秘籍07 动力学和能量观点的综合应用(学生版)-备战2024年高考物理抢分秘籍

秘籍07动力学和能量观点的综合应用
一、功能关系的理解和应用
1.功的正负与能量增减的对应关系
(1)物体动能的增加与减少要看合外力对物体做正功还是做负功。

(2)势能的增加与减少要看对应的作用力(如重力、弹簧弹力、电场力等)做负功还是做正功。

(3)机械能的增加与减少要看重力和弹簧弹力之外的力对物体做正功还是做负功。

2.摩擦力做功的特点
(1)一对静摩擦力所做功的代数和总等于零。

(2)一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，差值为机械能转化为内能的部分，也就是系统机械能的损失量。

(3)说明：无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功。

二、能量守恒的理解和应用
1.对能量守恒定律的两点理解
(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

2.运用能量守恒定律解题的基本思路
三、动力学和能量观点的三大综合应用
应用动力学和能量观点分析多过程问题
核心策略：
(1)动力学方法观点：牛顿运动定律、运动学基本规律．
(2)能量观点：动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律．
应用动力学和能量观点分析传送带模型问题
核心功能关系
（1）功能关系分析：W F＝ΔE k＋ΔE p＋Q.
（2）对W F和Q的理解：
①传送带的功：W F＝Fx传；
②产生的内能Q＝F f x相对．
应用动力学和能量观点分析滑块—木板模型问题
核心思路：
滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板沿同一方向运动，则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板沿相反方向运动，则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度．
【题型】应用动力学和能量观点分析多过成问题
A．小球过最高点D时的速度大小为2
C．小球运动到C点时对轨道的压力为
【典例2】（2024·天津·一模）如图所示，水平粗糙轨道AB长为L，竖直面内半径为R的四分之一光滑圆弧轨道BC与轨道AB相切于B点，质量为m的物块P以初速度0v从A点向左运动，与静止于B点质量为2m的物块Q发生碰撞，碰撞时间极短，碰后两物块粘在一起运动，恰能到达轨道最高点C，已知重力加速度为g，物块P、Q均可视为质点，求：
（1）两物块碰后瞬间对轨道B点的压力N F的大小；
（2）物块P与水平轨道AB间的动摩擦因数μ；
（3）碰撞过程中物块P对物块Q做的功W的大小。

2．如图所示，一轻弹簧原长
另一端位于B处，弹簧处于自然伸长状态，斜面
且相切的传送带，且FC长0x=
【题型二】应用动力学和能量观点分析传送带模型问题
【典例1】（2024·四川宜宾·二模）如图甲为皮带输送机简化模型图，皮带输送机倾角顺时针匀速转动，在输送带下端A点无初速放入货物。

货物从下端
程中，其机械能E与位移s的关系图像（以
m=，重力加速度g
视为质点，质量10kg
是（）
A．货物与输送带间的动摩擦因数为0.825
B．输送带A、B两端点间的距离为8m
C ．货物从下端A 点运动到上端B 点的时间为9s
D ．皮带输送机因运送该货物而多消耗的能量为585J
【典例2】如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率1v 运行，初速度大小为2v 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A 处滑上传送带。

若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v-t 图象（以地面为参考系）如图乙所示。

已知21v v >，物块和传送带间的动摩擦因数为μ，物块的质量为m 。

则（）
A ．2t 时刻，小物块离A 处的距离最大
B ．20t 时间内，小物块的加速度方向先向右后向左
C ．20t 时间内，因摩擦产生的热量为12121()22v v t mg t t μ⎡⎤
++⎢⎥⎣⎦
D ．20t 时间内，物块在传送带上留下的划痕为()21122
v v t t ++1．（2024·辽宁鞍山·二模）如图所示，电动机带动的传送带与水平方向夹角37θ=︒，与两皮带轮1O 、2O 相切与A 、B 两点，从A 到B 长度为1 5.6m L =。

传送带以00.8m/s v =的速率顺时针转动。

两皮带轮的半径都为 1.5m R =。

长度为2 2.0m L =水平直轨道CD 和传送带皮带轮最高点平滑无缝连接。

现有一体积可忽略，质量为0.5kg m =小物块在传送带下端A 无初速度释放。

若小物块与传送带之间的动摩擦因数为10.8μ=，与水平直轨道CD 之间的动摩擦因数为2μ，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

则（）
A ．小物块从A 运动到
B 的时间为8s
B ．小物块运动到皮带轮2O 最高点时，一定受到皮带轮2O 的支持力作用
C ．将小物块由A 点送到C 点电动机多消耗的电能为21.02J
D ．若小物块刚好停在CD 中点，则20.32
μ=2．如图所示为某超市的自动卸货装置示意图，在运输车和转运车之间搭建了一个长为1 3.2m L =的运输带，倾角为37α=︒，且在电机的带动下以恒定的速度2m/s v =逆时针转动。

现将质量为150kg M =的包装箱由运输带的顶端P 无初速度释放，包装箱与运输带之间的动摩擦因数10.5μ=，经过一段时间包装箱运动到运输带的底端Q 。

通过圆弧无能量损失进入质量为2100kg M =水平静止的转运车，包装箱与转运车之间的动摩擦因数20.5μ=，转运车与地面之间的动摩擦因数为30.1μ=，包装箱没有滑离转运车。

重力加速度为210m/s g =，sin 370.6︒=，cos370.8︒=。

则下列说法正确的是（）
A ．包装箱在运输带上运动的时间为1.2s
B ．整个过程中因摩擦产生的热量为640J
C ．转运车长度1m ，可以保证包装箱没有滑离转运车
D ．包装箱在运输带上留下的划痕长度为1m
3．如图所示，倾角为37 的传送带以5m/s v =的速度顺时针运行。

一质量为2kg m =的物块以010m/s v =的初速度从底端冲上传送带，物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，物块可以看做质点。

已知传送带长度15m L =，重力加速度g 取102m/s ，sin 370.6= ，cos370.8= 。

求：（计算结果可以保留根号）
（1）物块在传送带上运行的总时间；
（2）物块与传送带摩擦产生的总热量。

【题型三】应用动力学和能量观点分析滑块板块模型问题
A ．施加拉力后最初的一段时间内，物块
B ．施加拉力的瞬间，物块A 所受的摩擦力为零
C ．施加拉力后的某一过程中，拉力做的功一定不小于A ．kB 3J E ∆=，kA 1J E ∆=，2J
Q =C ．kB 7J E ∆=，kA 3J E ∆=，7J Q =【典例3】如图，倾角30θ=︒的足够长光滑斜面固定，长靠着插销置于斜面上，下端上表面放有一质量线一端连接物块，一端栓在固定挡板上。

零时刻拔去插销，板间的动摩擦因数33
μ=，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度（1）求0.2s 末细线对物块的拉力大小；
（2）求0.8s 末长木板的速度大小；
1．（2024·河南信阳·一模）如图所示，质量为1kg M =的长木板放在粗糙的水平地面上，质量0.5kg m =的小物块置于长木板右端，小物块与长木板之间的动摩擦因数10.4μ=，长木板与地面之间的动摩擦因数20.1μ=。

现给小物块施加一个水平向左的恒力13N F =，给长木板施加一个水平向右的恒力2F =4.5N 2s ︒时撤掉力1F ，小物块始终未从长木板上掉下来。

下列说法正确的是（）
A ．0~2s 长木板的加速度2
M 3m /s a =B ．0~2s 过程中1F 对小物块做了12J 的功
C ．0~4s 的过程中小物块与长木板之间的摩擦生热24J
Q =D ．恒力对小物块、木板系统做的功等于系统机械能的增加量
2．（2024·广东江门·一模）如图是工人传输货物的示意图，工人甲把质量7kg m =货物从倾斜轨道的顶端A 点由静止释放，货物从轨道的底端B 点（B 点处有一段长度不计的小圆弧）滑上放置在水平地面上的长木板。

长木板的右端到达反弹装置左端C 点的瞬间，货物刚好运动到长木板的最右端且与长木板达到共速，此时工人乙控制机械抓手迅速把货物抓起放到存货区，长木板进入反弹装置，反弹后长木板的最左端返回B 点时恰好静止。

已知倾斜轨道AB 的长度110m L =，倾斜轨道AB 与水平方向的夹角为53θ=︒，BC 段的长度27.5m L =，长木板的长度5m d =，货物与倾斜轨道以及长木板间的动摩擦因数10.5μ=，长木板与地面的动摩擦因数20.2μ=，重力加速度210m /s g =，取sin 530.8,cos 530.6︒=︒=，求：
（1）货物到达B 点时的速度B
v 多大；（2）长木板的右端刚到C 点时货物的速度C v 多大；
（3）长木板在反弹过程中损失的能量与长木板刚接触反弹装置时的能量比值η。