第23講 動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用（練習(xí)）（原卷版）-【上好課】2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

第23講動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用目錄01模擬基礎(chǔ)練【題型一】傳送帶模型 【題型二】板塊模型【題型三】多過(guò)程問(wèn)題02重難創(chuàng)新練【題型一】傳送帶模型 1．應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站的安全檢查儀，其傳送裝置可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型。傳送帶在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下始終保持的速率逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行，A、B間的距離為3m。已知行李（可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量，與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，旅客把行李無(wú)初速度地放在A處，行李從B點(diǎn)離開(kāi)傳送帶，重力加速度大小取，下列說(shuō)法正確的是（）A．行李從A到B過(guò)程中傳送帶對(duì)行李做功為60JB．行李在傳送帶上留下的摩擦痕跡長(zhǎng)度為0.08mC．行李從A到B過(guò)程中與傳送帶因摩擦產(chǎn)生熱量為1.6JD．行李從A到B過(guò)程中電動(dòng)機(jī)額外消耗的電能為1.6J2．如圖所示，水平地面上有一傾角為的傳送帶，以的速度逆時(shí)針勻速運(yùn)行。將一煤塊從的高臺(tái)由靜止開(kāi)始運(yùn)送到地面，煤塊可看做質(zhì)點(diǎn)，已知煤塊的質(zhì)量為，煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為，，，煤塊由高臺(tái)運(yùn)送到地面的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．運(yùn)送煤塊所用的時(shí)間為B．煤塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為32JC．摩擦力對(duì)煤塊做的功為D．煤塊的機(jī)械能減少了36J3．傾角的傳送帶以的恒定速率順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，位于其底部的煤斗每秒鐘向其輸送的煤屑，煤屑剛落到傳送帶上時(shí)速度為零，傳送帶將煤屑送到的高處，煤屑與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．煤屑剛落到傳送帶上的加速度為B．煤屑從落到傳送帶開(kāi)始到與傳送帶速度相等時(shí)前進(jìn)的位移是0.1mC．傳送帶電機(jī)因輸送煤屑而多產(chǎn)生的輸出功率是51WD．傳送帶電機(jī)因輸送煤屑而多產(chǎn)生的輸出功率是54W4．如圖所示，一固定的四分之一光滑圓弧軌道與逆時(shí)針勻速傳動(dòng)的水平傳送帶平滑連接于N點(diǎn)，圓弧軌道半徑為R。質(zhì)量為m的小滑塊自圓弧軌道最高點(diǎn)M由靜止釋放，滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后返回圓弧軌道，第一次上升的最高點(diǎn)距N點(diǎn)高度為，重力加速度為g。則以下說(shuō)法正確的是（）A．傳送帶勻速傳動(dòng)的速度大小為B．經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，小滑塊最終靜止于N點(diǎn)C．小滑塊第二次上升的最高點(diǎn)距N點(diǎn)高度為D．小滑塊第一次在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量大于【題型二】板塊模型1.如圖甲所示，長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為的另一物體B（可看成質(zhì)點(diǎn)）以水平速度滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的上表面。此過(guò)程長(zhǎng)木板A的動(dòng)能隨位移變化的圖像如圖乙所示，長(zhǎng)木板和物體的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖丙所示。已知A、B間存在摩擦力，g取10m/s。下列說(shuō)法正確的是（）A．木板A的質(zhì)量為4kg B．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為1JC．木板A的最小長(zhǎng)度為0.5m D．AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.12．如圖，一質(zhì)量為的木板靜止在光滑水平桌面上，另一質(zhì)量為的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從木板上的左端以速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并從右端滑下，該過(guò)程中，物體的動(dòng)能減少量為，長(zhǎng)木板的動(dòng)能增加量為，間摩擦產(chǎn)生的熱量為（不考慮空氣阻力），關(guān)于，的數(shù)值，下列數(shù)值可能的是（）A． B．C． D．3．如圖所示，質(zhì)量為的長(zhǎng)木板放在粗糙的水平地面上，質(zhì)量的小物塊置于長(zhǎng)木板右端，小物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，長(zhǎng)木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?，F(xiàn)給小物塊施加一個(gè)水平向左的恒力，給長(zhǎng)木板施加一個(gè)水平向右的恒力時(shí)撤掉力，小物塊始終未從長(zhǎng)木板上掉下來(lái)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．長(zhǎng)木板的加速度B．過(guò)程中對(duì)小物塊做了的功C．的過(guò)程中小物塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦生熱D．恒力對(duì)小物塊、木板系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增加量4.如圖所示，足夠長(zhǎng)的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板的質(zhì)量M=2kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1；在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=2kg的小鉛塊（視為質(zhì)點(diǎn)），小鉛塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.3?，F(xiàn)給鉛塊一向右的初速度v0=4m/s，使其在木板上滑行，木板獲得的最大速度v=1m/s，g取10m/s2，求：（1）木板達(dá)到最大速度時(shí)，木板運(yùn)動(dòng)的位移；（2）鉛塊與木板間因摩擦產(chǎn)生的總熱量；（3）整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中木板對(duì)鉛塊的摩擦力所做的功?！绢}型三】多過(guò)程問(wèn)題1．某游戲裝置如圖所示，傾斜軌道AB、豎直圓軌道和U形收集框EFGH分別通過(guò)水平軌道BC和平滑連接，除段粗糙外，其余軌道均光滑。已知AB的最大豎直高度，圓軌道半徑，長(zhǎng)度，收集框?qū)挾?。質(zhì)量的小滑塊從AB的不同高度由靜止釋放，滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終沒(méi)有脫離軌道，最后都能落入收集恇隊(duì)。假設(shè)滑塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，小滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力忽略不計(jì)，。（1）求滑塊通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)D時(shí)，軌道對(duì)它的最大作用力FN；（2）欲使滑塊不脫離軌道且能落入收集框內(nèi)，求滑塊釋放的最小高度；（3）若滑塊從最高點(diǎn)滑下，進(jìn)入收集框后，與收集框的豎直墻壁碰撞最終打到左側(cè)底端的F點(diǎn)，碰撞過(guò)程時(shí)間極短且無(wú)機(jī)械能損失，求收集框的豎直高度h。2．一游戲裝置如圖所示，圖中P為彈射裝置，AB為傾角的傾斜直軌道，BC為水平軌道，C、D分別為豎直圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，豎直圓軌道與水平軌道相切于C點(diǎn)，CE為足夠長(zhǎng)的傾斜軌道，各段軌道均平滑連接，以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向建立平面直角坐標(biāo)系。已知：圓軌道半徑，軌道AB長(zhǎng)為，軌道BC長(zhǎng)為。通過(guò)調(diào)節(jié)彈射裝置P在坐標(biāo)平面內(nèi)的位置以及小滑塊水平彈出的初速度，使滑塊均能無(wú)碰撞從A點(diǎn)切入軌道AB，滑塊與AB、BC段動(dòng)摩擦因數(shù)均為，其余各段軌道均光滑?；瑝K質(zhì)量為，滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，，，重力加速度大小為。（1）若滑塊從縱坐標(biāo)的某點(diǎn)彈出，（?。┣蠡瑝K彈出時(shí)的初速度大??；（ⅱ）試通過(guò)計(jì)算判斷滑塊能否通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)D。（2）若滑塊從A點(diǎn)切入后，能進(jìn)入豎直圓軌道且第一次在圓軌道上運(yùn)行時(shí)不脫離圓軌道，則滑塊彈出時(shí)所處位置的縱坐標(biāo)y應(yīng)滿足什么條件？（3）滑塊從A點(diǎn)切入后，設(shè)滑塊第一次經(jīng)過(guò)圓軌道最低點(diǎn)C時(shí)所受支持力大小為，滑塊彈出時(shí)所處位置的縱坐標(biāo)為y，求與y的關(guān)系式。1．如圖所示為速凍食品加工廠生產(chǎn)和包裝餃子的一道工序，餃子由水平傳送帶運(yùn)送至下一環(huán)節(jié)。將餃子無(wú)初速度的輕放在傳送帶上，傳送帶足夠長(zhǎng)且以速度v勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，餃子與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，不考慮餃子之間的相互作用力和空氣阻力。關(guān)于餃子在水平傳送帶上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．傳送帶的速度越快，餃子的加速度越大B．餃子相對(duì)與傳送帶的位移為C．餃子由靜止開(kāi)始加速到與傳送帶速度相等的過(guò)程中，增加的動(dòng)能等于因摩擦產(chǎn)生的熱量D．傳送帶因傳送餃子多消耗的電能等于餃子增加的動(dòng)能2．重慶江北機(jī)場(chǎng)的行李自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為一段水平和傾斜傳送帶（如圖乙），兩個(gè)傳送帶之間由非常短的一段圓弧連接，其中水平傳送帶長(zhǎng)度為100m、速度大小為4m/s，傾斜傳送帶傾角為、長(zhǎng)度為70m、速度大小為6m/s，兩個(gè)傳送帶由一個(gè)電動(dòng)機(jī)提供電能均沿著順時(shí)針?lè)较蚍€(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)場(chǎng)地勤人員每隔1s將一個(gè)貨箱從A點(diǎn)無(wú)初速度放在傳送帶上，所有貨箱（可視為質(zhì)點(diǎn)）完全相同，質(zhì)量為20kg，與水平、傾斜傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為0.1和0.875，重力加速度，，，下列說(shuō)法正確的是（）A．每個(gè)貨箱在水平傳送帶上因摩擦產(chǎn)生的熱量均為120JB．水平傳送帶上相鄰貨箱間的最大距離為最小距離的8倍C．因運(yùn)輸貨物，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能全部用于增加貨物的機(jī)械能D．每將一個(gè)貨箱由C運(yùn)輸至D處，電動(dòng)機(jī)需要多消耗9850J的能量3．玉米是我國(guó)重要的農(nóng)作物，收割后脫粒玉米用如圖甲所示的傳送帶裝置。如圖乙所示，將收割曬干的玉米投入脫粒機(jī)后，玉米粒從靜止開(kāi)始被傳送到底端與脫粒機(jī)相連的順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶上，一段時(shí)間后和傳送帶保持相對(duì)靜止，直至從傳送帶的頂端飛出，最后落在水平地面上，玉米被迅速裝袋轉(zhuǎn)運(yùn)，提升了加工轉(zhuǎn)運(yùn)的效率。已知傳送帶與水平方向的夾角為、頂端的高度為h，玉米粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)于傳送帶頂端的最大高度也為h，若不計(jì)風(fēng)力、空氣阻力和玉米粒之間的相互作用力，已知重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（）A．玉米粒在傳送帶上時(shí)，所受摩擦力始終不變B．傳送帶的速度大小為C．玉米粒落地點(diǎn)與傳送帶底端的水平距離為D．若傳送帶每秒鐘能運(yùn)送質(zhì)量為m的玉米，則電動(dòng)機(jī)每秒鐘多做的功為4．如圖甲為皮帶輸送機(jī)簡(jiǎn)化模型圖，皮帶輸送機(jī)傾角，順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在輸送帶下端A點(diǎn)無(wú)初速放入貨物。貨物從下端A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上端B點(diǎn)的過(guò)程中，其機(jī)械能E與位移s的關(guān)系圖像（以A位置所在水平面為零勢(shì)能面）如圖乙所示。貨物視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量，重力加速度，，。下列說(shuō)法正確的是（）A．貨物與輸送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.825B．輸送帶A、B兩端點(diǎn)間的距離為8mC．貨物從下端A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上端B點(diǎn)的時(shí)間為9sD．皮帶輸送機(jī)因運(yùn)送該貨物而多消耗的能量為585J5．（多選）小明心里還在想著如何道歉，剛到門口，便聽(tīng)到有老師在討論，“學(xué)生就像是一個(gè)小物塊，需要放在一個(gè)木板上歷練，讓他們產(chǎn)生危機(jī)意識(shí)，若不努力前進(jìn)便只能被木板淘汰，當(dāng)然也可以將自己變得足夠優(yōu)秀去淘汰木板”：如圖，一質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l的木板靜止在光滑水平桌面上，另一質(zhì)量為m的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從木板上的左端以速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知物塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力大小為f，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t物塊從木板右端滑離，離開(kāi)時(shí)（）A．木板的動(dòng)能一定大于flB．木板與物塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能一定等于flC．物塊在木板上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D．物塊的動(dòng)能一定小于6．（多選）如圖所示，一子彈水平射入靜止在光滑水平地面上的木塊，子彈最終未穿透木塊。假設(shè)子彈與木塊之間的作用力大小恒定，若此過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能為20J，下列說(shuō)法正確的是（）

A．子彈對(duì)木塊做的功與木塊對(duì)子彈做功的代數(shù)和為0JB．木塊的動(dòng)能增加量可能為16JC．木塊的動(dòng)能增加量可能為22JD．整個(gè)過(guò)程中子彈和木塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為20J7．（多選）如圖甲所示，傾角為的斜面?zhèn)魉蛶б?m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶上等間距固定有擋條，方便運(yùn)送貨物，俯視圖如乙所示。將質(zhì)量為30kg的物體輕放在位于傳送帶底端A的擋條處，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)1.0s到頂端B，并以到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度沿斜面方向飛出落入一卡車車廂內(nèi)。已知車廂尾部位于傳送帶頂端B正下方，B與車廂底板的高度差為0.8m，車廂長(zhǎng)度為6.0m，重力加速度取，不計(jì)貨物與擋條作用過(guò)程中的能量損失和作用時(shí)間。求：（1）使傳送帶運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)因運(yùn)送貨物多消耗的能量；（2）貨物落入車廂內(nèi)時(shí)，落點(diǎn)到車廂前端的距離。（計(jì)算結(jié)果可以用根號(hào)表示）8．“品嘗一碗面，記住一座城”，南陽(yáng)市方城縣第三屆燴面文化旅游節(jié)于2024年4月3日在七峰山景區(qū)舉辦。七峰主峰是方城縣的最高峰，游客可攀登九百九十九個(gè)臺(tái)階通往主峰山頂，而在主峰山脈旁有一條“七彩金龍”，它長(zhǎng)約500米，身寬2尺，沿七峰主峰山腳直通山頂，巍峨雄壯，這便是七峰山“七彩云梯”?？梢园选捌卟试铺荨钡慕Y(jié)構(gòu)理想化為下圖所示的傾斜傳送帶，假設(shè)下圖中傾斜傳送帶AB之間的長(zhǎng)度為500m，傳送帶與水平面的夾角為θ=30°，始終以v0=2m/s的速度順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)。小明同學(xué)（可視為質(zhì)點(diǎn)）無(wú)初速度的坐到“七彩云梯”上，由主峰山腳到達(dá)山頂，假設(shè)小明的質(zhì)量為50kg，與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度g取10m/s2，求：（1）小明乘坐“七彩云梯”從主峰山腳到達(dá)山頂，用了多長(zhǎng)時(shí)間；（2）小明乘坐“七彩云梯”從主峰山腳到達(dá)山頂，系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的熱量；（3）電動(dòng)機(jī)由于傳送小明比空載時(shí)多輸出的電能。9．如圖甲所示的等雙翼式傳輸機(jī)，其兩側(cè)有等長(zhǎng)的傳送帶，且傾角可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，方便不同工況下的貨物傳送作業(yè)，工作時(shí)兩傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)且速度相同。圖乙為等雙翼式傳輸機(jī)工作示意圖，、代表兩條傳送帶。某次工作時(shí)，調(diào)整傾角為，傾角為兩傳送帶輪軸間距均為（輪軸半徑忽略不計(jì)），運(yùn)行速率均為。將貨物無(wú)初速放在的最低端，傳到的最高端。和的接觸面與貨物之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。貨物在傳送帶連接處的速率變化忽略不計(jì)，。（1）貨物從最低端運(yùn)動(dòng)到與共速時(shí)，相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的距離是多少？（2）傳輸機(jī)因運(yùn)送一件質(zhì)量為的貨物從最低端運(yùn)動(dòng)到頂端，需多消耗的電能是多少？10．如圖所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M=2kg的長(zhǎng)木板，長(zhǎng)木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切。一質(zhì)量m=1kg的小滑塊自A點(diǎn)沿弧面由靜止滑下，A點(diǎn)距離長(zhǎng)木板上表面的高度h=0.5m?；瑝K在長(zhǎng)木板上滑行t=1s后和長(zhǎng)木板以共同速度v=1m/s勻速運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10m/s2。求：（1）滑塊與長(zhǎng)木板間的摩擦力大??；（2）滑塊沿弧面下滑過(guò)程中克服摩擦力做的功；11．如圖所示，傾角的光滑斜面固定在水平地面上，B是質(zhì)量、長(zhǎng)度的薄木板，A是質(zhì)量的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）。初始狀態(tài)時(shí)，薄木板下端Q距斜面底端距離，現(xiàn)將B由靜止釋放，同時(shí)滑塊A以速度從木板上端P點(diǎn)沿斜面向下沖上薄木板。已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度，求：（1）剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，A、B加速度的大??；（2）從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到薄木板B的下端Q到達(dá)斜面底端的過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間；（3）從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到薄木板B的下端Q到達(dá)斜面底端的過(guò)程系統(tǒng)損失的機(jī)械能。12．如圖所示，學(xué)?？萍夹〗M設(shè)計(jì)了“e”字型豎直軌道固定放置，由光滑半圓形軌道AB、BC和粗糙的水平直軌道CD及光滑的四分之一圓弧軌道DE平滑連接組成，BC弧的半徑，AB孤的半徑為2r、DE孤的半徑為1.5r，軌道兩端分別與地面、豎直墻壁相切于A點(diǎn)和E點(diǎn)。質(zhì)量的滑塊從A端以水平向左的速度進(jìn)入軌道。已知CD長(zhǎng)為6r，滑塊第二次經(jīng)過(guò)D時(shí)對(duì)軌道DE的壓力為，不計(jì)空氣阻力，滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為。（1）求滑塊與CD之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；（2）求滑塊最終停止的位置與C點(diǎn)的距離d；（3）若改變滑塊的初速度，使滑塊能停在CD上，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不脫離軌道BC，求的范圍；（4）若，求滑塊脫離BC時(shí)，速度與水平方向夾角的余弦值。13．有一角度可變的傾斜軌道，當(dāng)傾角為37°時(shí)，滑塊A恰好沿軌道勻速下滑，現(xiàn)將傾角調(diào)為53°，滑塊A從高的地方從靜止下滑，過(guò)一段時(shí)間無(wú)碰撞地進(jìn)入足夠長(zhǎng)的水平面，與小球B發(fā)生碰撞，碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能為碰前瞬間機(jī)械能的，B被一根長(zhǎng)的繩子懸掛，與水平面接觸但不擠壓，碰后B恰能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。已知A與軌道間和A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量分別是、，取，，。求：（1）A與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）A與B剛碰完的瞬間繩子對(duì)