2025届高中物理一轮复习第五章：专题强化十　动力学和能量观点的综合应用（课件 讲义 练习四份打包）

专题强化十　动力学和能量观点的综合应用 学习目标　1.会用动力学的观点分析“传送带”和“板块”模型的运动情况。 2.会用能量观点求解摩擦产生的热量等综合问题。 3.会利用动力学和能量观点分析多运动组合问题。 模型一�———�传送带”模型 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。 2.功能关系分析 (1)传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传，也是电动机因传送带传送物体而多做的功。 (2)系统产生的内能：Q＝Ffx相对。 (3)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q。其中ΔEk表示被传送物体动能的增加量，ΔEp表示被传送物体重力势能的增加量。 角度　水平传送带模型 例1 (多选)在工厂中，经常用传送带传送货物。如图1所示，质量m＝10 kg的货物(可视为质点)从高h＝0.2 m的轨道上P点由静止开始下滑，货物和轨道之间的阻力可忽略不计，货物滑到水平传送带上的A点，货物在轨道和传送带连接处能量损失不计，货物和传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，传送带AB两点之间的距离L＝5 m，传送带一直以v＝4 m/s的速度顺时针匀速运动，取重力加速度g＝10 m/s2。装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轴处的摩擦。货物从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的有(　　) 图1 A.摩擦力对货物做功为50 J B.货物从A运动到B用时1.5 s C.由于摩擦而产生的热量为20 J D.运送货物过程中，电动机输出的电能为60 J 答案　BC 解析　根据机械能守恒定律有mgh＝mv，货物运动至传送带的速度为v0＝2 m/s，根据牛顿第二定律μmg＝ma，货物与传送带共速时，有v0＋at1＝v，解得t1＝1 s，此时，货物的位移为x1＝t1＝3 m，摩擦力对货物做功为W＝μmgx1＝60 J，A错误；货物匀速运动时间为t2＝＝0.5 s，则货物从A运动到B用时t＝t1＋t2＝1.5 s，B正确；货物与传送带的相对位移为Δx＝vt1－x1＝1 m，由于摩擦而产生的热量为Q＝μmgΔx＝20 J，C正确；运送货物过程中，电动机输出的电能为E＝Q＋m(v2－v)＝80 J，D错误。 角度　倾斜传送带模型 例2 如图2，传送带以v＝10 m/s的速度逆时针转动，一个质量m＝1 kg的物体从传送带顶端以v0＝5 m/s的速度沿传送带滑入，若传送带与水平方向成θ＝30°角，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝，传送带底端到顶端长L＝10 m，g取10 m/s2，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求： 图2 (1)物体从传送带底端滑出时的速度大小； (2)若在物体滑入传送带运动了0.5 s时，传送带突然停止，物体在传送带上滑动过程中，因与传送带间摩擦而产生的热量。 答案　(1)10 m/s　(2)37.5 J 解析　(1)当物体沿传送带滑入时，设物体向下运动的加速度为a1，物体向下加速到v，所用时间为t1， 物体运动位移为x1，有μmgcos θ＋mgsin θ＝ma1 v＝v0＋a1t1 x1＝t1 解得a1＝10 m/s2，t1＝0.5 s，x1＝3.75 m 由于x1＜L，最大静摩擦力Ffm＝μmgcos 30°＝mgsin 30°，则共速后物体将与传送带一起做匀速直线运动，即物体从传送带底端滑出时的速度大小为10 m/s。 (2)0.5 s内物体相对传送带运动的位移Δx1＝vt1－x1＝1.25 m 传送带停止后，物体受到沿斜面向上的滑动摩擦力Ff＝μmgcos 30°＝mgsin 30° 物体匀速下滑，物体相对传送带运动的位移Δx2＝L－x1＝6.25 m 则物体与传送带间因摩擦产生的热量Q＝μmg(Δx1＋Δx2)cos θ 解得Q＝37.5 J。 1.(2024·山东临沂模拟)如图3(a)所示，倾角为37°的传送带以v＝2.0 m/s的速度顺时针匀速转动，传送带的长度LAB＝10.0 ... ...