专题6.18 与摩擦生热相关的功能问题（解析版）.doc

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D.【参考答案】AC【名师解析】如图所示,白板匀速运动位移x1=v0t,石墨块匀加速运动,加速度由滑动摩擦力提供μmg=ma,位移x2=at2,位移差值即划出黑色痕迹长度△x=x1-x2=v0t-μgt2;白板停止后石墨块在滑动摩擦力作用下匀减速运动,与加速对称,位移同样为x4原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!2=μgt2,产生的热量Q=f△x+fx2=μmgv0,故C正确,故D错误;因为石墨块匀加速的加速度由滑动摩擦力提供,当石墨块速度达到v0时不再加速,故石墨块速度v′≤v0;若t时刻v′恰好等于v0,v′=μgt=v0,则△x=x1-x2=v0t-μgt2=v0t=,产生的热量Q=f△x+f△x=μmgv0t=mv02,故A正确,故B错误。【关键点拨】画出石墨块与白板的位移关系图,石墨块与白板的位移差值即为黑色痕迹长度,需要注意因为石墨块匀加速的加速度由滑动摩擦力提供,当石墨块速度达到v0时不再加速,经过时间t白板突然停下时,石墨块速度v′不一定达到速度v0,故石墨块速度v′≤v0;本题考查板块模型中的位移关系,涉及两个研究对象,难度较大,容易出错的是石墨块速度v′≤v0是一个范围,不仅仅是一个特殊值,容易当做v′=v0处理,导致错误。3.(多选)如图6所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动,现将质量为m的物块由静止释放在传送带上的左端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,对于这一过程,下列说法正确的是( )【参考答案】ACD【名师解析】对物块运用动能定理,摩擦力做的功等于物块动能的增加,,故选项A正确;传送带的位移是物块位移的两倍,所以物块对传送带做功的绝对值是摩擦力对物块做功的两倍,即为mv2,故选项B错误;电动机多做的功就是传送带克服摩擦力做的功,也为mv2,故选项D正确;系统摩擦生热等于摩擦力与相对位移的乘积,故选项C正确。=1m、质量为M=1kg的平板车在粗糙水平地面上以初速度v=5m/s向右运动,同时将一个质量为m=2kg的小物块轻轻放在平板车的最前端,物块和平板车的平板间的动摩擦因数为μ=,由于摩擦力的作用,物块相对平板车向后滑行距离s=,平板车最终因为地面摩擦而静止,如图所示,物块从放到平板车上到与平板车一起停止运动,摩擦力对物块做的功为( ) 【参考答案】A【名师解析】将物块轻放到平板车上时,由于摩擦力做正功,使物块加速,到与平板车速度相等时变为静摩擦力,由于地面对平板车的摩擦力而使平板车和物块都减速,静摩擦力对物块做负功,因为物块初速度为零,最终与平板车一起减速到零,故动能变化量为零,在整个过程中摩擦力对物块做的功为0,A正确。4原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!,倾角各不相同,它们的底端相同,都是O点,如图所示。有一些完全相同的滑块(可视为质点)从这些斜面上的A、B、C、D、…各点同时由静止释放,下列判断正确的是( ),且这些滑块到达O点的速率相同,则A、B、C、D、…,且这些滑块到达O点的速率相同,则A、B、C、D、…,且这些滑块到达O点的时间相同,则A、B、C、D、…,滑到O点的过程中,各滑块损失的机械能相同,则A、B、C、D、…各点处在同一竖直线上【参考答案】ACD【名师解析】由机械能守恒可知,A正确,B错误;若A、B、C、D、…各点在同一竖直平面内的圆周上,由几何关系易知,下滑时间均为t=,d为直径,C正确;设斜面和水平面间夹角为θ,下滑过程中损失的机械能为ΔE=μmgxcosθ,损失机械能相同,则xcosθ相同,因此A、B、C、D、…各点在同一竖直线上,D正确。6.(2017·广东七校联考)如图所示,水平传送带长为L,始终以速度v保持匀速运动,把质量为m的货物无初速度地放到A点,当货物运动到AC的中点B时速度恰为v,而后被传送到C点。货物与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g。则货物从A点到C点的过程中( )【参考答案】C5原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【名师解析】由于货物在运动过程中,当速度达到v时,不再受摩擦力,故摩擦力所做的功Wf=μmg·,故选项A错误;在货物加速过程中,摩擦力做功Wf=μmg·,由运动学公式有=t1=t1,设货物从A点到C点所用时间为t,则摩擦力对货物做功的平均功率===μmgv,故选项B错误;货物在加速过程中平均速度为,而传送带的速度为v,货物加速运动的位移为,则传送带前进的位移一定为L,故传送带克服摩擦力所做的功为Wf′=μmgL,故选项C正确;货物从B点到C点所用时间t2=,所以,从A点到C点用时t=,故传送带克服摩擦力做功的平均功率应为==μmgv,故选项D错误。7.(2016·安徽安庆高三月考)一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的斜面,。这个物体沿斜面上升的最大高度为H,则在这过程中( )【参考答案】B 【名师解析】重力势能的增加量等于克服重力做的功,故重力势能增加了mgH,故A、D错误;物体上滑过程,根据牛顿第二定律有,F合=mgsin37°+Ff=ma,解得,Ff=;动能减小量等于克服合力做的功,W合=F合·=,物体的机械能损失等于克服阻力做的功,Wf=Ff·=,故B正确,C错误。8.(2016·云南昆明三中、玉溪一中统考)如图,取一块长为L的表面粗糙的木板,第一次将其左端垫高,让一小物块从板左端的A点以初速度v0沿板下滑,滑到板右端的B点时速度为v1;第二次保持板右端位置不变,将板放置水平,让同样的小物块从A点正下方的C点也以初速度v0向右滑动,滑到B点时的速度为v2。下列说法正确的是( ),侵权必究!【参考答案】BCD 【名师解析】由于木板粗糙,左端垫高后小物块也可能做减速运动,v1不一定大于v0,但是,v1一定大于v2,选项A错误,B正确;对物块受力分析可知,第一次的加速度可能比第二次的加速度小,选项C正确;第一次小物块损失机械能等于μmgcosθ·L,第二次小物块损失机械能也等于μmgcosθ·L,两个过程中小物块损失的机械能相同,选项D正确。9.(2017·广东汕头模拟)(多选)如图2所示,一固定斜面倾角为30°,一质量为m的小物块(可视为质点)自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动,加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H,则此过程中,物块的( )【参考答案】A【名师解析】根据题述可知,物块所受滑动摩擦力Ff=ma-mgsinθ=,由动能定理知,动能损失了Ff·+mgH=2mgH,选项A正确,B错误;由功能关系知,机械能损失了Ff·=mgH,选项C正确,D错误。——安庆巨石山,现已正式“开滑”。如图3所示,滑雪者从O点由静止沿斜面自由滑下,接着在水平面上滑至N点停下。斜面、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为μ=。滑雪者(包括滑雪板)的质量为m=50kg,g取10m/s2,O、N两点间的水平距离为s=100m。在滑雪者经过ON段运动的过程中,克服摩擦力做的功为( ) 【参考答案】C【名师解析】设斜面的倾角为θ,则滑雪者从O到N的运动过程中克服摩擦力做的功Wf=μmgcosθ·xOM+μmgxMN,由题图可知,xOMcosθ+xMN=s,两式联立可得Wf=μmgs=×50×10×100J=5000J,故选项A、B、D错误,C正确。11.(2017·湖北孝感模拟)质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时,引力势能可表示为Ep=-,其中7原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!G为引力常量,M为地球质量。该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用,飞行一段时间后其做匀速圆周运动的半径变为R2,此过程中因摩擦而产生的热量为( ).【参考答案】C【名师解析】卫星绕地球做匀速圆周运动满足G=m,动能Ek=mv2=,机械能E=Ek+Ep,则E=-=-。卫星由半径为R1的轨道降到半径为R2的轨道过程中损失的机械能ΔE=E1-E2=(-),即为下降过程中因摩擦而产生的热量,所以选项C正确。12.(多选)如图6所示,质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上,一质量为m的滑块放置在木板左端,滑块与木板间滑动摩擦力大小为Ff,用水平的恒定拉力F作用于滑块。当滑块运动到木板右端时,木板在地面上移动的距离为x,滑块速度为v1,木板速度为v2,下列结论正确的是( ),F做功大小为mv+,M越大,,F越大,,Ff越大,滑块与木板间产生的热量越多【参考答案】BD【名师解析】由功能原理可知,上述过程中,F做功大小为二者动能与产生的热量之和,选项A错误;其他条件不变的情况下,M越大,M的加速度越小,x越小,选项B正确;其他条件不变的情况下,F越大,滑块的加速度越大,滑块到达右端所用时间越短,选项C错误;其他条件不变的情况下,滑块与木板间产生的热量等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,Ff越大,滑块与木板间产生的热量越多,选项D正确。13.(2017·江西九江一模)(多选)第一次将一长木板静止放在光滑水平面上,如图7甲所示,一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动,到达右端时恰能与木板保持相对静止。第二次将长木板分成A、B两块,使B的长度和质量均为A的2倍,并紧挨着放在原水平面上,让小铅块仍以初速度v0由A的左端开始向右滑动,如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变,则下列说法正确的是( )9原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【参考答案】BD【名师解析】在第一次小铅块运动过程中,小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速,第二次小铅块先使整个木板加速,当小铅块运动到B上后A停止加速,只有B加速,加速度大于第一次的对应过程,故第二次小铅块与B将更早共速,所以小铅块还没有运动到B的右端,二者就已共速,选项A错误,B正确;由于第一次的相对路程大于第二次的相对路程,则第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量,选项C错误,D正确。,某工厂用传送带向高处运送物体,将一物体轻轻放在传送带底端,第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段与传送带相对静止,匀速运动到传送带顶端。下列说法正确的是( ),【参考答案】C【名师解析】对物体受力分析知,其在两个阶段所受摩擦力方向都沿斜面向上,与其运动方向相同,摩擦力对物体都做正功,选项A错误;由动能定理知,外力做的总功等于物体动能的增加量,选项B错误;物体机械能的增加量等于摩擦力对物体所做的功,选项D错误;设第一阶段运动时间为t,传送带速度为v,对物体:x1=t,对传送带:x1′=vt,摩擦产生的热量Q=Ffx相对=Ff(x1′-x1)=Ff·t,机械能增加量ΔE=Ffx1=Ff·t,所以Q=ΔE,选项C正确。15.(2016·山东师大附中高三一模)如图所示,质量为M,长度为L的小车静止的在光滑的水平面上,质量为10原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!m的小物块,放在小车的最左端,现用一水平恒力F作用在小物块上,小物块与小车之间的摩擦力为f,经过一段时间小车运动的位移为x,小物块刚好滑到小车的右端,则下列说法中正确的是( )(x+L),物块和小车增加的机械能为Fx-,因摩擦而产生的热量为fL【参考答案】BD 【名师解析】由图可知,在拉力的作用下物体前进的位移为L+x,故拉力的功为F(x+L),摩擦力的功为-f(x+L),则由动能定理可知物体的动能为(F-f)(x+L),A项错误;小车受摩擦力作用,摩擦力作用的位移为x,故摩擦力对小车做功为fx,故小车的动能改变量为fx,B项正确;物块和小车增加的机械能等于外力的功减去内能的增量,内能的增量等于fL,故机械能的增量为F(x+L)-fL,C项错误,D项正确。16.(2016·河南洛阳高三期中)一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点,在此过程中重力对物体做的功等于( )【参考答案】B 【名师解析】一物块由静止开始从粗糙的斜面上的某点加速下滑到另一点,在此过程中,物体受重力、支持力、摩擦力,其中重力做正功,支持力不做功,摩擦力做负功,设重力做功为WG,物体克服摩擦力做的功为Wf,物体动能的增加量为ΔEk。根据动能定理有,WG-Wf=ΔEk,则WG=Wf+ΔEk,此过程中重力对物体做的功等于物体动能的增加量与物体克服摩擦力做的功之和,B正确。,有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块,从光滑平台上的A点以v0=,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道,最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端D点的足够长的水平传送带。已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平,传送带沿顺时针方向匀速运行的速度为v=3m/s,小物块与传送带间的动摩擦因数μ=,圆弧轨道的半径为R=2m,11原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!C点和圆弧的圆心O点连线与竖直方向的夹角θ=53°,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,sin53°=,cos53°=。求:(1)小物块到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;(2)小物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中产生的热量。【参考答案】(1),方向竖直向下(2)32J【名师解析】(1)设小物块在C点的速度为vC,在C点由vC=,解得vC=3m/s设小物块在D的速度为vD。从C到D,由动能定理得mgR(1-cosθ)=mv-mv,解得vD=5m/s设在D点轨道对小物块的作用力为FN:FN-mg=m解得FN=,由牛顿第三定律,,方向竖直向下。(2)设小物块在传送带上的加速度为a,则μmg=ma a=μg=5m/s2设小物块由D点向左运动至速度为零,所用时间为t1,位移为x1,则vD=at1x1=t1设t1时间内传送带向右的位移为x2,则x2=vt1小物块速度由零增加到与传送带速度相等的过程,所用时间为t2,t2=通过的位移x3,x3=t2传送带的位移为x4=vt2小物块相对传送带移动的位移为x=x1+x2+x4-x3Q=μmgx,解得Q=32J。,与水平面夹角为θ=30°的倾斜传送带始终绷紧,传送带下端A点与上端B点间的距离为L=4m,传送带以恒定的速率