新高考物理一轮复习基础练习第6章机械能第7讲　专题提升 动力学和能量观点的综合应用（含答案解析）

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题组一 传送带模型中的能量转化
1.(2023四川雅安模拟)如图所示,传送带以6 m/s匀速率顺时针运动,现将一质量为2 kg的滑块轻轻放置于传送带的左端,当滑块速度达到6 m/s时,突然断电,传送带以大小为4 m/s2的加速度匀减速运动至停止。已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.2,传送带足够长,重力加速度g取10 m/s2,则滑块从放上去到最后停下的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑块先匀加速后与传送带无相对滑动一起匀减速
B.滑块受到的摩擦力一直不变
C.滑块在传送带上留下的划痕为13.5 m
D.全程滑块与传送带间产生的热量为54 J
2.如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,传送带在电动机的带动下,始终保持1 m/s的速度顺时针运行。现把一质量为5 kg的工件(可视为质点)轻放在传送带的底端,经过一段时间工件与传送带达到共同速度后继续传送到4 m高处。已知工件与传送带间的动摩擦因数为32,重力加速度g取10 m/s2,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.工件加速过程的时间为0.8 s
B.传送带对工件做的功为200 J
C.工件与传送带间摩擦产生的热量为7.5 J
D.电动机因传送工件多做的功为120 J
题组二 板块模型中的能量转化
3.(多选)(2024广东惠州模拟)如图所示,质量为m0、长度为L的小车静止在光滑水平面上,质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端,现用一水平恒力F作用在小物块上,使小物块从静止开始做直线运动,当小物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为x,小物块和小车之间的滑动摩擦力为Ff,此过程中,下列结论正确的是( )
A.小物块到达小车最右端时,其动能为(F-Ff)(L+x)
B.摩擦力对小物块所做的功为FfL
C.小物块到达小车最右端时,小车的动能为Ffx
D.小物块和小车组成的系统机械能增加量为F(L+x)
4.如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2 kg的另一物体B(可看成质点)以水平速度v0=2 m/s滑上原来静止的长木板A的上表面。由于A、B间存在摩擦力,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示。下列说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A.木板A最终获得的动能为2 J
B.系统损失的机械能为4 J
C.木板A的最小长度为2 m
D.A、B间的动摩擦因数为0.1
题组三 多运动组合问题
5.过山车是游乐场中常见的设施,一种过山车的简易模型如图所示,由弧形轨道AB、竖直圆轨道、水平轨道BCD构成,B是圆轨道的最低点,轨道右端D点处固定有原长为CD的弹簧,BCD段轨道粗糙,其余轨道光滑,各段轨道均平滑连接。用质量m=1.0 kg的滑块(可视为质点)模拟过山车的运动,现将滑块从与水平轨道之间的高度差为h=1.8 m位置处静止释放,滑块通过圆轨道后向右运动压缩弹簧,被弹回后第一次到达E点即停止运动。已知滑块与水平轨道BCD之间的动摩擦因数μ=0.3,BE之间的距离LBE=2.0 m,EC之间的距离LEC=1.0 m,滑块始终与圆轨道保持接触,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)圆轨道半径R的最大值;
(2)弹簧的最大弹性势能。
综合提升练
6.(多选)(2023辽宁阜新模拟)如图甲所示,足够长的倾斜传送带以速度v=2.5 m/s沿顺时针方向运行,质量为m、可视为质点的物块,在t=0时刻以速度v0从传送带底端开始沿传送带上滑,物块在传送带上运动时的机械能E随时间t的变化关系如图乙所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取传送带最底端所在平面为零势能面,重力加速度g取10 m/s2,则( )
A.物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
B.物块的质量m为4 kg
C.物块滑上传送带时的速度为5 m/s
D.物块滑离传送带时的动能为20 J
7.(多选)(2024山东青岛模拟)如图甲所示,六块相同的长木板并排放在粗糙水平地面上,每块长度为L=2 m、质量为m0=0.8 kg。另有一质量为m=1 kg的物块(可看成质点)以v0=2982+48 m/s的初速度冲上木板。已知物块与木板间的动摩擦因数为μ1=0.3,木板与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1,重力加速度g取10 m/s2。以下说法正确的是( )
A.物块滑上第4块瞬间,第4、5、6块开始运动
B.物块滑上第5块瞬间,第5、6块开始运动
C.物块最终停在某木块上,物块与该木块摩擦产生的热量为164 J
D.物块最终停在某木块上,物块与该木块摩擦产生的热量为364 J
8.(2023安徽六安检测)如图所示,水平轨道AB长为2R,其A端有一被锁定的轻质弹簧,弹簧左端连接在固定的挡板上。圆心在O1、半径为R的光滑圆弧轨道BC与AB相切于B点,并且和圆心在O2、半径为2R的光滑细圆管轨道CD平滑对接,O1、C、O2三点在同一条直线上。光滑细圆管轨道CD右侧有一半径为2R、圆心在D点的14圆弧挡板MO2竖直放置,并且与地面相切于O2点。质量为m的小滑块(可视为质点)从轨道上的C点由静止滑下,刚好能运动到A点,触发弹簧,弹簧立即解除锁定,小滑块被弹回,小滑块在到达B点之前已经脱离弹簧,并恰好无挤压通过细圆管轨道最高点D(计算时圆管直径可不计,重力加速度为g)。求:
(1)小滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ;
(2)弹簧锁定时具有的弹性势能Ep;
(3)小滑块通过最高点D后落到挡板上时具有的动能Ek。
参考答案
第7讲 专题提升:动力学和能量观点的综合应用
1.D 解析 滑块在传送带上先做匀加速直线运动,当达到传送带速度6 m/s时,传送带开始匀减速,加速度大小为4 m/s2,而滑块的最大加速度为am=μg=2 m/s2