重难点11 力学中三大观点的综合应用-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（广东专用）

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【情境解读】
【高分技巧】
【考向一：传送带模型】
1．摩擦力的方向及存在阶段的判断
理清物体与传送带间的相对运动方向及摩擦力方向是解决传送带问题的关键。
2．物体能否达到与传送带共速的判断
物体与传送带达到相同速度时往往出现摩擦力突变的临界状态，对这一临界状态进行分析往往是解题的突破口。
传送带中摩擦力做功与能量转化
(1)静摩擦力做功的特点：①静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总是等于零，不会转化为内能。
(2)滑动摩擦力做功的特点：①滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。②相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能。
(3)摩擦生热的计算：①Q＝Ffs相对，其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程。②传送带因传送物体多消耗的能量等于物体增加的机械能与系统产生的内能之和。
1．传送带问题的分析步骤与方法
2．划痕长度与摩擦生热的计算
若只有一个相对运动过程，划痕长度等于相对位移的大小；若有两个相对滑动过程，两过程相对位移方向相同时，划痕长度求和，相对位移方向不同时，划痕以长的为准。全过程产生的热量Q＝Ffs相对(s相对是相对路程，即相对位移绝对值的和)。
滑上传送带的物体获取初速度的过程常涉及动量定理和动量守恒定律。滑上传送带的物体在滑动过程中因滑动摩擦力做功，常涉及能量的转移或转化问题。所以与动量、能量有关的传送带模型往往是综合性较高的试题，难度一般在中等偏上。
1．(多选)(2024湖南邵阳高三期中)如图所示，质量为m的物体在水平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，对于物块从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是( )
A.电动机做的功为mv2
B.摩擦力对物体做的功为mv2
C.传送带克服摩擦力做的功为mv2
D.小物块与传送带因摩擦产生的热量为Q＝mv2
答案 AC
解析 设经时间t物体与传送带相对静止，物体做匀加速直线运动，传动带做匀速运动，则物体位移为x1＝eq \f(v,2)t，传送带运动距离x2＝vt，二者相对位移Δx＝x2－x1＝eq \f(v,2)t，物体所受合力为滑动摩擦力，由动能定理得Wf＝Ffx1＝eq \f(1,2)mv2，即传送带克服摩擦力做功为W克f＝Wf＝Ffx2＝2×eq \f(1,2)mv2＝mv2，物体与传送带因摩擦产生的热量为Q＝FfΔx＝eq \f(1,2)mv2，电动机做的功等于物体增加的动能与传送带和物体之间摩擦产生的热能之和，则W＝eq \f(1,2)mv2＋Q＝mv2，故A、C正确，B、D错误。
2．(多选)(2024河北邯郸高三联考)如图所示，倾角为37°的传送带以速度v0逆时针匀速传动，小滑块(视为质点)以平行于传送带的初速度v＝2 m/s从顶端滑上传送带，经过t0＝4 s滑块滑到传送带的底端，在此过程中，滑块的平均速度为 eq \(v,\s\up6(－))＝1 m/s，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，下列说法正确的是( )
A.传送带转轴中心间的距离为4 m
B.滑块与传送带之间的动摩擦因数为0.6
C.当滑块向上运动到两轮间的中点位置时速度大小正好为v0，则滑块在上升过程中经历的总时间为3eq \r(2) s
D.若v0＝v，则滑块在传送带上运动的整个过程中，滑块与传送带的相对位移为8 m
答案 AC
解析 由匀变速直线运动的规律可得L＝eq \(v,\s\up6(－))t0，L＝vt0－eq \f(1,2)ateq \\al(2,0)，滑块下滑过程，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，由牛顿第二定律可得μmgcs 37°－mgsin 37°＝ma，联立解得L＝4 m，a＝0.5 m/s2，μ＝0.812 5，A正确，B错误；设滑块运动到传送带的底端时速度为v1，则有eq \(v,\s\up6(－))＝eq \f(v1＋v,2)，解得v1＝0，滑块刚向上运动时的受力与向下运动的受力情况相同，说明滑块向上做初速度为0、加速度为a＝0.5 m/s2的匀加速直线运动，由题意得eq \f(veq \\al(2,0),2a)＝eq \f(L,2)，v0＝at1，共速后，滑块与传送带一起匀速运动，则eq \f(L,2)＝v0t2，又t上＝t1＋t2，联立解得t上＝3eq \r(2) s，C正确；若v0＝v，分析可知，滑块在传送带上做双向可逆运动，返回到顶端时速度正好为－v，根据对称性，滑块在传送带上运动的整个过程中的时间为t＝2t0，传送带的位移为x带＝－v0t，滑块的位移为x块＝0，则物块与传送带的相对位移为s相对＝|x带－x块|，联立解得s相对＝16 m，D错误。
3．(2022浙江6月选考)如图所示，在竖直面内，一质量m的物块a静置于悬点O正下方的A点，以速度v逆时针转动的传送带MN与直轨道AB、CD、FG处于同一水平面上，AB、MN、CD的长度均为l。圆弧形细管道DE半径为R，EF在竖直直径上，E点高度为H。开始时，与物块a相同的物块b悬挂于O点，并向左拉开一定的高度h由静止下摆，细线始终张紧，摆到最低点时恰好与a发生弹性正碰。已知m＝2 g，l＝1 m，R＝0.4 m，H＝0.2 m，v＝2 m/s，物块与MN、CD之间的动摩擦因数μ＝0.5，轨道AB和管道DE均光滑，物块a落到FG时不反弹且静止。忽略M、B和N、C之间的空隙，CD与DE平滑连接，物块可视为质点，取g＝10 m/s2。
(1)若h＝1.25 m，求a、b碰撞后瞬时物块a的速度v0的大小；
(2)物块a在DE最高点时，求管道对物块的作用力FN与h间满足的关系；
(3)若物块b释放高度0.9 m