《2018年高考物理一轮复习 课时跟踪检测29 热点专题7 动量和能量观点的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理一轮复习 课时跟踪检测29 热点专题7 动量和能量观点的综合应用（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 课时跟踪检测二十九 热点专题7 动量和能量观点的综合应用 1(2017届长春质检)如图所示，在光滑的水平面上静止着一个质量为4m的木板 B，B的左端静止着一个质量为2m的物块A，已知A、B之间的动摩擦因数为，现有质量 为m的小球以水平速度v 0 飞来与A物块碰撞后立即以大小为 v 0 的速率弹回，在整个过程 1 3 中物块A始终未滑离木板B，且物块A可视为质点，求： (1)相对B静止后的速度； (2)木板B至少多长？ 解析：(1)设小球m与物块A碰撞后A的速度为v 1 ，以v 0 的方向为正方向， 由动量守恒定律得mv 0 m v 0 2mv 1 1 3 设物块A与木板B共同的速度为v 2
2、 由动量守恒定律得2mv 1 (2m4m)v 2 . 解上两式可得v 1 v 0 ，v 2 v 0 . 2 3 2 9 (2)设A在B上滑过的距离为L，由能的转化和守恒定律得 2mgL 2mv (2m4m)v 1 2 2 1 1 2 2 2 解得L . 4v2 0 27g 答案：(1) v 0(2) 2 9 4v2 0 27g 2从地面竖直向上发射一枚礼花弹，当上升速度为30 m/s时，距地面高度为150 m，恰好此时礼花弹炸开，分裂成质量相等的两部分，其中一部分经5 s落回发射点，求： (1)另一部分炸开时的速度； (2)另一部分落点位置和落回地面的时间 解析：(1)在距离地面150米高处自
3、由下落到地面，由h gt ， 1 2 2 0 解得所用时间为 t 0 s，大于5 s， 30 说明经t 1 5 s落回发射点的弹片炸开时具有向下的速度，做竖直下抛运动 hv 1 t 1 gt ， 1 2 2 1 解得v 1 5 m/s. 礼花弹炸开，动量守恒，设向上为正方向，v 0 是爆炸前的速度，v 1 是爆炸后上升部分2 的速度，由动量守恒定律，mv 0 0.5mv 2 0.5mv 1 解得v 2 65 m/s. (2)另一部分做竖直上抛运动，落回到抛出点 由hv 2 t 2 gt ， 1 2 2 2 解得t 2 s. 13 289 2 舍弃负值，得t 2 s. 13 289 2 答案：(
4、1)65 m/s (2) s 13 289 2 3.平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向 顺着轨道方向跳出，落在平板车上的A点，距货厢水平距离为l4 m，如图所示人的质 量为m，车连同货厢的质量为M4m，货厢高度为h1.25 m(g取10 m/s 2 )求： (1)车在人跳出后到落到A点期间的反冲速度； (2)车在地面上移动的位移是多少？人落在A点并站定以后，车还运动吗？ 解析：(1)人从货厢边跳离的过程，系统(人、车和货厢)的动量守恒，设人的水平速度 是v 1 ，车的反冲速度是v 2 ，则mv 1 Mv 2 0， 解得v 2 v 1 /4， 人跳离货厢后做
5、平抛运动，车以v 2 做匀速运动， 由h gt 2 ， 1 2 解得运动时间为t0.5 s. 在这段时间内人的水平位移x 1 和车的位移x 2 分别为x 1 v 1 t，x 2 v 2 t， 由图可知x 1 x 2 l，即v 1 tv 2 tl， 联立解得v 2 m/s1.6 m/s. l 5t 4 5 0.5 (2)车的水平位移x 2 为x 2 v 2 t1.60.5 m0.8 m， 人落到车上A点的过程，系统水平方向的动量守恒，人落到车上前的水平速度仍为 v 1 ，车的速度为v 2 ，落到车上后设它们的共同速度为v，根据水平方向动量守恒得 mv 1 Mv 2 (Mm)v，则v0. 故人落到
6、车上A点站定后车的速度为零3 答案：(1)1.6 m/s (2)0.8 m 不运动 4.如图所示，在固定的光滑水平杆上，套有一个质量为m0.5 kg的光滑金属圆环， 轻绳一端拴在环上，另一端系着一个质量为M1.98 kg的木块，现有一质量为m 0 20 g 的子弹以v 0 100 m/s的水平速度射入木块并留在木块中(不计空气阻力和子弹与木块作用 的时间，g取10 m/s 2 )，求： (1)圆环、木块和子弹这个系统损失的机械能； (2)木块所能达到的最大高度 解析：(1)子弹射入木块过程，系统的动量守恒，取向右方向为正方向，根据动量守恒 定律得m 0 v 0 (m 0 M )v 得v1 m/
7、s 机械能只在该过程有损失，损失的机械能为E m 0 v (m 0 M)v 2 99 J. 1 2 2 0 1 2 (2)木块(含子弹)在向上摆动过程中，以木块(含子弹)和圆环木块(含子弹)和圆环组成 的系统为研究对象，根据系统水平方向的动量守恒得， (m 0 M)v(m 0 Mm)v 解得v0.8 m/s 木块(含子弹)向上摆动过程中，根据机械能守恒定律有： (m 0 M )v 2 (m 0 Mm)v 2 (m 0 M )gh 1 2 1 2 联立解得h0.01 m. 答案：(1)99 J (2)0.01 m 5(2017届河北定州中学第一学期高三周练试题(一)在相互平行且足够长的两根水 平
8、光滑的硬杆上，穿着三个半径相同的刚性球A、B、C，三球的质量分别为m A 1 kg、m B 2 kg、m C 6 kg，初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止，B、C连线与杆 垂直并且弹簧刚好处于原长状态，A球以v 0 9 m/s的速度向左运动，与同一杆上的B球 发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短)，求： (1)A球与B球碰撞中损耗的机械能； (2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；4 (3)在以后的运动过程中B球的最小速度 解析：(1)A、B发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有m A v 0 (m A m B )v 1 碰后A、B的共同速度v 1 v 0 3 m/s mA mAmB
9、损失的机械能E m A v (m A m B )v 27 J. 1 2 2 0 1 2 2 1 (2)A、B、C系统所受合外力为零，动量守恒，机械能守恒，三者速度相同时，弹簧的 弹性势能最大 根据动量守恒定律有(m A m B )v 1 (m A m B m C )v 2 三者共同速度v 2 v 1 1 m/s mAmB mAmBmC 最大弹性势能E pm (m A m B )v (m A m B m C )v 9 J. 1 2 2 1 1 2 2 2 (3)三者第一次有共同速度时，弹簧处于伸长状态，A、B在前，C在后此后C向左加 速，A、B的加速度沿杆向右，直到弹簧恢复原长，故A、B继续向左
10、减速，若能减速到零 则再向右加速 弹簧第一次恢复原长时，取向左为正方向，根据动量守恒定律有(m A m B )v 1 (m A m B ) v 3 m C v 4 根据机械能守恒定律： (m A m B )v (m A m B )v m C v 1 2 2 1 1 2 2 3 1 2 2 4 此时A、B的速度v 3 v 1 1 m/s，C的速度v 4 v 1 2 m/s mAmBmC mAmBmC 2mAmB mAmBmC 可知碰后A、B已由向左的共同速度v 1 3 m/s减小到零后反向加速到向右的1 m/s， 故B的最小速度为0. 答案：(1)27 J (2)9 J (3)0 6(2017届
11、天津静海一中质检)如图所示是固定在水平地面上的横截面为“”形的光 滑长直导轨槽，槽口向上(图为俯视图)槽内放置一个木质滑块，滑块的左半部是半径为 R的半圆柱形光滑凹槽，木质滑块的宽度为2R，比“”形槽的宽度略小现有半径r(rR)的 金属小球以水平初速度v 0 4 m/s 冲向滑块，从滑块的一侧半圆形槽口边缘进入已知金 属小球的质量为m1 kg，木质滑块的质量为M3 kg，整个运动过程中无机械能损失求： (1)当金属小球滑离木质滑块时，金属小球的速度v 1 和木质滑块的速度v 2 各是多大； (2)当金属小球经过木质滑块上的半圆柱形槽的最右端A点时，金属小球的对地速度大5 小 解析：(1)设滑离
12、时小球和滑块的速度分别为v 1 和v 2 ，选择向右为正方向，由动量守 恒： mv 0 mv 1 Mv 2 又 mv mv Mv 1 2 2 0 1 2 2 1 1 2 2 2 得v 1 2 m/s，v 2 2 m/s 即金属小球和木质滑块的速度的大小均为2 m/s. (2)设小球过A点时沿轨道方向两者有共同速度v，沿切向方向速度为v则 mv 0 (mM)v mv m(v 2 v 2 ) Mv 2 1 2 2 0 1 2 1 2 得v1 m/s，v2 m/s 3 金属小球的对地速度大小v 合 m/s. v2v2 13 答案：(1)v 1 2 m/s v 2 2 m/s (2) m/s 13 7
13、.(2016届河南平顶山新乡许昌三模)如图所示，AB为光滑的斜面轨道，通过一小段光 滑圆弧与光滑水平轨道BC相连接，小球乙静止于水平轨道上一个质量大于小球乙的小球 甲以水平速度v 0 与乙球发生弹性正碰，碰后乙球沿水平轨道滑向斜面轨道AB.求：在甲、 乙发生第二次碰撞之前，乙球在斜面上能达到最大高度的范围(设斜面轨道足够长，重力加 速度为g) 解析：设甲球的质量为M，乙球的质量为m， 由甲、乙两球发生弹性正碰，动量守恒，能量守恒，有： Mv 0 Mv 1 mv 2 Mv Mv mv 1 2 2 0 1 2 2 1 1 2 2 2 解得v 2 2v0 1 m M 当M远大于m时，v 2 2v 0
14、 当Mm时，v 2 v 0 ， 由乙球碰后，滑上斜面过程中机械能守恒得 mv mgh 1 2 2 26 解得h v2 2 2g 所以有v 0 v 2 2v 0 h . v2 0 2g 2v2 0 g 答案： h v2 0 2g 2v2 0 g 8在光滑水平面上有n个完全相同的小物快(可看作质点)沿一直线排列，相邻两物快 间距均为s，开始物块1以初速度v 0 向物块2运动，碰撞后粘在一起，又向物块3运动， 碰撞后粘在一起，如此进行碰撞 (1)最后物块n的速度v n 多大？ (2)从物块1开始运动计时，到物块n刚开始运动，经历多长时间？每次碰撞所用时间 不计 解析：(1)对n个完全相同的小物块组成
15、系统，符合动量守恒条件，因最后粘在一起， 由动量守恒定律， mv 0 nmv n ， 解得v n v 0 /n. (2)从物块1开始运动，到与物块碰撞，需要时间t 1 . s v0 物块1与物块2碰撞，由动量守恒定律， mv 0 2mv 1 ， 解得v 1 v 0 /2. 物块1、2粘在一起向物块3运动，需要时间t 2 2 . s v1 s v0 同理，物块1、2、3粘在一起向物块4运动，需要时间t 3 3 . s v2 s v0 以此类推，n1个物块粘在一起向物块n运动，需要时间t n (n1) . s vn2 s v0 从物块1开始运动计时，到物块n刚开始运动，共需要时间 tt 1 t 2 t n 123(n1) (n1) . s v0 n 2 s v0 答案：(1)v 0 /n (2) (n1) n 2 s v0
