2020高考精炼专题6.18 与摩擦生热相关的功能问题（解析版）

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 第六部分 机械能 专题6.18与摩擦生热相关的功能问题 一．选择题 1．（2019山东济南期末）用两块材料相同的木板与竖直墙面搭成两个斜面1和2，斜面有相同的高和不同的底边，如图所示。一个小物块分别从两个斜面顶端释放，并沿斜面下滑到底端。对这两个过程，下列说法正确的是（　　） A．沿着1和2下滑到底端时，物块的速度大小相等 B．物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关 C．物块沿着1下滑到底端的过程，产生的热量更多 D．物块下滑到底端的过程中，产生的热量与其质量无关 【思路分析】本题应根据动能定理求解，只要正确对物体受力分析，分别求出各力做功的代数和，即可比较速度的大小。 【名师解析】对物块从高为h的斜面上由静止滑到底端时，根据动能定理有： mgh﹣Wf＝mv2…① 其中Wf为物块克服摩擦力做的功，因滑动摩擦力为：f＝μN＝μmgcosθ 所以物块克服摩擦力做的功为： Wf＝fL＝μmgcosθ×L＝μmgLcosθ＝μmgL底…② 由图可知，Lcosθ为斜面底边长， 可见，物体从斜面顶端下滑到底端时，克服摩擦力做功与斜面底端长度L底成正比。 沿着1和2下滑到底端时，重力做功相同，而沿2物体克服摩擦力做功小于沿1克服摩擦力做功，则由①式得知，沿着2下滑到底端时物块的速度大于沿1下滑到底端时速度，故A错误； ①②联立解得：，故物块下滑到底端时，速度大小与其质量无关，故B正确； 沿1时克服摩擦力做的功最多，物体的机械能损失最大，产生的热量多。故C正确； 根据功能关系得：产生的热量等于克服摩擦力做功，即为：Q＝Wf＝fL＝μmgcosθ×L＝μmgLcosθ＝μmgL底与质量有关，故D错误； 【参考答案】BC。 【名师点评】本题考查动能定理的应用，通过本题求克服摩擦力做功可推得一个重要的结论：物体从斜面下滑到底端的过程中，克服摩擦力做的功与沿水平面滑动与斜面底端相同距离时克服摩擦力做的功相同。 2、（2019湖南长沙长郡中学二模）一块足够长的白板静止于水平桌面上，一可视为质点、质量为m的石墨块静止在白板上，石墨块与白板间动摩擦擦因数为μ，重力加速度为g。从某时刻起，使白板瞬时获得速度v0做匀速直线运动，石墨块将在板上划下黑色痕迹。经过时间t白板突然停下，不再运动。不计石墨块与板摩擦过程中损失的质量，在石墨块也停止运动时，白板上黑色痕迹的长度及二者相对运动过程中产生的热量可能是（　　） A. B. C. D. 【参考答案】AC 【名师解析】 如图所示， 白板匀速运动位移x1=v0t，石墨块匀加速运动，加速度由滑动摩擦力提供μmg=ma，位移x2=at2，位移差值即划出黑色痕迹长度△x=x1-x2=v0t-μgt2；白板停止后石墨块在滑动摩擦力作用下匀减速运动，与加速对称，位移同样为x2=μgt2，产生的热量Q=f△x+fx2=μmgv0，故C正确，故D错误；因为石墨块匀加速的加速度由滑动摩擦力提供，当石墨块速度达到v0时不再加速，故石墨块速度v′≤v0；若t时刻v′恰好等于v0，v′=μgt=v0，则△x=x1-x2=v0t-μgt2=v0t=，产生的热量Q=f△x+f△x=μmgv0t=mv02，故A正确，故B错误。 【关键点拨】 画出石墨块与白板的位移关系图，石墨块与白板的位移差值即为黑色痕迹长度，需要注意因为石墨块匀加速的加速度由滑动摩擦力提供，当石墨块速度达到v0时不再加速，经过时间t白板突然停下时，石墨块速度v′不一定达到速度v0，故石墨块速度v′≤v0；本题考查板块模型中的位移关系，涉及两个研究对象，难度较大，容易出错的是石墨块速度v′≤v0是一个范围，不仅仅是一个特殊值，容易当做v′=v0处理，导致错误。 3.(多选)如图6所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v匀速运动，现将质量为m的物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与传送带 ... ...