2024届新高考物理第一轮复习课时强化训练 应用能量观点解决力学综合问题【解析版】
一、选择题
1、足够长的水平传送带以恒定速率v匀速运动，某时刻一个质量为m的小物块，以大小也是v、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度相同。在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为W，小物块与传送带间因摩擦产生的热量为Q，则下列判断中正确的是( )
A．W＝0，Q＝mv2 B．W＝0，Q＝2mv2 C．W＝
mv22
，Q＝mv2 D．W＝mv2，Q＝2mv2
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解析：选B 对小物块，由动能定理有W＝mv2－mv2＝0，设小物块与传送
22带间的动摩擦因数为μ，则小物块与传送带间的相对路程x相对＝传送带因摩擦产生的热量Q＝μmgx相对＝2mv2，选项B正确。
2、(多选)如图所示，DO是水平面，AB是斜面，初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零，如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到顶点A且速度刚好为零，若已知该物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零，则由此可知( )
A．该物体从D点出发(沿DCA滑动刚好到顶点A)初速度一定也为v0 B．该物体从D点出发(沿DCA滑动刚好到顶点A)初速度不一定为v0 C．该物体从A点静止出发沿ACD滑动到D点的速度大小一定为v0 D．该物体从A点静止出发沿ACD滑动到D点的速度一定小于v0
2v2
μg，小物块与
解析：选AD 物体从D点滑动到顶点A过程中，由动能定理可得：－mg·xAO1
－μmg·xDB－μmgcos α·xAB＝－mv02，其中斜面与水平面的夹角为α，由几
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何关系cos α·xAB＝xBO，因而上式可以简化为－mg·xAO－μmg·xDO＝－mv02，
2从上式可以看出，到达顶点的动能与路径无关，所以该物体从D点出发(沿DCA滑动刚好到顶点A)初速度一定也为v0，故A正确，B错误；该物体从A点静止出1
发沿ACD滑动到D点由动能定理可知：mgxAO－μmgxACcos α－μmgxCD＝mv2与公
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式－mg·xOA－μmg·xACcos α－μmgxCD＝－mv02，比较可知：v 2D正确。 3、目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是( ) A．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒 B．关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零 3mvm2 C．上坡过程中，汽车速度由增至，所用的时间可能等于 4232Pvmvm D．上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，所用时间一定小2s于 vm 解析：选D 关掉油门后的下坡过程，汽车的速度不变、动能不变，重力势能减小，则汽车的机械能减小，故A错误；关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力大小不为零，时间不为零，则冲量不为零，故B错误；上坡过程中，设 vmvm1?vm?1?vm? 汽车速度由增至所用的时间为t，根据动能定理可得：Pt－fs＝m??2－m?? 422?2?2?4? 2 3mvm2fs，解得t＝－，故C错误；上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大 32PP速度vm，功率不变，则速度增大、加速度减小，设所用时间为t1，则·t1 2解得t1< 2s，故D正确。 vm vm 4、如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体轻轻地放置在木板上的右端，已知物体和木板之间的动摩擦因数为μ，为保持木板的速度不变，从物体放到木板上到物体相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F，则力F对木板所做的功为( ) A． mv24 B． mv22 C．mv2 D．2mv2 解析：选C 由能量转化和守恒定律可知，力F对木板所做的功W一部分转1v化为物体的动能，一部分转化为系统内能，故W＝mv2＋μmgx相，x相＝vt－t， 22 a＝μg，v＝at，联立以上各式可得W＝mv2，故选项C正确。 5、轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5 kg的物块相连，如图甲所示。弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。以 物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴。现对物块施加水平向右的外力 F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示。物块运动至x＝0.4 m 处时速度为零。则此时弹簧的弹性势能为(g取10 m/s2)( ) A．3.1 J C．1.8 J B．3.5 J D．2.0 J 解析：选A 物块与水平面间的摩擦力为Ff＝μmg＝1 N。现对物块施加水平向右的外力F，由F x图像面积表示功，结合题图可知物块运动至x＝0.4 m 处时，F做功W＝3.5 J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4 J。由功能关系可知，W－Wf＝Ep，此时弹簧的弹性势能为Ep＝3.1 J，选项A正确。 6、(多选)如图所示，质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面，同时施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsin θ，已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ。取出发点为参考点，选项图中能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q、滑块动能Ek、重力势能Ep、机械能E随时间t、位移x变化的关系图像是( ) 解析：选CD 根据滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ可知，滑动摩擦力等于滑块重力沿斜面向下的分力。施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsin θ，滑块机械能保持不变，重力势能随位移x均匀增大，选项C、D正确；产生的热量 Q＝Ffx，Q随位移x均匀增大，滑块动能Ek随位移x均匀减小，又位移x＝vt－at2，故选项A、B错误。 12 7．(多选)如图倾角为30°的传送带在电动机带动下始终以v0的速度匀速上行。相等质量的甲，乙两种不同材料的滑块(可视为质点)分别无初速放在传送带底端，发现甲滑块上升h高度滑至顶端时恰好与皮带保持相对静止，乙滑块上升 h2 高度处恰与皮带保持相对静止。现比较甲，乙两滑块从传送带底端到顶端的过 程( ) A．甲滑块与皮带的动摩擦因数大于乙滑块与皮带的动摩擦因数 B．甲滑块与皮带摩擦产生的热量大于乙滑块与皮带摩擦产生的热量 C．两个过程中皮带对滑块所做的功相同 D．两个过程中电动机对皮带所做的功相同 解析：选BC 相等质量的甲，乙两种不同材料的滑块分别无初速放在传送带底端，最终都与传送带速度相等，动能增加量相同，但甲的速度增加的慢，说明甲受到的摩擦力小，故甲滑块与皮带的动摩擦因数小于乙滑块与皮带的动摩擦
2024届新高考物理第一轮复习课时强化训练：应用能量观点解决力学综合问题(解析版)
