2023高中物理步步高大一輪 第六章 專題強化十　動力學(xué)和能量觀點的綜合應(yīng)用

1、專題強化十動力學(xué)和能量觀點的綜合應(yīng)用目標(biāo)要求1.會用功能關(guān)系解決傳送帶、滑塊木板模型綜合問題.2.會利用動力學(xué)和能量觀點分析多運動組合問題題型一傳送帶模型1設(shè)問的角度(1)動力學(xué)角度：首先要正確分析物體的運動過程，做好受力分析，然后利用運動學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應(yīng)時間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系(2)能量角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解2功能關(guān)系分析(1)傳送帶克服摩擦力做的功：WFfx傳；(2)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能：QFfx相對(3)功能關(guān)系分析：WEkEpQ.例1

2、(多選)如圖所示為某建筑工地所用的水平放置的運輸帶，在電動機的帶動下運輸帶始終以恒定的速度v01 m/s順時針傳動建筑工人將質(zhì)量m2 kg的建筑材料靜止地放到運輸帶的最左端，同時建筑工人以v01 m/s的速度向右勻速運動已知建筑材料與運輸帶之間的動摩擦因數(shù)為0.1，運輸帶的長度為L2 m，重力加速度大小為g10 m/s2.以下說法正確的是()A建筑工人比建筑材料早到右端0.5 sB建筑材料在運輸帶上一直做勻加速直線運動C因運輸建筑材料電動機多消耗的能量為1 JD運輸帶對建筑材料做的功為1 J答案AD解析建筑工人勻速運動到右端，所需時間t1eq f(L,v0)2 s，假設(shè)建筑材料先加速再勻速運動

3、，加速時的加速度大小為ag1 m/s2，加速的時間為t2eq f(v0,a)1 s，加速運動的位移為x1eq f(v0,2)t20.5 m2 m/s，說明滑塊一直勻減速板移動的位移xvt0.8 m(2)對板受力分析如圖所示，有：FFf2Ff1其中Ff11(Mm)g12 N，F(xiàn)f22mg10 N解得：F2 N(3)法一：滑塊與擋板碰撞前，滑塊與長板因摩擦產(chǎn)生的熱量：Q1Ff2(Lx) 2mg (Lx)12 J滑塊與擋板碰撞后，滑塊與長板因摩擦產(chǎn)生的熱量：Q22mg(Lx)12 J整個過程中，長板與地面因摩擦產(chǎn)生的熱量：Q31(Mm)gL24 J所以，系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量：QQ1Q2Q348 J法

4、二：滑塊與擋板碰撞前，木板受到的拉力為F12 N (第二問可知)F1做功為W1F1x20.81.6 J滑塊與擋板碰撞后，木板受到的拉力為：F2Ff1Ff21(Mm)g2mg22 NF2做功為W2F2(Lx)221.2 J26.4 J碰到擋板前滑塊速度v1v0at4 m/s滑塊動能變化：Ek20 J所以系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量：Q W1W2Ek48 J.題型三多運動組合問題1分析思路(1)受力與運動分析：根據(jù)物體的運動過程分析物體的受力情況，以及不同運動過程中力的變化情況；(2)做功分析：根據(jù)各種力做功的不同特點，分析各種力在不同運動過程中的做功情況；(3)功能關(guān)系分析：運用動能定理、機械能守恒定律

5、或能量守恒定律進行分析，選擇合適的規(guī)律求解2方法技巧(1)“合”整體上把握全過程，構(gòu)建大致的運動情景；(2)“分”將全過程進行分解，分析每個子過程對應(yīng)的基本規(guī)律；(3)“合”找出各子過程之間的聯(lián)系，以銜接點為突破口，尋求解題最優(yōu)方案例5(2022浙江舟山市模擬)某游樂場的游樂裝置可簡化為如圖所示的豎直面內(nèi)軌道BCDE，左側(cè)為半徑R0.8 m的光滑圓弧軌道BC，軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角30，下端點C與粗糙水平軌道CD相切，DE為傾角30的光滑傾斜軌道，一輕質(zhì)彈簧上端固定在E點處的擋板上現(xiàn)有質(zhì)量為m1 kg的小滑塊P(可視為質(zhì)點)從空中的A點以v0eq r(2) m/s的初速度

6、水平向左拋出，恰好從B點沿軌道切線方向進入軌道，沿著圓弧軌道運動到C點之后繼續(xù)沿水平軌道CD滑動，經(jīng)過D點(不計經(jīng)過D點時的能量損失)后沿傾斜軌道向上運動至F點(圖中未標(biāo)出)，彈簧恰好壓縮至最短已知C、D之間和D、F之間距離都為1 m，滑塊與軌道CD間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g10 m/s2，不計空氣阻力求：(1)小滑塊P經(jīng)過圓弧軌道上B點的速度大??；(2)小滑塊P到達(dá)圓弧軌道上的C點時對軌道壓力的大小；(3)彈簧的彈性勢能的最大值；(4)試判斷滑塊返回時能否從B點離開，若能，求出飛出B點的速度大小；若不能，判斷滑塊最后位于何處答案(1)2eq r(2) m/s(2)50 N(3)6

7、J(4)無法從B點離開，離D點0.2 m(或離C點0.8 m)解析(1)設(shè)滑塊P經(jīng)過B點的速度大小為vB，由平拋運動知識v0vBsin 30得vB2eq r(2) m/s(2)滑塊P從B點到達(dá)最低點C點的過程中，由機械能守恒定律mg(RRsin 30)eq f(1,2)mvB2eq f(1,2)mvC2解得vC4eq r(2) m/s經(jīng)過C點時受軌道的支持力大小FN，有FNmgmeq f(vC2,R)解得FN50 N由牛頓第三定律可得滑塊在C點時對軌道的壓力大小F壓50 N(3)設(shè)彈簧的彈性勢能最大值為Ep，滑塊從C到F點過程中，根據(jù)動能定理有mgLmgLsin 30Ep0eq f(1,2)m

8、vC2代入數(shù)據(jù)可解得Ep6 J(4)設(shè)滑塊返回時能上升的高度為h，根據(jù)動能定理有mgLsin 30EpmgLmgh代入數(shù)據(jù)可解得h0.6 m因為hR，故無法從B點離開，又eq f(1,2)mvC2mgx代入數(shù)據(jù)可解得x3.2 m滑塊最后靜止時離D點0.2 m(或離C點0.8 m)例6如圖所示，豎直放置的半徑為R0.2 m的螺旋圓形軌道BGEF與水平直軌道MB和BC平滑連接，傾角為30的斜面CD在C處與直軌道BC平滑連接水平傳送帶MN以v04 m/s的速度沿順時針方向運動，傳送帶與水平地面的高度差為h0.8 m，MN間的距離為LMN3.0 m，小滑塊P與傳送帶和BC段軌道間的動摩擦因數(shù)0.2，軌

9、道其他部分均光滑直軌道BC長LBC1 m，小滑塊P質(zhì)量為m1 kg.重力加速度g取10 m/s2.(1)若滑塊P第一次到達(dá)與圓軌道圓心O等高的F點時，對軌道的壓力剛好為零，求滑塊P從斜面靜止下滑處與BC軌道高度差H；(2)若滑塊P從斜面高度差H1.0 m處靜止下滑，求滑塊從N點平拋后到落地過程的水平位移；(3)滑塊P在運動過程中能兩次經(jīng)過圓軌道最高點E點，求滑塊P從斜面靜止下滑的高度差H的范圍答案(1)0.4 m(2)0.8 m(3) 0.7 mH0.8 m解析(1)滑塊P在圓軌道F點對軌道的壓力剛好為零，則vF0mg(HR)mgLBC0解得H0.4 m(2)H1.0 m，設(shè)滑塊運動到N點時的

10、速度為vN，對滑塊從開始到N點的過程應(yīng)用動能定理mgHmg(LBCLMN)eq f(1,2)mvN20解得vN2 m/s滑塊從N點做平拋運動，水平位移為xvNeq r(f(2h,g)0.8 m(3)設(shè)滑塊P在運動過程中恰好能第一次經(jīng)過E點時，高度差為H1，從開始到E點應(yīng)用動能定理mgH1mgLBC2mgReq f(1,2)mvE20在E點時有mgmeq f(vE2,R)解得H10.7 m滑塊滑上傳送帶時的速度為vMmgH1mgLBCeq f(1,2)mvM20vMeq r(10) m/s4 m/s滑塊做減速運動的位移為Leq f(vM2,2g)2.5 mLMN因此滑塊返回M點時的速度為vMeq

11、 r(10) m/s，因此能第二次過E點設(shè)高度為H2時，滑塊從傳送帶返回M點時的最大速度為veq r(2gLMN)eq r(12) m/s從開始到M點應(yīng)用動能定理mgH2mgLBCeq f(1,2)mv20解得H20.8 m第二次經(jīng)過E點后，當(dāng)滑塊再次從B點滑上圓軌道時在B點的速度為vB，則有mgH23mgLBCeq f(1,2)mvB20vB2 m/seq r(10) m/s所以滑塊不會第三次過E點，則能兩次經(jīng)過E點的高度差H范圍是0.7 mH0.8 m.課時精練1.如圖所示，足夠長的水平傳送帶以恒定速率v勻速運動，某時刻一個質(zhì)量為m的小物塊，以大小也是v、方向與傳送帶的運動方向相反的初速度

12、沖上傳送帶，最后小物塊的速度與傳送帶的速度相同在小物塊與傳送帶間有相對運動的過程中，滑動摩擦力對小物塊做的功為W，小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，則下列判斷中正確的是()AW0，Qmv2BW0，Q2mv2CWeq f(mv2,2)，Qmv2DWmv2，Q2mv2答案B解析對小物塊，由動能定理有Weq f(1,2)mv2eq f(1,2)mv20，設(shè)小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，小物塊向左做減速運動時，二者間的相對路程x1eq f(v,2)tvteq f(3,2)vt，小物塊向右做加速運動時，二者間的相對路程x2vteq f(v,2)teq f(v,2)t，又teq f(v,g)，則小物

13、塊與傳送帶間的相對路程x相對x1x2eq f(2v2,g)，小物塊與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgx相對2mv2，選項B正確2.(多選)如圖所示，質(zhì)量m1 kg的物體從高為h0.2 m的光滑軌道上P點由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點，物體和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.2，傳送帶A、B之間的距離為L5 m，傳送帶一直以v4 m/s的速度勻速運動，則(g取10 m/s2)()A物體從A運動到B的時間是1.5 sB物體從A運動到B的過程中，摩擦力對物體做功為2 JC物體從A運動到B的過程中，產(chǎn)生的熱量為2 JD物體從A運動到B的過程中，帶動傳送帶轉(zhuǎn)動的電動機多做的功為10 J答案AC解析設(shè)物體下滑到A點時的速度為v0，對PA過程，由機械能守恒定律有eq f(1,2)mv02mgh，代入數(shù)據(jù)得v0eq r(2gh)2 m/sv4 m/s，則物體滑上傳送帶后，在滑動摩擦力的作用下做勻加速運動，加速度大小為aeq f(mg,m)g2 m/s2；當(dāng)物體的速度與傳送帶的速度相等時用時t1eq f(vv0,a)eq f(42,2) s1 s，勻加速運動的位移x1eq f(v0v,2)t1eq f(24,2)1 m3 mx2，故小物塊之后勻速運動到達(dá)P點，勻速運動時間t3eq f(x1x2,v)3 s，則tt1t2t3，解得t9 s(3)小物塊從A點到達(dá)P，摩擦產(chǎn)生的熱量Q11mgcos 37