2022届高考物理二轮复习满分练五含解析

满分练(五)

(18分)(2021安徽高三一模)如图所示,小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连,A位于水平传送带的右端,B置于倾角为30°的光滑固定斜面上,轻绳分别与斜面、传送带平行,传送带始终以速度v0=2 m/s逆时针匀速转动,某时刻A从传送带右端通过细绳带动B以相同初速率v1=5 m/s运动,方向如图,经过一段时间A回到传送带的右端,已知A、B的质量均为1 kg,A与传送带间的动摩擦因数为0.1,斜面、轻绳、传送带均足够长,B不会碰到定滑轮,定滑轮的质量与摩擦均不计,g取10 m/s2,求:

(1)A向左运动的总时间;

(2)A回到传送带右端的速度大小;

(3)上述过程中,A与传送带间因摩擦产生的总热量。

满分练(五)

答案(1)2 s　(2)3m/s　(3)(7+3) J

解析(1)A向左减速运动的过程中,刚开始时,A的速度大于传送带的速度,以A为研究对象,受到向右的摩擦力与绳对A的拉力,设绳子的拉力为FT1,以向右为正方向,得

FT1+μmg=ma1 ①

以B为研究对象,则B的加速度的大小始终与A相等,B向上运动的过程mgsin30°-FT1=ma1 ②

联立可得a1==3m/s2 ③

A的速度与传送带的速度相等时所用的时间

t1==1s④

当A的速度与传送带的速度相等之后A的速度小于传送带的速度,受到的摩擦力变成了向左,设绳子的拉力为FT2,以A为研究对象,则

FT2-μmg=ma2 ⑤

以B为研究对象,则B的加速度的大小始终与A是相等的,B向上运动的过程中mgsin30°-FT2=ma2 ⑥

联立可得a2==2m/s2 ⑦

当A向左速度减为0,经过时间

t2==1s⑧

A向左运动的总时间t=t1+t2=2s⑨

(2)A右向运动的过程中,受到的摩擦力的方向仍然向左,仍然受到绳子的拉力,同时,B受到的力也不变,所以它们受到的合力不变,所以A的加速度不变,仍为

a3=a2=2m/s2 ⑩

t1时间内A的位移x1=t1=-3.5m

负号表示方向向左,t2时间内A的位移

x2=×t2=-1m

负号表示方向向左,A向左运动的总位移

x=x1+x2=-4.5m

A回到传送带右端的位移x3=-x+4.5m

速度v==3m/s

(3)t1时间内传送带的位移

x1'=-v0t1=-2m

该时间内传送带相对于A的位移

Δx1=x1'-x1=1.5m

t2时间内传送带的位移x2'=-v0t2=-2m

该时间内传送带相对于A的位移

Δx2=x2-x2'=1m

A回到传送带右端的时间为t3,则

t3=s

t3时间内传送带的位移x3'=-v0t3=-3m

该时间内传送带相对于A的位移

Δx3=x3-x3'=(4.5+3)m

A与传送带之间的摩擦力

Ff=μmg=1N

上述过程中A与传送带间因摩擦产生的总热量

Q=Ff(Δx1+Δx2+Δx3)=(7+3)J