訓(xùn)練十二 動量和能量的綜合問題-備戰(zhàn)2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題復(fù)習(xí)與訓(xùn)練原卷版

訓(xùn)練十二動量和能量的綜合問題學(xué)問梳理1．解動力學(xué)問題的三個基本觀點(diǎn)(1)動力學(xué)觀點(diǎn)：運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)學(xué)問解題，可處理勻變速運(yùn)動問題．(2)能量觀點(diǎn)：用動能定理和能量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動問題．(3)動量觀點(diǎn)：用動量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動問題．用動量定理可簡化問題的求解過程．2．力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)假如要列出各物理量在某一時刻的關(guān)系式，可用牛頓其次定律．(2)爭辯某一物體受到力的持續(xù)作用發(fā)生運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，一般用動量定理(涉準(zhǔn)時間的問題)或動能定理(涉及位移的問題)去解決問題．(3)若爭辯的對象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決問題，但需留意所爭辯的問題是否滿足守恒的條件．(4)在涉及相對位移問題時則優(yōu)先考慮能量守恒定律，系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的削減量，即轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能的量．(5)在涉及碰撞、爆炸、打擊、繩繃緊等物理現(xiàn)象時，需留意到這些過程一般均隱含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化，作用時間都極短，因此用動量守恒定律去解決．題型一動量與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用例1(2022·廣東卷·13)某同學(xué)受自動雨傘開傘過程的啟發(fā)，設(shè)計了如圖所示的物理模型．豎直放置在水平桌面上的滑桿上套有一個滑塊，初始時它們處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)滑塊從A處以初速度v0為10m/s向上滑動時，受到滑桿的摩擦力Ff為1N，滑塊滑到B處與滑桿發(fā)生完全非彈性碰撞，帶動滑桿離開桌面一起豎直向上運(yùn)動．已知滑塊的質(zhì)量m＝0.2kg，滑桿的質(zhì)量M＝0.6kg，A、B間的距離l＝1.2m，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力．求：(1)滑塊在靜止時和向上滑動的過程中，桌面對滑桿支持力的大小FN1和FN2；(2)滑塊碰撞前瞬間的速度大小v1；(3)滑桿向上運(yùn)動的最大高度h.變式訓(xùn)練1(2023·山東濟(jì)寧市模擬)如圖所示，光滑水平面上有一質(zhì)量M＝1.98kg的小車，B點(diǎn)右側(cè)為水平軌道，其中BC段粗糙，CD段光滑．B點(diǎn)的左側(cè)為一半徑R＝1.3m的光滑四分之一圓弧軌道，圓弧軌道與水平軌道在B點(diǎn)相切，車的最右端D點(diǎn)固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧處于自然長度時左端恰好位于小車的C點(diǎn)，B與C之間距離L＝0.7m．一質(zhì)量m＝1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，置于小車的B點(diǎn)，開頭時小車與小物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．一質(zhì)量m0＝20g的子彈以速度v0＝600m/s向右擊中小車并停留在車中，假設(shè)子彈擊中小車的過程時間極短，已知小物塊與BC間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，取g＝10m/s2.求：(1)小物塊沿圓弧軌道上升的最大高度h；(2)小物塊第一次返回到B點(diǎn)時速度v的大??；(3)彈簧的彈性勢能的最大值Epm；(4)小物塊最終與小車保持相對靜止時到B的距離x.題型二力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用例2如圖所示，水平桌面左端有一頂端高為h的光滑圓弧形軌道，圓弧的底端與桌面在同一水平面上．桌面右側(cè)有一豎直放置的光滑圓軌道MNP，其外形為半徑R＝0.8m的圓環(huán)剪去了左上角135°后剩余的部分，MN為其豎直直徑，P點(diǎn)到桌面的豎直距離也為R.一質(zhì)量m＝0.4kg的物塊A自圓弧形軌道的頂端釋放，到達(dá)圓弧形軌道底端恰與一停在圓弧底端水平桌面上質(zhì)量也為m的物塊B發(fā)生彈性正碰(碰撞過程沒有機(jī)械能的損失)，碰后物塊B的位移隨時間變化的關(guān)系式為x＝6t－2t2(關(guān)系式中全部物理量的單位均為國際單位)，物塊B飛離桌面后恰由P點(diǎn)沿切線落入圓軌道．A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2，求：(1)BP間的水平距離sBP；(2)推斷物塊B能否沿圓軌道到達(dá)M點(diǎn)；(3)物塊A由靜止釋放的高度h.變式訓(xùn)練2(2023·浙江紹興市諸暨市高三檢測)如圖所示，水平桌面上放置一端有擋板的長平板A，平板上放著物塊B和C，B和C之間有一被壓縮且勁度系數(shù)足夠大的輕彈簧，B與擋板間的距離L＝1.25m，C位于桌面邊緣，離地面高h(yuǎn)＝0.8m．由靜止釋放壓縮彈簧，B和C瞬間分別，C向右水平拋出后的落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距離x＝0.8m，B向左運(yùn)動與A的擋板發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短．已知平板A的質(zhì)量mA＝1kg，物塊B的質(zhì)量mB＝1kg，物塊C的質(zhì)量mC＝1.5kg，B、C均可看為質(zhì)點(diǎn)，A與B、A與桌面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.2，重力加速度取g＝10m/s2.(1)求釋放前壓縮彈簧的彈性勢能；(2)求B與A的擋板碰撞后瞬間平板A的動能；(3)求平板A在桌面上滑行的距離．強(qiáng)基固本練1.(2023·山東威海市檢測)質(zhì)量均為m的木塊A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一豎直輕桿，輕桿上端的O點(diǎn)系一條不行拉伸的長為l的細(xì)線，細(xì)線另一端系一個可以看作質(zhì)點(diǎn)的球C，質(zhì)量也為m.現(xiàn)將C球拉起使細(xì)線水平自然伸直，并由靜止釋放C球，重力加速度為g.求：(1)C球第一次擺到最低點(diǎn)時的速度大小；(2)從C球由靜止釋放到第一次擺到最低點(diǎn)的過程中，B移動的距離；(3)C球向左搖擺的最高點(diǎn)距O點(diǎn)的豎直高度．2.(2023·云南省高三月考)如圖所示，半徑R＝1.0m的粗糙圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的上端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向間的夾角θ＝37°，下端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)．C點(diǎn)右側(cè)的粗糙水平面上，緊挨C點(diǎn)靜止放置一質(zhì)量M＝1kg的木板，木板上表面與C點(diǎn)等高，木板左端放置一個質(zhì)量為m2＝1kg的物塊，另一質(zhì)量為m1＝1kg的物塊從A點(diǎn)以某一速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道，到達(dá)C點(diǎn)時對軌道的壓力大小為46N，之后與質(zhì)量為m2的物塊發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短)，最終質(zhì)量為m2的物塊剛好未從木板上滑下．已知AO的豎直高度H＝1.4m，質(zhì)量為m2的物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2＝0.1，兩物塊相同且均可視為質(zhì)點(diǎn)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2.求：(1)質(zhì)量為m1的物塊到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小vB；(2)質(zhì)量為m1的物塊通過圓弧軌道克服摩擦力做的功W克f；(3)木板的長度L.3.如圖所示，水平面上有A、B兩個小物塊(均視為質(zhì)點(diǎn))，質(zhì)量均為m，兩者之間有一被壓縮的輕質(zhì)彈簧(未與A、B連接)．距離物塊A為L處有一半徑為L的固定光滑豎直半圓形軌道，半圓形軌道與水平面相切于C點(diǎn)，物塊B的左邊靜置著一個三面均光滑的斜面體(底部與水平面平滑連接)．某一時刻將壓縮的彈簧釋放，物塊A、B瞬間分別，A向右運(yùn)動恰好能過半圓形軌道的最高點(diǎn)D(過D點(diǎn)后馬上撤去物塊A)，B向左平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為L(L小于斜面體的高度)．已知A與右側(cè)水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，B左側(cè)水平面光滑，重力加速度為g，求：(1)物塊A通過C點(diǎn)時對半圓形軌道的壓力大??；(2)斜面體的質(zhì)量；(3)物塊B與斜面體分別時，物塊B與斜面體各自的速度大?。?．(2022·浙江6月選考·20)如圖所示，在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量m的物塊a靜置于懸點(diǎn)O正下方的A點(diǎn)，以速度v逆時針轉(zhuǎn)動的傳送帶MN與直軌道AB、CD、FG處于同一水平面上，AB、MN、CD的長度均為l.圓弧形細(xì)管道DE半徑為R，EF在豎直直徑上，E點(diǎn)高度為H.開頭時，與物塊a相同的物塊b懸掛于O點(diǎn)，并向左拉開肯定的高度h由靜止下擺，細(xì)線始終張緊，擺到最低點(diǎn)時恰好與a發(fā)生彈性正碰．已知m＝2g，l＝1m，R＝0.4m，H＝0.2m，v＝2m/s，物塊與MN、CD之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，軌道AB和管道DE均光滑，物塊a落到FG時不反彈且靜止．忽視M、B和N、C之間的空隙，