2023年天津高考物理专题：动量和能量的综合问题.pdf

学习必备 欢迎下载 专题：动量和能量的综合问题 一、大纲解读 动量、能量思想是贯穿整个物理学的基本思想，应用动量和能量的观点求解的问题，是力学三条主线中的两条主线的结合部，是中学物理中涉及面最广，灵活性最大，综合性最强，内容最丰富的部分，以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系，能够渗透到中学物理大部分章节与知识点中。将各章节知识不断分化，再与动量能量问题进行高层次组合，就会形成综合型考查问题，全面考查知识掌握程度与应用物理解决问题能力，是历年高考热点考查内容，而且命题方式多样，题型全，分量重，小到选择题，填空题，大到压轴题，都可能在此出题考查内容涉及中学物理的各个版块，因此综合性强主要综合考查动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律、动量定理和动量守恒定律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型、滑动类模型、碰撞模型、反冲等为构件的综合题形式出现，也有可能综合到带电粒子的运动及电磁感应之中加以考查 二、重点剖析 1独立理清两条线：一是力的时间积累-冲量-动量定理-动量守恒；二是力的空间移位积累-功-动能定理-机械能守恒-能的转化与守恒把握这两条主线的结合部：系统。即两个或两个以上物体组成相互作用的物体系统。动量和能量的综合问题通常是以物体系统为研究对象的，这是因为动量守恒定律只对相互作用的系统才具有意义。2 解题时要抓特征扣条件，认真分析研究对象的过程特征，若只有重力、系统内弹力做功就看是 否要应用机械能守恒定律；若涉及其他力做功，要考虑能否应用动能定理或能的转化关系建立方程；若过程满足合外力为零，或者内力远大于外力，判断是否要应用动量守恒；若合外力不为零，或冲量涉及瞬时作用状态，则应该考虑应用动量定理还是牛顿定律 3应注意分析过程的转折点，如运动规律中的碰撞、爆炸等相互作用，它是不同物理过程的交汇点，也是物理量的联系点，一般涉及能量变化过程，例如碰撞中动能可能不变，也可能有动能损失，而爆炸时系统动能会增加 三、考点题型归纳：例 1、如图所示，光滑曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上的平板小车上表面相平，质量为m的小滑块从光滑轨道上某处由静止开始滑下并滑上小车，使得小车在光滑水平面上滑动。已知小滑块从高为 H的位置由静止开始滑下，最终停到小车上。若小车的质量为 M。g 表示重力加速度，求：（1）滑块到达轨道底端时的速度大小 V0（2）滑块滑上小车后，小车达到的最大速度 V（3）该过程系统产生的内能 Q（4）若滑块和车之间的动摩擦因数为，则车的长度至少为多少？学习必备 欢迎下载 练 1、如图所示，木块质量 m=0.4kg，它以速度 v=20 m/s 水平地滑上一辆静止的平板小车，已知小车质量 M=1.6kg，木块与小车间的动摩擦因数为=0.2，木块没有滑离小车，地面光滑，g取 10m/s2，求：(1)木块相对小车静止时小车的速度；(2)从木块滑上小车到木块相对于小车刚静止时，小车移动的距离.(3)小车至少多长 练 11 如图所示，质量 M=1.0kg 的长木板静止在光滑水平面上，在长木板的右端放一质量m=1.0kg的小滑块（可视为质点），小滑块与长木板之间的动摩擦因数=0.2现用水平恒力 F=6.0N向右拉长木板，使小滑块与长木板发生相对滑动，经过 t=1.0s撤去力 F小滑块在运动过程中始终没有从长木板上掉下求：（1）撤去力 F时小滑块和长木板的速度各是多大；（2）运动中小滑块距长木板右端的最大距离是多大 最丰富的部分以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系能够渗透到能力是历年高考热点考查内容而且命题方式多样题型全分量重小到选择律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型滑动类模型碰撞模型反冲等为学习必备 欢迎下载 例 2、如图所示，abc 是光滑的轨道，其中 ab 是水平的，bc 为与 ab 相切的位于竖直平面内的半圆，半径 R=0.30m质量 m=0.20kg 的小球 A静止在轨道上，另一质量 M=0.60kg、速度 V=5.5m/s的小球 B 与小球 A正碰已知相碰后小球 A经过半圆的最高点 c 落到轨道上距 b 点为 L=4R处，重力加速度 g 取 10m/s2，求：(1)碰撞结束时，小球 A和 B的速度大小；(2)试论证小球 B是否能沿着半圆轨道到达 c 点？练 2、在光滑的水平面上，一质量为mA=0.1kg 的小球A，以 V0=8 m/s 的初速度向右运动，与质量为mB=0.2kg 的静止小球B发生弹性正碰。碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R=0.5m 的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出。g=10m/s2。求：（1）碰撞后小球B的速度大小；（2）小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中所受合外力的冲量；（3）碰撞过程中系统的机械能损失。最丰富的部分以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系能够渗透到能力是历年高考热点考查内容而且命题方式多样题型全分量重小到选择律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型滑动类模型碰撞模型反冲等为学习必备 欢迎下载 例 3：如图所示，坡道顶端距水平面高度为 h，质量为 m1的小物块 A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端与质量为 m2的档板相连，弹簧处于原长时，B恰好位于滑道的末端 O点。A与 B碰撞时间极短，碰撞后结合在一起共同压缩弹簧。已知在 OM段 A、B与水平面间的动摩擦因数为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为 g，求:（1）物块 A在档板 B碰撞瞬间的速度 v 的大小；（2）弹簧最大压缩时为 d 时的弹性势能 EP（设弹簧处于原长时弹性势能为零）。练 3、如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块 B相连，B静止在水平面上的 O点，此时弹簧处于原长另一质量与 B 相同的滑块A从 P 点以初速度 v0 向 B 滑行，经过时间 t 时，与 B相碰，碰撞时间极短，碰后 A、B粘在一起运动滑块均可视为质点，与平面间的动摩擦因数均为，重力加速度为 g.求：（1)碰后瞬间，A、B共同的速度大小；(2)若 A、B压缩弹簧后恰能返回到 O点并停止，求弹簧的最大压缩量；(3)整个过程中滑块 B对滑块 A做的功 最丰富的部分以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系能够渗透到能力是历年高考热点考查内容而且命题方式多样题型全分量重小到选择律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型滑动类模型碰撞模型反冲等为学习必备 欢迎下载 例 4、质量为 M=6kg的木板 B静止于光滑水平面上，物块 A质量为 m=3kg，停在 B的左端质量为m0=1kg 的小球用长为 R=0.8m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳拉着至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与 A发生碰撞，碰撞时间极短且无机械能损失，物块与小球可视为质点，不计空气阻力已知 A、B间的动摩擦因数=0.1，重力加速度 g=10m/s2求：（1）小球与 A碰撞前的瞬间，绳子对小球的拉力 F的大小；（2）为使 A、B达到共同速度前 A不滑离木板，木板长 L至少多长 练 4、如图所示，长R=06m的不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系着质量 m2=0.1kg 的小球B，小球 B刚好与水平面相接触。现使质量 m1=03kg 的物块 A以vo=4m/s 的速度向 B运动，A与水平面间的接触面光滑。A、B碰撞后，物块 A的速度变为碰前瞬间速度的12，小球 B能在竖直平面内做圆周运动。已知重力加速度 g=l0ms2，A、B均可视为质点。求：在 A与 B碰撞后瞬间，小球 B的速度v2的大小；小球 B运动到圆周最高点时受到细绳的拉力大小。最丰富的部分以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系能够渗透到能力是历年高考热点考查内容而且命题方式多样题型全分量重小到选择律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型滑动类模型碰撞模型反冲等为学习必备 欢迎下载 1、如图所示，足够长的水平粗糙轨道与固定在水平面上的光滑弧形轨道在P点相切，质量为 m的滑块 B静止于 P 点；质量为 2m的滑块 A由静止开始沿着光滑弧形轨道下滑，下滑的起始位置距水平轨道的高度为 h，滑块 A在 P 点与静止的滑块 B碰撞后，两滑块粘合在一起共同向左运动.两滑块均可视为质点，且与水平轨道的动摩擦因素均为，P点切线水平.求：(1)滑块 A到达 P点与 B碰前瞬间的速度大小；(2)两滑块最终停止时距 P点的距离.2、如图所示，水平桌面距地面高 h0.80 m，桌面上放置两个小物块 A、B，物块 B置于桌面右边缘，物块 A与物块 B相距 s2.0 m，两物块质量 mA、mB均为 0.10 kg.现使物块 A以速度 v05.0 m/s向物块 B运动，并与物块 B发生正碰，碰撞时间极短，碰后物块 B水平飞出，落到水平地面的位置与桌面右边缘的水平距离 x0.80 m 已知物块 A 与桌面间的动摩擦因数 0.40，重力加速度 g 取 10 m/s2，物块 A和 B均可视为质点，不计空气阻力求：(1)两物块碰撞前瞬间物块 A速度的大小；(2)两物块碰撞后物块 B水平飞出的速度大小；(3)两物块碰撞过程中系统损失的机械能 3、如图所示,质量为 M=2kg的足够长的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为MA=2kg 的物体A(可视为质点)。一个质量为m=20g的子弹以500m/s的水平速度射穿A后,速度变为 100m/s(子弹不会落在车上),最后物体A静止在车上。若物体A与小车间的动摩擦因数=0.5。则(取 g=10m/s2)(1)平板车最后的速度是多大?(2)子弹射穿物体A过程中系统损失的机械能为多少?(3)A 在平板车上滑行的距离为多少?最丰富的部分以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系能够渗透到能力是历年高考热点考查内容而且命题方式多样题型全分量重小到选择律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型滑动类模型碰撞模型反冲等为学习必备 欢迎下载 4、如图，质量为m的 b 球用长 h 的细绳悬挂于水平轨道 BC的出口 C处。质量也为 m的小球 a，从距 BC高 h 的 A处由静止释放，沿 ABC光滑轨道滑下，在 C处与 b 球正碰并与 b 粘在一起。已知BC轨道距地面的高度为0.5h，悬挂 b 球的细绳能承受的最大拉力为 2.8mg。试问：（1）a 与 b 球碰前瞬间的速度多大？（2）a、b 两球碰后，细绳是否会断裂？若细绳断裂，小球在 DE水平面上的落点距 C的水平距离是多少？若细绳不断裂，小球最高将摆多高？5、如图所示，长为 L 的不可伸长的绳子一端固定在 O点，另一端系质量为 m的小球，小球静止在光滑水平面上.现用大小为 F水平恒力作用在另一质量为 2m的物块上，使其从静止开始向右运动，一段时间后撤去该力，物块与小球发生正碰后速度变为原来的一半，小球恰好能在竖直平面内做圆周运动.已知重力加速度为 g，小球和物体均可视为质点，试求：(1)小物块碰撞前速度 V0的大小；(2)碰撞过程中系统损失的机械能；(3)恒力 F作用时间.6、如图所示，内壁粗糙、半径 R0.4 m 的四分之一圆弧轨道 AB在最低点 B 与光滑水平轨道 BC相切质量 m 0.2 kg 的小球 b 左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量 m1 0.2 kg 的小球 a 自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点 B时对轨道的压力为小球a 重力的 2 倍，忽略空气阻力，重力加速度 g10 m/s2求：(1)小球 a 由 A点运动到 B点的过程中，摩擦力做功 Wf；(2)小球 a 通过弹簧与小球 b 相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能 Ep；(3)小球 a 通过弹簧与小球 b 相互作用的整个过程中，弹簧对小球 b 的冲量 I 的大小 最丰富的部分以两大定律与两大定理为核心构筑了力学体系能够渗透到能力是历年高考热点考查内容而且命题方式多样题型全分量重小到选择律的运用等相关试题可能通过以弹簧模型滑动类模型碰撞模型反冲等为