高考物理总复习 第六章 专题探究六 动力学、动量和能量观点的综合应用练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题探究六动力学、动量和能量观点的综合应用基础必备练1.如图所示,B,C,D,E,F 5个小球并排放置在光滑的水平面上,B,C,D,E4个球质量相等,而F球质量小于B球质量,A球的质量等于F球质量.A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后(C)A.5个小球静止,1个小球运动B.4个小球静止,2个小球运动C.3个小球静止,3个小球运动D.6个小球都运动解析:A,B质量满足mA<mB,则A,B相碰后A向左运动,B向右运动.由于B,C,D,E质量相等,弹性碰撞后,不断交换速度,最终E有向右的速度,B,C,D静止;由于E,F质量满足mE>mF,则E,F都向右运动.所以B,C,D静止;A向左运动,E,F向右运动,选项C正确.2.如图所示,小车由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成,静止在光滑水平面上,当小车固定时,从A点由静止滑下的物体到C点恰好停止.如果小车不固定,物体仍从A点由静止滑下,则(A)A.还是滑到C点停住B.滑到BC间停住C.会冲出C点落到车外D.上述三种情况都有可能解析:设BC长度为L.依照题意,小车固定时,根据能量守恒可知,物体的重力势能全部转化为因摩擦产生的内能,即有Q1=FfL,其中Ff为物体与小车之间的摩擦力.若小车不固定,设物体相对小车滑行的距离为s.对小车和物体系统,根据水平方向的动量守恒可知,最终两者必定均静止,根据能量守恒可知物体的重力势能全部转化为因摩擦产生的内能,则有Q2=Q1,而Q2=Ffs,得到物体在小车BC部分滑行的距离s=L,故物体仍滑到C点停住,选项A正确.3.(2019·江西上饶六校联考)(多选)如图(甲)所示,在光滑水平面上,轻质弹簧一端固定,物体A以速度v0向右运动压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量为x,现让弹簧一端连接在另一质量为m的物体B如图(乙)所示,物体A以2v0的速度向右压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量仍为x,则(AC)A.A物体的质量为3mB.A物体的质量为2mC.弹簧压缩最大时的弹性势能为mD.弹簧压缩最大时的弹性势能为m解析:(甲)图中,由系统能量守恒得mA=Epm,(乙)图中,由动量守恒和能量守恒得mA·2v0=(mA+m)v,mA(2v0)2=Epm+(mA+m)v2,联立解得mA=3m,Epm=m,选项A,C正确.4.(2019·广东汕头高三质检)如图所示,在固定的水平杆上,套有质量为m的光滑圆环,轻绳一端拴在环上,另一端系着质量为M的木块,现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中,重力加速度为g,下列说法正确的是(C)A.子弹射入木块后的瞬间,速度大小为B.子弹射入木块后的瞬间,绳子拉力等于(M+m0)gC.子弹射入木块后的瞬间,环对轻杆的压力大于(M+m+m0)gD.子弹射入木块之后,圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒解析:子弹射入木块后的瞬间,子弹和木块系统的动量守恒,则m0v0=(M+m0)v1,解得速度大小为v1=,根据牛顿第二定律可得T-(M+m0)g=(M+m0)可知绳子拉力大于(M+m0)g,选项A,B错误;子弹射入木块后,对子弹、木块和圆环整体有N=T+mg>(M+m+m0)g,选项C正确;子弹射入木块之后,圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒,选项D错误.5.(2019·山东青岛模拟)(多选)如图(甲)所示的光滑平台上,物体A以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车上,车与水平面间的摩擦不计,图(乙)为物体A与小车的vt图像(v0,v1及t1均为已知),由此可算出(BC)A.小车上表面长度B.物体A与小车B的质量之比C.物体A与小车B上表面间的动摩擦因数D.小车B获得的动能解析:在0t1时间内,物体A与小车B的图线与坐标轴包围的面积之差表示A相对于小车的位移,不一定为小车长度,选项A错误;设m,M分别表示物体A与小车B的质量,根据动量守恒定律mv0=(M+m)v1,则=,选项B正确;由物体A的vt图像得a=g,可求出,选项C正确;因B车质量大小未知,故无法计算B车的动能,选项D错误.6.(多选)如图所示,光滑水平面上,质量为m1的足够长的木板向左匀速运动,t=0时刻,质量为m2的木块从木板的左端向右以与木板相同大小的速度滑上木板.t1时刻,木块和木板相对静止,共同向左匀速运动,以v1和a1表示木板的速度和加速度,以v2和a2表示木块的速度和加速度,以向左为正方向,则下列图中正确的是(BD)解析:木块和木板组成的系统动量守恒,因为最终共同的速度方向向左,根据m1v-m2v=(m1+m2)v,知m1>m2,木块的加速度a2=,方向向左,木板的加速度a1=,方向向右,因为m1>m2,则a1<a2,选项A错误,B正确;木块滑上木板后,木块先向右做匀减速直线运动,速度减到零后反向做匀加速直线运动,与木板速度相同后一起做匀速直线运动,其速度先为负值,后为正值,木板先做匀减速直线运动,最终做速度向左的匀速运动,速度均为正值,D项正确,C项错误.能力培养练7.(2018·山东菏泽一模)如图所示,长木板AB和光滑四分之一圆弧轨道在B点接触并平滑连接成一个整体,放置在光滑的水平面上,长木板和圆弧轨道的总质量为M=3 kg,一个质量为m=0.98 kg的物块放在木板AB的中点,一颗质量为m0=20 g的子弹以初速度v0=100 m/s射入物块并留在物块中(子弹射入物块时间极短,可忽略不计),木板的长度L=1 m,重力加速度取g=10 m/s2.(1)要使物块能滑上圆弧轨道,物块与长木板间的动摩擦因数应该满足什么条件?(2)若物块与长木板间的动摩擦因数为=0.15,物块从被子弹击中后到运动至B点,需要多长时间?解析:(1)子弹射入物块过程,根据动量守恒定律有m0v0=(m0+m)v1,解得v1=2 m/s.若物块刚好滑到B点时与木板有共同速度,则(m0+m)v1=(m0+m+M)v2,解得v2=0.5 m/s,根据功能关系有(m0+m)g·L=(m0+m)-(m0+m+M),解得=0.3,因此,要使物块能滑上圆弧轨道,物块与长木板间的动摩擦因数应小于0.3.(2)设物块到达B点时,物块、木板与圆弧轨道整体速度分别是va,vb,需要的时间为t,根据动量守恒定律,有(m+m0)v1=(m+m0)va+mvb,由能量守恒定律有(m+m0)-(m+m0)-m=(m+m0)g·.物块滑到B点时,有t-t=,可解得t= s.答案:(1)<0.3(2) s8.如图所示,小球A质量为m,系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到光滑水平面的距离为h.物块B和C的质量分别是5m和3m,B与C用轻弹簧拴接,置于光滑的水平面上,且B物块位于O点正下方.现拉动小球使细线水平伸直,小球由静止释放,运动到最低点时与物块B发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升到最高点时到水平面的距离为.小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求碰撞过程B物块受到的冲量大小及碰后轻弹簧获得的最大弹性势能.解析:设小球运动到最低点与物块B碰撞前的速度大小为v1,碰撞后小球反弹的速度大小为v1,根据机械能守恒定律有mgh=m,mg=mv12,解得v1=,v1=,设碰撞后物块B的速度大小为v2,取水平向右为正方向,由动量守恒定律有mv1=-mv1+5mv2,解得v2=,根据动量定理,碰撞过程B物块受到的冲量为I=5mv2=m,碰撞后当B物块与C物块速度相等时轻弹簧的弹性势能最大,根据动量守恒定律有5mv2=8mv3,根据机械能守恒定律,则Epm=×5m-×8m,解得Epm=mgh.答案:mmgh9.(2018·山西太原二模)如图为过山车的部分轨道,它由位于同一竖直面内的倾斜直轨道ab、半径不同的两个紧靠在一起的光滑圆轨道,(间距可忽略)组成,圆轨道下滑进入点与滑出点错开一小段距离,其中,ab与圆轨道相切于b点,ab=48.9 m,=37°,R1=10 m,R2=5.12 m.车厢与ab间的动摩擦因数为=0.125.一次游戏中,质量m=500 kg车厢A被牵引到a点由静止释放,经切点b进入圆轨道;绕过圆轨道后到达最低点P时,与停在P点的障碍物B相撞并连在一起进入圆轨道.将A,B视为质点,不考虑空气阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:(1)车厢A通过圆轨道最高点时受到弹力的值;(2)已知车厢能安全通过圆轨道,B的质量不超过A的多少倍?解析:(1)设A到达b点时速度为vb,由动能定理得mglab(sin -cos )=m,vb= m/s,A到达圆轨道最高点时速度为vc,则有mgR1(1+cos )=m-m,A经c点时,轨道对A弹力为F,有mg+F=m,解得F=1 450 N.(2)A运动到圆轨道最低点P时速度为vP,有mgR1(1-cos 37°)=m-m,解得vP= m/s=23 m/s,设A与B碰撞后共同速度为vmvP=(m+M)v,设连在一起的A,B安全通过圆轨道最高点的最小速度为vd,在P点最小速度为vP,(m+M)g=(m+M),2(m+M)gR2=(m+M)vP2-(m+M),解得vP= m/s=16 m/s,当v=vP时,M最大,解得M=(-1)m=m,即B的质量不超过A的.答案:(1)1 450 N(2)10.(2019·陕西西安适应性测试)如图所示,两个长度为L、质量为m的相同长方体物块1和2叠放在一起,置于固定且左、右正对的两光滑薄板间,薄板间距也为L,板底部有孔正好能让最底层的物块通过并能防止物块2翻倒,质量为m的钢球用长为R的轻绳悬挂在O点,将钢球拉到与O点等高的位置A(拉直)静止释放,钢球沿圆弧摆到最低点时与物块1正碰后静止,物块1滑行一段距离s(s>2L)后停下.又将钢球拉回A点静止释放,撞击物块2后钢球又静止.物块2与物块1相碰后,两物块以共同速度滑行一段距离后停下,重力加速度为g,绳不可伸长,不计物块之间的摩擦,求:(1)物块与地面间的动摩擦因数;(2)两物块都停下时物块2滑行的总距离.解析:(1)设钢球与物块1碰撞前的速率为v0,根据机械能守恒定律,有mgR=m,可得v0=,钢球与物块1碰撞,设碰后物块1速度为v1,根据动量守恒定律,有mv0=mv1,联立解得v1=,设物块与地面间的动摩擦因数为,物块1碰撞获得速度后滑行至停下,由动能定理,有-2mgL-mg(s-L)=0-m,联立解得=.(2)设物块2被钢球碰后的速度为v2,物块2与物块1碰撞前速度为v3,根据机械能守恒定律、动量守恒定律和动能定理,有v2=v1=,-mg(s-L)=m-m,设物块1和物块2碰撞后的共同速度为v4,两物块一起继续滑行距离为s1,根据动量守恒定律和动能定理,有mv3=2mv4,-2mgs1=0-×2m,可得s1=L,设物块2滑行的总距离为d,则d=s-L+s1=s-.答案:(1)(2)s-