《2020高考物理一轮总复习 第六章 动量 能力课 解决动力学问题的“三大”观点练习(含解析)新人教版》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2020高考物理一轮总复习 第六章 动量 能力课 解决动力学问题的“三大”观点练习(含解析)新人教版(13页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课 解决动力学问题的“三大”观点一、选择题1.(2018届山东省天成第二次大联考)如图所示,质量为m的小车左端紧靠竖直墙壁但不固定,其左侧AB部分为光滑圆弧轨道,半径为R,轨道最低点B与水平粗糙轨道BC相切,BC2R,将质量也为m的物块(可视为质点)从A点无初速度释放,只考虑物块与BC间的摩擦,其动摩擦因数为,其余一切摩擦不计,则物块相对BC运动的位移大小为()A.RBRC.R D2R解析:选A物块从A下滑到B的过程中,小车保持静止,对物块,由机械能守恒定律得mgRmv02从B到C的过程中,小车和物块组成的系统水平方向动量守恒有mv02mv从B到C的过程中,由功能关系得mgxmv022mv
2、2解得xR,故A正确2.(多选)如图所示,质量为M1 kg的木板静止在光滑水平面上,一个质量为m3 kg的滑块以初速度v02 m/s从木板的左端向右滑上木板,滑块始终未离开木板则下面说法正确的是()A滑块和木板的加速度大小之比是13B整个过程中因摩擦产生的内能是1.5 JC可以求出木板的最小长度是1.5 mD从开始到滑块与木板相对静止这段时间内,滑块与木板的位移之比是73解析:选ABD因水平面光滑,滑块与木板所受的合外力为一对滑动摩擦力,大小相等,方向相反,由牛顿第二定律可知,其加速度大小之比为,故A正确;滑块与木板组成的系统动量守恒,最终二者同速,有mv0(Mm)v,解得v1.5 m/s,由
3、能量守恒定律可得整个过程中因摩擦产生的内能Qmv02(Mm)v21.5 J,故B正确;由于不知道动摩擦因数和滑块与木板的相对运动时间,不能求出木板的最小长度,故C错误;从开始到滑块与木板相对静止这段时间内,滑块运动的位移x1t,木板的位移x2t,两者之比,故D正确3.(2018届德州一模)如图所示,在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M2m的斜面,斜面表面光滑、高度为h、倾角为.一质量为m的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动,不计冲上斜面过程中机械能损失如果斜面固定,则小物块恰能冲到斜面顶端如果斜面不固定,则小物块冲上斜面后能到达的最大高度为()Ah/3 Bh/2C2h/3 Dh解析:选C
4、斜面固定时,由动能定理得mgh0mv02,解得v0;斜面不固定时,由水平方向动量守恒得mv0(Mm)v,由机械能守恒得mv02(Mm)v2mgh,解得hhh.故选C.二、非选择题4.(2018届陕西安康期末)如图所示,三个小木块A、B、C静止在足够长的光滑水平轨道上,质量分别为mA0.1 kg,mB0.1 kg,mC0.3 kg,其中B与C用一个轻弹簧固定连接开始时整个装置处于静止状态;A和B之间有少许塑胶炸药(质量不计),现引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E0.4 J转化为A和B沿轨道方向的动能(1)分别求爆炸后瞬间A、B的速度大小;(2)求弹簧弹性势能的最大值;(3)分别求弹簧恢复到原
5、长时B、C的速度大小解析:(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象,假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为vA、vB,取向右为正方向,由动量守恒mAvAmBvB0爆炸产生的能量有0.4 J转化为A、B的动能EmAvA2mBvB2解得vAvB2 m/s.(2)取B、C和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时,B、C达到共同速度vBC,此时弹簧的弹性势能最大,设为Epm由动量守恒mBvB(mBmC)vBC由能量守恒定律mBvB2(mBmC)vBC2Epm解得Epm0.15 J.(3)设B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度分别为vB1和vC1,则由动量守恒和能量守恒,有mBvBmBvB1
6、mCvC1mBvB2mBvB12mCvC12解得vB11 m/s(负号表示方向向左,即B的速度大小为1 m/s),vC11 m/s(vB12 m/s,vC10 m/s不符合题意,舍去)答案:(1)2 m/s2 m/s(2)0.15 J(3)1 m/s1 m/s5(2019届广东湛江调研)如图所示,粗糙的水平面上放置一块足够长的长木板C,在C的左端点放置一个物块A,在距离A为s4.5 m处放置一个物块B,物块A和B均可视为质点,已知物块A的质量为2m,物块B和长木板C的质量均为m1 kg,物块A和B与长木板C之间的动摩擦因数10.5,长木板C与地面之间的动摩擦因数20.2.现在对A施加一个水平向
7、右的推力F14 N,使物块A向右运动,A与B碰撞前B相对于C保持静止,物块A和B碰撞后水平推力大小变为F18 N若物块A和B碰撞时作用时间极短,粘在一起不再分离问:(1)物块A和B碰撞前,物块B受到长木板C的摩擦力多大?(2)物块A和B碰撞过程中,AB损失的机械能是多少?(3)物块A和B碰撞后,物块AB在C上还能滑行多远?解析:设A和C发生相对滑动,对物块A,应用牛顿第二定律得F12mg2ma1代入数据解得a12 m/s2.对B和C整体应用牛顿第二定律,12mg2(2m2m)g2ma2代入数据解得a21 m/s2因为a1a2,假设成立B受到C的摩擦力为fma21 N.(2)设A运动经过时间t1
8、与B发生碰撞,由运动学公式可得sa1t12a2t12代入数据解得t13 s此时vAa1t16 m/s,vBCa2t13 m/sA和B碰撞过程,由动量守恒定律,2mvAmvBC(2mm)v1代入数据解得v15 m/s碰撞损失机械能为E2mvA2mvBC2(2mm)v123 J.(3)物块A和B碰撞后,系统受到地面摩擦力为f系2(2m2m)g8 NF1所以A、B、C组成的系统动量守恒,设最后的共同速度为v2,可得2mvA2mvBC(2m2m)v2代入数据解得v24.5 m/sA、B碰撞后到ABC相对静止,AB的总质量为3m,前进s1,由动能定理得(F113mg)s13mv223mv12代入数据解得
9、s1 mAB碰撞后对C,设C的位移为s2,由动能定理得(13mg24mg)s2mv22mvBC2代入数据解得s2 m物块A和B碰撞后,物块AB在C上还能滑行距离为ss1s2 m m m.答案:(1)1 N(2)3 J(3) m6(2018届湖南长郡中学实验班选拔考试)如图所示,质量分别为mAm,mB3m的A、B两物体放置在光滑的水平面上,其中A物体紧靠光滑墙壁,A、B两物体之间用轻弹簧相连对B物体缓慢施加一个水平向右的力,使A、B两物体之间弹簧压缩到最短并锁定,此过程中,该力做功为W0,现突然撤去外力并解除锁定,(设重力加速度为g,A、B两物体体积很小,可视为质点)求:(1)从撤去外力到A物体
10、开始运动,墙壁对A物体的冲量IA大小;(2)A、B两物体离开墙壁后到达圆轨道之前,B物体的最小速度vB是多大;(3)若在B物体获得最小速度瞬间脱离弹簧,从光滑圆形轨道右侧小口进入(B物体进入后小口自动封闭组成完整的圆形轨道)圆形轨道,要使B物体不脱离圆形轨道,试求圆形轨道半径R的取值范围解析:(1)设弹簧恢复原长时,物体B的速度为vB0,由能量守恒有:W0mvB02解得vB0 此过程中墙壁对物体A的冲量大小等于弹簧对物体A的冲量大小,也等于弹簧对物体B的冲量大小,有I3mvB0.(2)当弹簧恢复原长后,物体A离开墙壁,弹簧伸长,物体A的速度逐渐增大,物体B的速度逐渐减小当弹簧再次恢复到原长时,
11、物体A达到最大速度,物体B的速度减小到最小值,此过程满足动量守恒、机械能守恒,有3mvB0mvA3mvB3mvB02mvA2mvB2解得vBvB0 .(3)恰好过最高点不脱离圆形轨道,有mBvB2mBv12mBg2R,mBgmB解得R,所以R恰好过圆形轨道圆心等高处mBvB2mBgR解得R,所以R .答案:(1)(2) (3)R或R7.如图所示,水平固定一个光滑长杆,有一个质量为2m小滑块A套在细杆上可自由滑动在水平杆上竖直固定一个挡板P,小滑块靠在挡板的右侧处于静止状态,在小滑块的下端用长为L的细线悬挂一个质量为m的小球B,将小球拉至左端水平位置使细线处于自然长度,由静止释放,已知重力加速度
12、为g.求:(1)小球第一次运动到最低点时,细绳对小球的拉力大小;(2)小球运动过程中,相对最低点所能上升的最大高度;(3)小滑块运动过程中,所能获得的最大速度解析:(1)小球第一次摆到最低点过程中,由机械能守恒定律得mgLmv2得v在最低点,由牛顿第二定律得Fmgm解得,小球到达最低点时,细线对小球的拉力大小F3mg.(2)小球与滑块共速时,滑块运动到最大高度h.取水平向右为正方向,由动量守恒定律与机械能守恒定律得mv(2mm)v共mv2mgh(2mm)v共2联立解得hL.(3)小球摆回最低点,滑块获得最大速度,此时小球速度为v1,滑块速度为v2mvmv12mv2mv2mv122mv22解得v
13、2.答案:(1)3mg(2)L(3)|学霸作业|自选一、选择题1.如图所示,在光滑水平面上放置一个质量为M的滑块,滑块的一侧是一个弧形凹槽OAB,凹槽半径为R,A点切线水平另有一个质量为m的小球以速度v0从A点冲上凹槽,重力加速度大小为g,不计摩擦下列说法中正确的是()A当v0 时,小球能到达B点B如果小球的速度足够大,球将从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上C当v0 时,小球在弧形凹槽上运动的过程中,滑块的动能一直增大D如果滑块固定,小球返回A点时对滑块的压力为m解析:选C弧形槽不固定,当v0时,小球沿槽上升的高度为h,则有mv0(mM)v,mv02(Mm)v2mgh,解得hRR,A错误;因小
14、球对弧形槽的压力始终对滑块做正功,故滑块的动能一直增大,C正确;当小球速度足够大,从B点离开滑块时,由于B点切线竖直,在B点时小球与滑块的水平速度相同,离开B点后将再次从B点落回,不会从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上,B错误;如果滑块固定,小球返回A点时对滑块的压力为mgm,D错误2(多选)(2018届聊城一模)如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别是m1和m2的两物块相连,它们静止在光滑水平地面上现给物块m1一个瞬时冲量,使它获得水平向右的速度v0,从此时刻开始计时,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,则下列判断正确的是()At1时刻弹簧长度最短B在t1t3时间内,弹簧处于压缩状态C在0t2时间内,弹簧对m1冲量的大小为m1(v0v3)Dm1、m2的动量满足m1v0(m1m2)v2m2v1m1v3解析:选AD结合图象弄清两物块的运动过程,开始时m1逐渐减速,m2逐渐加速,弹簧被压缩,t1时刻二者速度相当,系统动能最小,势能最大,弹簧被压缩最厉害,然后弹簧逐渐恢复原长,m2依然加速,m1先减速为零,然后反向加速,t2时刻,弹簧恢复原长状态,由于此时两物块速度相反,因此弹簧的长度将逐渐增大,两木块均减速,当t3时刻,两木块速度相等,系统动能最小,弹簧最长,因此从t2到t3过程中弹簧处于