【备考2022】高考物理一轮复习学案热点专题系列(五)　动力学、动量和能量观点在力学中的应用 作业.doc

金版教程高考总复习·物理（新教材）热点专题系列(五)动力学、动量和能量观点在力学中的应用热点集训1(2020·山东省济南市高三下学期三模)如图所示，在光滑水平地面上有一长为L2.5 m的长木板，木板的质量为M1 kg，木板左端上放置一小滑块，小滑块的质量为m2 kg，在木板右方有一竖直墙壁。某时刻木板和滑块一起以v03 m/s的初速度向右运动，木板与墙壁碰撞前后速度大小不变，方向相反。已知滑块与木板间的动摩擦因数为0.3，重力加速度大小g取10 m/s2。求：(1)木板与墙壁第1次碰后木板向左运动的最远距离；(2)木板与墙壁第4次碰前瞬间木板的速度；(3)滑块最终停止运动时距离木板右端多远。答案(1)0.75 m(2) m/s(3)0.25 m解析(1)由题意知，木板与墙壁碰撞后速度大小仍为v03 m/s，方向水平向左。对木板，当速度为0时向左运动的距离最远，设最远距离为x，根据动能定理有mgx0Mv代入数据可得x0.75 m。(2)木板与墙壁第一次碰撞后，设木板与滑块共速时的速度为v1，根据动量守恒定律有mv0Mv0(mM)v1第二次与墙壁碰撞后，设木板与滑块共速时的速度为v2，根据动量守恒定律有mv1Mv1(mM)v2第三次与墙壁碰撞后，设木板与滑块共速时的速度为v3，根据动量守恒定律有mv2Mv2(mM)v3联立可得v3v03代入数据可得v3 m/s。(3)设整个运动过程中，滑块相对木板运动的距离为x，根据功能关系有mgx(mM)v代入数据可得x2.25 m滑块最终停止运动时距离木板右端的距离为xLx0.25 m。2(2020·海南省高考调研)如图所示，水平面上有A、B两个小物块(均视为质点)，质量均为m，两者之间有一被压缩的轻质弹簧(未与A、B连接)。距离物块A为L处有一半径为L的固定光滑竖直半圆形轨道，半圆形轨道与水平面相切于C点，物块B的左边静置着一个三面均光滑的斜面体(底部与水平面平滑连接)。某一时刻将压缩的弹簧释放，物块A、B瞬间分离，A向右运动恰好能过半圆形轨道的最高点D(物块A过D点后立即撤去)，B向左平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为L(L小于斜面体的高度)。已知A与右侧水平面的动摩擦因数0.5，B左侧水平面光滑，重力加速度为g，求：(1)物块A通过C点时对半圆形轨道的压力大小；(2)斜面体的质量；(3)物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功。答案(1)6mg(2)(3)解析(1)因物块A恰能过半圆形轨道的最高点D，则在D点时，有mgm从C到D的过程，由动能定理，有mg×2Lmvmv在C点时，根据牛顿第二定律，有Fmgm解得F6mg由牛顿第三定律可知，物块A通过C点时对半圆形轨道的压力FF6mg。(2)弹簧释放瞬间，由动量守恒定律，有mvAmvB对物块A，从释放弹簧到运动到C点的过程，根据动能定理，有mgLmvmv从B滑上斜面体至上升到最大高度的过程中，对B和斜面体组成的系统，由动量守恒定律，有mvB(mM)v由机械能守恒定律，有mv(mM)v2mgL联立解得M。(3)物块B从滑上斜面体到与斜面体分离的过程中，由动量守恒定律，有mvBmvBMv由机械能守恒定律，有mvmvB2Mv2解得vB，v由功能关系知，物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功WMv2解得W。3(2020·天津市宁河区芦台第四中学高三二模)如图所示，水平地面放置A和B两个物块，物块A的质量m12 kg，物块B的质量m21 kg，物块A、B与地面间的动摩擦因数均为0.5。现对物块A施加一个与水平方向成37°角的外力F，F10 N，使物块A由静止开始运动，经过12 s物块A刚好运动到物块B处，物块A与物块B碰前瞬间撤掉外力F，物块A与物块B碰撞过程没有能量损失，设碰撞时间很短，A、B两物块均可视为质点，g取10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8。求：(1)计算A与B两物块碰撞前瞬间物块A的速度大小；(2)若在物块B的正前方放置一个弹性挡板，物块B与挡板碰撞时没有能量损失，要保证A和B两物块能发生第二次碰撞，弹性挡板距离物块B的距离L不得超过多大？答案(1)6 m/s(2)3.4 m解析(1)设A与B碰前速度为v1，由牛顿第二定律得：Fcos37°(m1gFsin37°)m1a解得：a0.5 m/s2则速度v1at6 m/s。(2)A、B第一次相碰过程，以水平向右为正方向，设碰后A的速度为v1，B的速度为v2由动量守恒定律得：m1v1m1v1m2v2由机械能守恒定律得：m1vm1v12m2v联立解得：v12 m/s，v28 m/s对A从第一次碰后至减速为零的过程，由动能定理得：m1gsA0m1v12解得：sA0.4 m对B从第一次碰后至减速为零的过程，由动能定理得：m2gsB0m2v解得：sB6.4 m物块A和B能发生第二次碰撞的条件是sAsB>2L，解得L<3.4 m即要保证物块A和B能发生第二次碰撞，弹性挡板距离物块B的距离L不得超过3.4 m。