（2019廣東省茂名市第二次模擬）如圖，光滑的水平軌道AB,與半徑為R的光滑

9、的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn)，圓軌道在豎直平面內(nèi)，B為最低點(diǎn)，D為最高點(diǎn).質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度v0沿AB運(yùn)動恰能通過最高點(diǎn)，則（）A.R越大，v0越大B.m越大，v0越大C.R越大，小球經(jīng)過B點(diǎn)瞬間對軌道的壓力越大D.m越大，小球經(jīng)過B點(diǎn)瞬間對軌道的壓力越大【答案】AD【解析】小球恰能通過最高點(diǎn)時，由重力提供向心力，則有mg=mVR，則vD=JgR,根據(jù)動能定理得2血卩02=2血"。2+2mgR，解得v0=V5gR，可見R越大，v0越大，而且v0與小球的質(zhì)量m無關(guān)，A正確，B錯誤；小球經(jīng)過B點(diǎn)的瞬間，F(xiàn)N-mg=mVR，則軌道對小球的支持力FN=mg+m罟=6mg,則

10、Fn大小與R無關(guān)，隨m增大而增大，由牛頓第三定律知C錯誤，D正確.2.（2019河南省洛陽市上學(xué)期期中）如圖所示，一個半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平，軌道的內(nèi)表面動摩擦因數(shù)為.一質(zhì)量為m的小滑塊（可看作質(zhì)點(diǎn)）自P點(diǎn)正上方由靜止釋放，釋放高度為R,小滑塊恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道.小滑塊滑到軌道最低點(diǎn)N時對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小.用W表示小滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到n點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功.貝y（）A.小滑塊恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)B.小滑塊不能到達(dá)Q點(diǎn)C.W=*mgRD.WvgmgR【答案】C【解析】從最高點(diǎn)到N點(diǎn)，由動能定理有2mgRW=#mv2，在N點(diǎn)，由牛頓第二定律有FN

11、_mg=mR，由牛頓第三定律有FN=FNf=4mg聯(lián)立可得W=2mgR，故C正確，D錯誤；小滑塊從P點(diǎn)到N點(diǎn)再到Q點(diǎn)的過程中，重力與摩擦力做功，由于小滑塊做圓周運(yùn)動，由運(yùn)動的特點(diǎn)可知，小滑塊在PN段與軌道之間的壓力大于NQ段小滑塊與軌道之間的壓力，根據(jù)Ff=“FN可知，小滑塊在PN段受到的摩擦力比較大，所以小滑塊在PN段克服摩擦力做的功比較多，則在NQ段小滑塊克服摩擦力做的功W<|mgR，從N到Q,由動能定理得一mgR丹二扌血”孑一如*2，解得vQ>0,小滑塊到達(dá)Q點(diǎn)后，還能繼續(xù)上升，故A、B錯誤.3. （2017全國卷IIL16）如圖所示，一質(zhì)量為m、長度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎

12、直懸掛.用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P相距.重力加速度大小為g.在此過程中，外力做的功為（）A.*mglB.*mglC.gmglD.2mgl【答案】Al2l1【解析】由題意可知,PM段細(xì)繩的機(jī)械能不變,MQ段細(xì)繩的重心升高了6,則重力勢能增加AEp=3mg6=9mgl，由功能關(guān)系可知，在此過程中，外力做的功為W=gl，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯誤.4. （多選）如圖甲所示，傾角為Q的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運(yùn)行，t=0時，將質(zhì)量m=1kg的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）輕放在傳送帶上，物體相對地面的vt圖象如圖乙所示.設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g=

13、10m/s2,貝）A.傳送帶的速率v0=1Om/sB.傳送帶的傾角0=30°C物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)“=0.5D.02.0s內(nèi)摩擦力對物體做功Wf=24J【答案】ACD【解析】當(dāng)物體的速率超過傳送帶的速率后，物體受到的摩擦力的方向發(fā)生改變，加速度也發(fā)生改變根據(jù)可得,傳送帶的速率為0=10m/s,選項(xiàng)A正確；1.0s之前的加速度=10m/g1.0s之后的加速度2=2m/0,結(jié)合牛頓第二定律,gsin0+gcosQ=a,gsin0一ugpos0=a,解得sin0=0.6,0=37°,“=0.5,選項(xiàng)B錯誤，C正確；摩擦力大小Ff=mgcos0=4N,在01.0s內(nèi)，摩擦力

14、對物體做正功，在2.0s內(nèi)，摩擦力對物體做負(fù)功01.0s內(nèi)物體的位移為m,1.（2.0s內(nèi)物體的位移是11m,（2.0s內(nèi)摩擦力做的功為（115）J=24J,選項(xiàng)D正確.5. （2018河北省石家莊二中期中）如圖，四分之一光滑圓軌道固定于粗糙水平面上，緊靠軌道放一上表面粗糙的長木板，長木板上表面與軌道末端相切，軌道末端C點(diǎn)固定有大小不計(jì)的壓力開關(guān)和長木板相連，當(dāng)對開關(guān)的壓力超過15N時觸發(fā)壓力開關(guān)，使長木板和圓軌道脫離.已知長木板長1m,圓軌道半徑R=1m,滑塊和長木板的質(zhì)量均為1kg，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)“=0.4,長木板與水平面間的動摩擦因數(shù)“2=0.1，g取10m/s2.若滑塊從軌

15、道上距離C點(diǎn)高h(yuǎn)=0.45m的位置由靜止釋放，求：(1) 滑塊到C點(diǎn)時對軌道壓力的大??；(2) 從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中滑塊的位移大小；(3) 從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中，地面、滑塊、木板這個系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量【答案】(1)19N(2)1.5m(3)4.5J【解析】(1)滑塊在圓軌道上運(yùn)動時機(jī)械能守恒，則有mgh=1mv0此過程中物塊到O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離;撤去F時物塊到O點(diǎn)的距離。，解得v0=3m/s在C點(diǎn)由向心力公式知：mv2Fnmg=-R'解得Fn=19N由牛頓第三定律可知滑塊對軌道的壓力Fn-Fn=19N(2)從滑塊滑上木板到停止運(yùn)動的過程中：滑塊的加速度大小a1=&qu

16、ot;m=4m/s2木板的加速度大小a?®'m2mg=2m/s2由voa1t=a2t=v共得出，尸0.5s，v共=1m/s滑塊的位移x1=V°#共t=1m之后二者一起做勻減速直線運(yùn)動直至停止運(yùn)動，a=2mmg=1m/s2v2x3=2共；=0-5m故滑塊的總位移x=x1+x3=1.5m.(3)對整個系統(tǒng)運(yùn)動全程，由能量守恒，mgh=Q=4.5J.6. (2019安徽宣城高三上學(xué)期期末)質(zhì)量為m=1kg、大小不計(jì)的物塊，在水平桌面上向右運(yùn)動，經(jīng)過O點(diǎn)時速度為v=4m/s,此時對物塊施加F=6N的方向向左的拉力，一段時間后撤去拉力，物塊剛好能回到O點(diǎn)。已知與桌面間動摩擦因

17、數(shù)為“=0.2，重力加速度g=10m/s2。求:【答案】(1)1m(2)3m【解析】(1)物塊向右做勻減速運(yùn)動時，設(shè)物塊向左的加速度大小為a/物塊與O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為X,則有F+“mg=ma解得。=8m/s2；由v2=2aX,可得x1=1m。(2) 物塊向左運(yùn)動過程中，有力F作用時做勻加速運(yùn)動，設(shè)加速度大小為a2，最大速度大小為V,加速位移大小為x2，撤去拉力F后做勻減速運(yùn)動，設(shè)加速度大小為a3，減速位移大小為x3，則有Fymg=ma2，解得a2=4m/s2ymg=ma3,解得a3=2m/s2由v12=2a2x2v12=2a3x3x2x3=x12聯(lián)立解得x3=3m，2即撤去F時物塊到O點(diǎn)的距離為

18、3m。7. (2019陜西師大附中模擬)如圖所示，與水平面成30°角的傳送帶以v=2m/s的速度按如圖所示方向順時針勻速運(yùn)動，AB兩端距離l=9m.把一質(zhì)量m=2kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度的輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動下向上運(yùn)動若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)"=15/5，不計(jì)物塊的大小，g取10m/s2.求：B(1) 從放上物塊開始計(jì)時，t=0.5s時刻摩擦力對物塊做功的功率是多少？此時傳送帶克服摩擦力做功的功率是多少？(2) 把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，傳送帶運(yùn)送物塊產(chǎn)生的熱量是多大？(3) 把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對物塊做功的平

19、均功率是多少？【答案】(1)14W28W(2)14J(3)18.8W【解析】(1)物塊受沿傳送帶向上的摩擦力為：Ff="mgcos30°=14N由牛頓第二定律得：Ffmgsin30°=ma，a=2m/s2物塊與傳送帶速度相同時用時為：t=a=2s=1s因此t=0.5s時刻物塊正在加速,其速度為：V=at=lm/s則此時刻摩擦力對物塊做功的功率是：Pl=Ffvl=l4W此時刻傳送帶克服摩擦力做功的功率是：P2=Ffv=28W(2)當(dāng)物塊與傳送帶相對靜止時：物塊的位移x1=若給木板和物塊一沿斜面向上的初速度v°,木板上端恰能到達(dá)B點(diǎn)，求v0大??；at1若對木

20、板施加一沿斜面向上的拉力F0，物塊相對木板剛好靜止，求拉力F0的大小；若對木板施加沿斜面向上的拉力F=2mg，作用一段時間后撤去拉力，木板下端恰好能到達(dá)B點(diǎn)，物塊始終未脫離木板，求拉力F做的功W.【答案】(1)：(2hL)g(2)|mg(3)4mgh=|x2x12m=1m<l=9m摩擦力對物塊做功為：W1=Fx1=14x1J=14J此段時間內(nèi)傳送帶克服摩擦力所做的功：W2=Ffvt1=28J這段時間產(chǎn)生的熱量：Q=W2W1=14J(3) 物塊在傳送帶上勻速運(yùn)動的時間為：lx,t2=-V1=【解析】(1)由動能定理得2血*02=2血&(一Lsin0)S把物塊由A端傳送到B端摩擦力對

21、物塊所做的總功為:=mglsin30°+2mv2把物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對物塊做功的平均功率是:WP='廿=18.8W.tt128. (2019四川省德陽市質(zhì)檢)如圖所示，傾角0=30。的足夠長光滑斜面底端A固定有擋板P,斜面上B點(diǎn)與A點(diǎn)的高度差為h.將質(zhì)量為m、長度為L的木板置于斜面底端，質(zhì)量也為m的小物塊靜止在木板上某處，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).已知木板與物塊間的動摩擦因數(shù)=¥，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.解得：v0='J(2hL)g(2) 對木板與物塊整體由牛頓第二定律有F02mgsin0=2ma0對物塊由牛頓第二定律有“

22、mgcos0mgsinO=ma03解得：F0=2mg(3) 設(shè)拉力F的作用時間為t,再經(jīng)時間t2物塊與木板達(dá)到共速，再經(jīng)時間t3木板下端到達(dá)B點(diǎn)，速度恰好減為零.對木板有Fmgsin0“mgcos0=mamgsin0+mgcos0=ma3對物塊有“mgcos0mgsin0=ma2對木板與物塊整體有2mgsin0=2ma4另有：a1t1a3t2=a2(t1t2)a2(t1t2)=a4t31 ,1,1ha,t,2+a,t,tc7at2+tato2='2 11112232243sin01W=F2。129解得：igh.9如圖甲所示，半徑R=0.45m的光滑扌圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，B為軌道的

23、最低點(diǎn)，B點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨B點(diǎn)有一靜止的小平板車，平板車質(zhì)量M=1kg,長度l=1m,小車的上表面與B點(diǎn)等高，距地面高度h=0.2m.質(zhì)量m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓弧最高點(diǎn)A由靜止釋放取g=10m/s2.試求：(1) 物塊滑到軌道上的B點(diǎn)時對軌道的壓力大小；(2) 若鎖定平板車并在上表面鋪上一種特殊材料，其動摩擦因數(shù)從左向右隨距離均勻變化，如圖乙所示，求物塊滑離平板車時的速率；(3) 若解除平板車的鎖定并撤去上表面鋪的材料后，物塊與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)“=0.2,物塊仍從圓弧最高點(diǎn)A由靜止釋放，求物塊落地時距平板車右端的水平距離.【答案】(1)30N(2)1m/s(3)0.2m【解析】(1)物塊從圓弧軌道頂端滑到B點(diǎn)的過程中，機(jī)械能守恒，則有mgR=1mvB