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专题13 动力学和能量观点的综合应用
目录
题型一 多运动组合问题............................................................................................................................................1
题型二 “传送带”模型综合问题..........................................................................................................................13
类型1 水平传送带问题...................................................................................................................................13
类型2 倾斜传送带...........................................................................................................................................26
题型三 “滑块-木板”模型综合问题..................................................................................................................35
题型一 多运动组合问题
【解题指导】1.分析思路
(1)受力与运动分析:根据物体的运动过程分析物体的受力情况,以及不同运动过程中力的
变化情况;
(2)做功分析:根据各种力做功的不同特点,分析各种力在不同运动过程中的做功情况;
(3)功能关系分析:运用动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律进行分析,选择合适的
规律求解.
2.方法技巧
(1)“合”——整体上把握全过程,构建大致的运动情景;
(2)“分”——将全过程进行分解,分析每个子过程对应的基本规律;
(3)“合”——找出各子过程之间的联系,以衔接点为突破口,寻求解题最优方案.
【例1】(2023·重庆沙坪坝·高三重庆八中阶段练习)如图甲所示,由弹丸发射器、固定在
水平面上的37°斜面以及放置在水平地面上的光滑半圆形挡板墙(挡板墙上分布有多个力
传感器)构成的游戏装置,半圆形挡板的半径0.2m,斜面高度 ,弹丸的质量为
0.2kg。游戏者调节发射器,弹丸到B点时速度沿斜面且大小为5m/s,接着他将半圆形挡板
向左平移使C、D两端重合且DO与BC垂直。挡板墙上各处的力传感器收集到的侧压力F
与弹丸在墙上转过的圆心角θ之间的关系如图乙所示。弹丸受到的摩擦力均视为滑动摩擦
力,g取 。下列说法正确的是( )
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学科网(北京)股份有限公司A.弹丸到C点的速度为7m/s
B.弹丸与地面的动摩擦因数为0.6
C.弹丸与地面的动摩擦因数为0.06
D.弹丸与斜面的动摩擦因数为0.5
【例2】.(2023·高三课时练习)如图所示,斜面 和水平面 相交于B点, 是
竖直放置的半径为 的光滑半圆轨道, 与 相切于C点,E点与圆心O点等高。
质量为m的小球从离水平面h处由静止释放,经过水平面后并滑上半圆轨道,已知小球与
水平地面及与斜面间的动摩擦因数都为 ,斜面的倾角 ,BC长 ,取
,如果让小球进入半圆轨道后不脱离半圆轨道,则h的取值可能为( )
A. B. C. D.
【例3】.(2023·全国·高三专题练习)如图所示,B、M、N分别为竖直光滑圆轨道上的
三个点,B点和圆心等高,M点与O点在同一竖直线上,N点和圆心O的连线与竖直方向
的夹角为α=45°现从B点的正上方某处A点由静止释放一个质量为m的小球,经圆轨道飞
出后沿水平方向通过与O点等高的C点,已知圆轨道半径为R,重力加速度为g,则以下
结论正确的是( )
A.A、B两点间的高度差为
B.C到N的水平距离为2R
C.小球在M点对轨道的压力大小为
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学科网(北京)股份有限公司D.小球从N点运动到C点的时间为
【例4】.(2023·广东汕头·统考一模)我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏
性的项目之一,如图所示为简化跳台滑雪的雪道示意图,助滑坡由长度55m的斜面AB
(倾角θ=37°)和半径25m的光滑圆弧BC组成,两者相切于B点,过圆弧最低点C的切
线水平.CD为着陆坡(倾角α=30°).一运动员连同滑板(整体可视为质点)从A点由
静止滑下,到C点以v=26m/s的速度水平飞出,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,
c
sin37°=0.6,关于该运动员,下列说法正确的是
A.经过C处时对轨道的压力约为其重力的2.7倍
B.在B点的速度大小为24m/s
C.在斜面AB上的运动时间约为4.6s
D.运动员落在着陆坡时的速度大小与C点速度v 大小成正比
c
【例5】(2023·重庆·统考模拟预测)如图所示,足够长的光滑倾斜轨道倾角为 ,圆形
管道半径为R、内壁光滑,倾斜轨道与圆形管道之间平滑连接,相切于B点,C、D分别为
圆形管道的最高点和最低点,整个装置固定在竖直平面内,一小球质量为m,小球直径略
小于圆形管道内径,圆形管道内径远小于R,重力加速度为g, ,
。
(1)将圆形管道的上面三分之一部分(PDQ段)取下来,并保证剩余圆弧管道的P、Q两
端等高,为使小球滑下后,在圆形管道内运动通过P点时,管道内壁对小球的作用力恰好
为0,从倾斜轨道上距离C点多高的位置A由静止释放小球;
(2)若将圆形管道的DQB段取下来,改变小球在倾斜轨道上由静止释放的位置,小球从
D点飞出后落到倾斜轨道时的动能也随之改变,求小球从D点飞出后落到倾斜轨道上动能
的最小值(只考虑小球落到倾斜轨道上的第一落点)。
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学科网(北京)股份有限公司【例6】.(2023春·湖南衡阳·高三校考阶段练习)如图所示,固定在地面上、表面光滑
的平台ABCOK由斜面AB和水平面BC组成,倾角为θ的斜面体ODE固定在地面上,O点
在C点的正下方,AB与BC在B处通过一小段圆弧平滑连接。均可视为质点的a、b两小
球质量分别为km、m,把小球b放置在C点,让a球从A点由静止开始下滑,两球在C点
发生弹性碰撞,碰后b球做平抛运动,落到OD上。已知m = 0.5kg, ,CO
的高度为h = 1.2m,AK的高度为H = 1.65m。不计空气阻力。
(1)求a、b发生碰撞前的瞬间,a的速度v 的大小;
0
(2)a、b碰撞后的瞬间,若b的动能是a的动能的8倍,求k的值;
(3)求b落到斜面OD前瞬间的动能E 与平抛运动竖直下落位移y之间的函数关系式(用
k
E、mg、h、y来表示),并讨论E 的最小值以及相对应的k值。
k k
【例7】.(2023·山东·模拟预测)如图所示,桌面右侧的水平地面有一竖直放置的半径为
R的光滑圆弧轨道 为其竖直直径,桌面与圆弧轨道MNP中间有一光滑管道Q,
其右端与P相切平滑连接,管道内径略大于小球直径,桌面到水平地面的竖直距离也为
R,劲度系数为k的轻质弹簧放置在光滑的水平桌面上,一端固定在光滑桌面左端的挡板上。
一质量为m、可视为质点的小球与弹簧不粘连,现移动小球压缩弹簧后由静止释放小球,
小球到达圆弧的C点时刚好脱离轨道。已知弹簧压缩量为s,弹簧弹性势能的表达式为
(x为弹簧的形变量),不计其他阻力及小球在管道Q和圆弧轨道中运动的能量
损耗,重力加速度为g。
(1)求C点与O点的高度差h;
(2)若只改变小球的质量,使小球运动过程中不脱离圆弧轨道,求小球质量的取值范围。
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学科网(北京)股份有限公司【例8】.(2023·浙江金华·统考模拟预测)小丁同学设计了一个玩具遥控赛车的轨道装置,
轨道的主要部分可简化为如图所示的模型,水平轨道AB和倾斜轨道OD分别与圆轨道相切
于B点和D点,弯曲轨道AE与水平轨道平滑连接,E点切线方向恰好水平。O点固定一弹
射装置,刚开始时装置处于锁定状态。当赛车从A点出发经过圆轨道进入OD轨道,到达
O点时恰好可以触发弹射装置将赛车原路弹回,最终进入回收装置F。测得赛车与弹射装
置碰撞时机械能损失 ,每次弹射后装置可自动锁定到初始时的弹性势能值。已知赛车
质量为 ,电动机功率恒为 ,圆轨道半径为 ,E点离水平轨道高度和与F
点间水平距离均为 ,AB轨道长 ,赛车在水平轨道上运动时所受阻力等于其对轨道压
力的0.25倍,赛车在轨道其余部分上所受摩擦力可忽略,赛车看成质点。
(1)若赛车恰好能过C点,求赛车经过H点时对轨道的压力大小;
(2)若某次测试时,赛车电动机工作 ,经过一次弹射后恰好落入回收装置之中,则此
次测试中给弹射装置设置的弹性势能为多大?
(3)若某次测试时,赛车电动机工作 ,最终停在水平轨道AB上,且运动过程中赛车
不能脱轨,求弹射装置的弹性势能取值范围。
题型二 “传送带”模型综合问题
【解题指导】1.计算摩擦力对物块做的功和摩擦力对传送带做的功要用动能定理,计算摩
擦产生的热量要用Q=Fx 或能量守恒定律.
f 相对
2.电机做的功一部分增加物块的机械能,一部分转化为因摩擦产生的热量.
【核心归纳】1.设问的角度
(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)功能关系分析:W=ΔE+ΔE+Q。
k p
(2)对W和Q的理解
①传送带克服摩擦力做的功:W=Fx ;
f 传
②产生的内能:Q=Fx 。
f 相对
类型1 水平传送带问题
【例1】(2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测)如图所示,质量为m的物体在水平
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学科网(北京)股份有限公司传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v匀速运动,物体与传送带
间的动摩擦因数为μ,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相
对静止这一过程中,下列说法正确的是( )
A.摩擦力对物体做的功为mv2
B.电动机多做的功为
C.系统产生的内能为
D.传送带克服摩擦力做的功为
【例2】(2023·山东·高三专题练习)我国物流市场规模连续七年位列全球第一。某物流分
拣中心为转运货物安装有水平传送带,传送带空载时保持静止,一旦有货物置于传送带上,
传送带就会以 的加速度向前加速运行。在传送带空载的某时刻,某质量为20kg的货
物向前以3m/s的初速度滑上传送带。已知传送带长为6m,货物和传送带之间的动摩擦因
数为0.2,取 ,求:
(1)货物用多长时间到达传送带末端;
(2)整个过程传送带对货物做的功;
(3)传送带与货物由于摩擦产生的热量。
【例3】(2023·全国·二模)如图所示,一质量 的物块以 的速度从B端进入
水平传送带 ,最后能从C点水平抛出,已知水平传送带 长 ,该物块与传送
带间的动摩擦因数 ,传送带以速度为v顺时针方向转动,物块可视为质点且不考虑
传送带滑轮大小。重力加速度 。求:
(1)当传送带的速度 时,将物块从B传送到C过程中物块与传送带间因摩擦而产
生的热量是多少?
(2)若在传送带右侧加装一个收集装置,如图所示,其内边界截面为四分之一圆弧,C点
为圆心,半径为 。调节传送带速度大小,使该物块从C点抛出后,落到收集装置
时动能最小,则该物块落到收集装置时最小动能是多少?
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学科网(北京)股份有限公司【例4】.(2023·全国·高三专题练习)如图所示,一个工作台由水平传送带与倾角θ =
37°的斜面体组成,传送带AB间的长度L = 1.7m,传送带顺时针匀速转动,现让质量m =
1kg的物块以水平速度v = 5m/s从A点滑上传送带,恰好能滑到斜面上高度h = 1.08m的
0
C点,物块与斜面体和传送带之间的动摩擦因数均为μ = 0.5,传送带与斜面平滑连接,g
取10m/s2。(sin37° = 0.6,cos37° = 0.8)
(1)求物块由A运动到B时的速度大小vB;
(2)求物块由A运动到C所需要的时间t;
(3)若改变传送带转速,物块以初动能Ex从A点水平滑上传送带,滑上斜面后恰好能返
k
回出发点A,求物块初动能Ex的取值范围。
k
【例5】(2023·江苏·高三专题练习)如图所示,水平传送带AB长l=5m,以10m/s的速度
顺时针传输。质量m=1kg的滑块可以视作为质点。放在与AB等高的平台BC上,距离B点
为L=4m。滑块在B点右侧始终受到水平向左的恒定外力F=6N。已知滑块和AB、BC间的
动摩擦因素分别为μ=0.20、μ=0.40.
1 2
(1)滑块第一次运动到B点时的动能E ;
k0
(2)滑块第一次从B点滑上传送带到再次返回B处所用的时间t;
(3)滑块运动全过程中在BC上因摩擦产生的总热量。
【例6】.(2023·江苏徐州·高三专题练习)如图所示,水平轨道OC的右端C贴近同高度
的水平传送带轨道的左端,其中OB段光滑,BC段粗糙,传送带与竖直面内的光滑半圆形
轨道DE相切于D点,已知BC=CD=L=2m,圆轨道半径R=0.4m,弹簧左端固定在墙壁
上,自由放置时其右端在B点。一个质量m=0.5kg的物块(视为质点)将弹簧压缩到A点
并锁定,物块与水平轨道BC、传送带间的动摩擦因数均为 ,重力加速度
。
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学科网(北京)股份有限公司(1)若传送带逆时针转动,要使物块始终不脱离轨道,解除锁定前弹簧的弹性势能多大?
(2)若传送带顺时针转动,锁定前弹簧的弹性势能取第(1)问中的最大值,若要使物块
在半圆轨道上运动的过程中不脱离轨道,试计算传送带的速度范围;
(3)在第(1)问的情形下,且弹簧的弹性势能取最大值,试写出物块最后的静止位置到
C点的间距d与传送带速度v间的定量关系。
【例7】.(2023·新疆阿勒泰·高三校考阶段练习)如图所示为某建筑工地所用的水平放置
的运输带,在电动机的带动下运输带始终以恒定的速度 顺时针传动。建筑工人将质
量为 的建筑材料静止地放到运输带的最左端,同时建筑工人以 的速度向右
匀速运动。已知建筑材料与运输带之间的动摩擦因数为 ,运输带的长度为 ,
重力加速度大小为 。求:
(1)建筑工人比建筑材料早到右端的时间;
(2)因运输建筑材料电动机多消耗的能量;
(3)运输带对建筑材料做的功。
【例8】.(2023·宁夏石嘴山·高三石嘴山市第三中学校考期中)如图所示,在光滑水平面
AB、CD之间连接一长度为L=2m的传送带,圆心为O、半径为R=0.2m的竖直光滑半圆轨
道DEG与水平面AD在D点平滑连接,其中FG段为光滑圆管,E和圆心O等高,∠EOF=
。可视为质点的小物块从A点以v=2.5m/s的初速度向右滑动,已知小物块的质量
0
m=1kG,与传送带间的摩擦因数μ=0.1,重力加速度G取10m/s2。
(1)若传送带不转,求小物块滑到圆轨道D点时的速度大小;
(2)若传送带以v=2m/s的速率顺时针方向转动,求小物块能到达圆轨道的最大高度;
(3)若要求小物块在半圆轨道内运动中始终不脱轨且不从G点飞出,求传送带顺时针转
动速度大小的可调范围。
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学科网(北京)股份有限公司类型2 倾斜传送带
【例2】(多选)6月份是收割小麦的季节,如图甲所示,粮库工作人员通过传送带把小麦堆
积到仓库内.其简化模型如图乙所示,工作人员把一堆小麦轻轻地放在倾斜传送带的底端
小麦经过加速和匀速两个过程到达传送带顶端,然后被抛出落到地上.已知传送带与地面
的夹角为θ,两轴心间距为L,传送带以恒定的速度v顺时针转动,忽略空气阻力,重力加
速度为g,以地面为零势能面,对于其中一颗质量为m的麦粒P(如图所示)的说法正确的是
( )
A.在匀速阶段,其他麦粒对麦粒P不做功
B.在传送带上运动时,其他麦粒对麦粒P做的功为mv2+mgLsin θ
C.麦粒P离开传送带后(未落地)的机械能为mv2+2mgLsin θ
D.麦粒P克服重力做功的最大值为mgLsin θ+
【例2】(2023·内蒙古包头·统考二模)如图,高为h倾角为 的粗糙传送带以速率 顺时
针运行,将质量为m的小物块轻放到皮带底端,同时施以沿斜面向上的拉力使物块做匀加
速直线运动,不考虑轮的大小,物块运动到斜面顶端时速率为 ,物块与传送带之间的
动摩擦因数为 ,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.摩擦力对物块所做的功为
B.整个过程皮带与物块间产生的热量为
C.拉力所做的功为
D.皮带因传送物块多消耗的电能为
【例3】(2023春·辽宁朝阳·高三统考开学考试)如图甲所示,向飞机上装货时,通常用
到可移动式皮带输送机,简化模型如图乙所示,皮带输送机倾角为 ,顺时针匀速转
动,每隔2s在输送带下端A点无初速放入一件货物(货物足够多)。每件货物从下端A点
运动到上端B点的过程中,其机械能E与位移s的关系图像(以A位置为零势能参考面)
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学科网(北京)股份有限公司如图丙所示。已知货物均可视为质点,质量均为 ,重力加速度g取10 ,
。则( )
A.货物与输送带间的动摩擦因数为0.875
B.输送带A、B两端点间的距离为8m
C.每件货物从下端A点运动到上端B点的时间为9s
D.皮带输送机因运送一件货物而多消耗的能量为515J
【例4】(2023·河北沧州·河北省吴桥中学校考模拟预测)如图所示,绷紧的传送带与水平
面所成的角为37°,在电动机的带动下,传送带以2m/s的恒定速率顺时针运行,现将一质
量为20kg的货物(可视为质点)轻轻放在传送带底端,货物被传送到h=3m的高处,货物
与传送带间的动摩擦因数为μ=0.8,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2,下列
说法正确的是( )
A.货物先受到滑动摩擦力作用,后受到静摩擦力作用
B.货物在传送带上运动的时间为6s
C.货物的机械能增加了1280J
D.货物与传送带间由于摩擦产生的热量为640J
【例5】(2023·贵州黔东南·凯里一中校考模拟预测)如图所示为某小型购物商场的电梯,
长L=7.0m,倾角θ=37°。在某次搬运货物时,售货员将质量为m=50kg的货物无初速度
放在电梯的最下端,然后启动电机,电梯先以a=1m/s2的加速度向上做匀加速运动,速度
0
达到v=2m/s后匀速运动。已知货物与电梯表面的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g=
0
10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)货物从电梯底端运动到顶端所用的时间;
(2)电机因运送该货物多做的功(忽略电梯自身动能的变化)。
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学科网(北京)股份有限公司【例6】(2023秋·山东青岛·高三统考期末)如图甲,为机场工作人员利用倾斜传送带向
飞机货仓装载行李的场景,传送带保持恒定速率向上运行。工作人员将行李箱间隔相同时
间连续无初速度地放在传送带底端,所有行李箱在进入飞机货舱前都已做匀速运动,且相
邻两个行李箱间不发生碰撞。如图乙,A、B、C、D是传送带上4个进入货仓前匀速运动
的行李箱,其中A与B、B与C间的距离均为d,C与D间的距离小于d。已知传送带运行
的速率为 ,倾角为 ,传送带的长度为L,重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦
力,下列说法正确的是( ).
A.A、B、C、D与传送带间动摩擦因数相同,均满足
B.A、B、C与传送带间动摩擦因数大于D与传送带间动摩擦因数
C.工作人员往传送带底端放置行李箱的时间间隔
D.若A的质量为m,则由于传送A,驱动传送带的电机额外消耗的电能
【例7】(2023·安徽·校联考三模)如图1所示,光滑的六分之一圆弧轨道 竖直放置,
底端通过光滑轨道与一倾斜传送带连接,倾斜传送带的倾角为 ,小物块b静止于Q点,
一质量为 的小物块a从圆弧轨道最高点P以初速度 沿圆弧轨道运动,
到最低点Q时与另一质量为 的小物块b发生弹性正碰(碰撞时间极短)。碰撞后
两物块的速率均为 ,且碰撞后小物块b沿传送带方向运动,物块b通过光滑轨道滑上
传送带时无能量损失。已知圆弧轨道半径为 ,传送带顺时针匀速转动,物块b在
传送带上运动时,物块b相对传送带的速度v如图2所示,规定沿传送带向下为正方向,
重力加速度取 ,求:
(1)碰撞前瞬时小物块a的速度大小;
(2)碰撞后小物块a能上升的最大高度及在最高点对圆弧轨道的压力大小;
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学科网(北京)股份有限公司(3)物块b与传送带间的摩擦因数及传送带的长度。
题型三 “滑块-木板”模型综合问题
【解题指导】1.分析滑块与木板间的相对运动情况,确定两者间的速度关系、位移关系,
注意两者速度相等时摩擦力可能变化.
2.用公式Q=F·x 或动能定理、能量守恒求摩擦产生的热量.
f 相对
【核心归纳】“滑块—木板”模型问题的分析方法
(1)动力学分析:分别对滑块和木板进行受力分析,根据牛顿第二定律求出各自的加速度;
从放上滑块到二者速度相等,所用时间相等,由t==,可求出共同速度v和所用时间t,
然后由位移公式可分别求出二者的位移.
(2)功和能分析:对滑块和木板分别运用动能定理,或者对系统运用能量守恒定律.如图所
示,要注意区分三个位移:
①求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x ;
滑
②求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x ;
板
③求摩擦生热时用相对位移Δx.
【例1】(2023秋·天津和平·高三统考期末)如图所示,一张薄木板放在光滑水平面上,
其右端放有小木块,小木块与薄木板的接触面粗糙,原来系统静止。薄木板突然受到一水
平向右的瞬间冲量作用开始运动,直到小木块从薄木板上掉下来。上述过程中下列说法正
确的是( )
A.木板对木块的摩擦力水平向左
B.摩擦力对木块做的功一定等于木块增加的动能
C.开始运动后, 木板减小的动能等于木块增加的动能
D.木块动能的增加一定小于系统摩擦产生的热能
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学科网(北京)股份有限公司【例2】.(2023·黑龙江哈尔滨·高三期中)质量为 、长度为 的小车静止在光滑的水
平面上,质量为 的小物块放在小车的最左端。现用一水平力 作用在小物块上,小物块
与小车之间的摩擦力为 ,经过一段时间小车运动的位移为 ,小物块刚好滑到小车的右
端,则下列说法中正确的是( )
A.此时物块的动能为
B.此时小车的动能为
C.这一过程中,物块和小车增加的机械能为
D.这一过程中,系统因摩擦而损失的机械能为
【例3】.(2023·河北衡水·高三校联考阶段练习)如图所示,倾角为 的粗糙斜面固定
在水平地面上,斜面底端固定一与斜面垂直的弹性挡板C。长度为 、质量为
的长木板A置于斜面上,质量为 的物块B(可视为质点)置于长木板上
端,物块B与长木板A之间的动摩擦因数为 ,长木板A与斜面之间的动摩擦因数
为 ,长木板A下端与挡板C的距离为 。同时由静止释放长木板A和物块
B,长木板A与挡板C碰撞后原速率返回。 ,重力加速度取
。下列说法正确的是( )
A.长木板A刚开始沿斜面向下运动的加速度大小为
B.物块B在长木板A上运动的时间为
C.物块B在长木板A上运动的过程中,系统产生的内能为
D.物块B从长木板A上滑下后,A将不再沿斜面下滑
【例3】(2023·安徽芜湖·高三芜湖一中阶段练习)如图甲所示,质量m = 1kg的小物块
1
A静止在一质量m = 0.5kg的足够长的木板B的左端。当小物块A受到一个水平向右的外
2
力F作用时,测得A与B间摩擦力f随外力F的变化关系如图乙所示。现对小物块A施加
水平向右的拉力F = 15N,作用2s后撤去。重力加速度取g = 10m/s2,各接触面间的最
大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)物块A与木板B间的动摩擦因数μ 和木板B与地面间的动摩擦因数μ;
1 2
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学科网(北京)股份有限公司(2)从拉力F开始作用到物块A和木板B均停止的时间t;
(3)物块A与木板B之间因摩擦而产生的热量Q和物块A对木板B做的功。
【例4】.(2023·福建福州·高三校联考期中)如图所示,木板L=5m,质量为M=2kg的平
板车在粗糙水平面上向右滑行,当其速度为v=9m/s时,在其右端轻轻放上一个质量为
m=1kg的滑块,已知滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2,木板与地面间的动摩擦因数为
1
μ=0.4,最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力,求:
2
(1)滑块与木板取得相同的速度前各自的加速度大小;
(2)从开始至最终停止,滑块与木板间因摩擦产生的热量Q;
(3)从开始至木板刚停止时,滑块、木板和地面组成的系统增加的内能U。
【例5】.(2023·重庆·一模)如图甲,物体A的质量m= 1kg,静止在光滑水平面上的木
1
板B的质量m= 2kg,某时刻A以v= 6m/s的初速度从左端滑上木板B的上表面,在A滑
2 0
上B的同时,给B施加一个水平方向的拉力 , 随时间变化如图乙,共作用1.5s,以水
平向右为正方向;已知A与B之间的动摩擦因数 ,木板B足够长(忽略物体A的
大小)。求:
(1)0 ~ 1s内,物体A和木板B的加速度分别为多大;
(2)1.5s末,A、B的速度分别为多大;
(3)最终,物体A和木板B由于摩擦产生的热量(用分数表示)。
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