高考物理动量能量压轴题练习.doc
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1、_2017年高考物理动量能量压轴题练习1如图所示,粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道,其半径为,半圆形轨道的底端放置一个质量为的小球B,水平面上有一个质量为的小球A以初速度开始向着木块B滑动,经过时间与B发生弹性碰撞,设两个小球均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知木块A与桌面间的动摩擦因数,求:(1)两小球碰前A的速度;(2)小球B运动到最高点C时对轨道的压力(3)确定小球A所停的位置距圆轨道最低点的距离。2如图所示,一质量为mB=2kg的木板B静止在光滑的水平面上,其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B右端的上表面之间由一段小圆弧平滑连接),轨道与水平面的夹
2、角=37。一质量也为mA=2kg的物块A由斜面轨道上距轨道底端x0=8m处静止释放,物块A刚好没有从木板B的左端滑出。已知物块A与斜面轨道间的动摩擦因数为1=025,与木板B上表面间的动摩擦因数为2=02,sin=06,cos=08,g取10m/s2,物块A可看作质点。请问:(1)物块A刚滑上木板B时的速度为多大?(2)物块A从刚滑上木板B到相对木板B静止共经历了多长时间?(3)木板B有多长?3如图所示,质量为M的平板车P高h,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计
3、)今将小球拉至悬线与竖直位置成60角,由静止释放,小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q与P之间的动摩擦因数为,Mm=41,重力加速度为g求:(1)小物块Q离开平板车时速度为多大?(2)平板车P的长度为多少?4如图所示,水平固定一个光滑长杆,有一个质量为m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2m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,已知重力加速度为g。求:小球运动过程中,相对最低点所能上升的最大高度;小滑块运动
4、过程中,所能获得的最大速度。5如图所示,质量为m1=3kg的二分之一光滑圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1 kg的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上,B为半圆轨道的最低点,AC为轨道的水平直径,轨道半径R=03 m。一质量为m3 =2 kg的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A处由静止释放,g取10m/s2,求:(i)小球第一次滑到B点时的速度v1;(ii)小球第一次经过B点后,相对B能上升的最大高度h。6如图,两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上,质量均为mP2的右端固定一轻质弹簧,左端A与弹簧的自由端B相距L物体P置于P1的最右端,质量为2m且可以看作质点P1与P以共同速度v0向右运动
5、,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P1与P2粘连在一起,P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)P与P2之间的动摩擦因数为,求:(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2;(2)此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能Ep7光滑水平面上放着质量mA=lkg的物块A与质量mB=2kg的物块B,A与B均可视为质点,A靠在竖直墙壁上,A、B间夹一个被压缩的轻弹簧(弹簧与A、B均不拴接),用手挡住B不动,此时弹簧弹性势能EP=49J在A、B间系一轻质细绳,细绳长度大于弹簧的自然长度,如图所示放手后B向右运动,绳在短暂时间内被拉断,之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑
6、轨道,其半径R=0.5m,B恰能到达最高点C取g=l0m/s2,求(1)绳拉断后B的速度VB的大小;(2)绳拉断过程绳对B的冲量I的大小;(3)绳拉断过程绳对A所做的功W8如图所示,光滑水平面上静止着一辆质量为3m的平板车A车上有两个小滑块B和C(都可视为质点),B的质量为m,与车板之间的动摩擦因数为2C的质量为2m,与车板之间的动摩擦因数为t=0时刻B、C分别从车板的左、右两端同时以初速度v0和2v0相向滑上小车在以后的运动过程中B与C恰好没有相碰已知重力加速度为g,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等求:(1)平板车的最大速度v和达到最大速度经历的时间t;(2)平板车平板总长度L9如图所示,
7、从A点以0=4m/s的水平速度抛出一质量m=1kg的小物块(可视为质点),当物块运动至B点时,恰好沿切线方向进入光滑圆弧轨道BC,经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,圆弧轨道C端切线水平已知长木板的质量M=4kg,A、B两点距C点的高度分别为H=0.6m、h=0.15m,R=0.75m,物块与长木板之间的动摩擦因数1=0.5,长木板与地面间的动摩擦因数2=0.2,g=10m/s2求:(1)小物块运动至B点时的速度大小和方向;(2)小物块滑动至C点时,对圆弧轨道C点的压力;(3)长木板至少为多长,才能保证小物块不滑出长木板?10如图,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平
8、地面的高度为h一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度射出重力加速度为g求:(1)子弹穿出木块时木块的速度大小;(2)此过程中系统损失的机械能;(3)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离11如图所示,在水平面上有一弹簧,其左端与墙壁相连,O点为弹簧原长位置,O点左侧水平面光滑水平段OP长L=1m,P点右侧一与水平方向成=30的足够长的传送带与水平面在P点平滑连接,皮带轮逆时针转动速率为3m/s一质量为1kg可视为质点的物块A压缩弹簧(与弹簧不栓接),使弹簧获得弹性势能Ep=9J,物块与OP段动摩擦因素1=01另一与A完全相同的物块B停在P点,B与传送带的动摩擦因素2=,传送带足够长A
9、与B的碰撞时间不计,碰后A、B交换速度,重力加速度g=10m/s2,现释放A,求:(1)物块A、B第一次碰撞前瞬间,A的速率v0;(2)从A、B第一次碰撞后到第二次碰撞前,B与传送带之间由于摩擦而产生的热量;(3)A、B能够碰撞的总次数12如图所示,质量M=4.0kg的长木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0kg的小滑块A(可视为质点)初始时刻,A、B分别以v0=2.0m/s向左、向右运动,最后A恰好没有滑离B板已知A、B之间的动摩擦因数=0.40,取g=10m/s2求:(1)A、B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向;(2)A相对地面速度为零时,B相对地面运动已发生的位
10、移x;(3)木板B的长度l13如图所示,小车质量M=8kg,带电荷量q=+3102C,置于光滑水平面上,水平面上方存在方向水平向右的匀强电场,场强大小E=2102N/C当小车向右的速度为3m/s时,将一个不带电、可视为质点的绝缘物块轻放在小车右端,物块质量m=1kg,物块与小车表面间动摩擦因数=0.2,小车足够长,g取10m/s2求:(1)物块相对小车滑动时物块和小车的加速度;(2)物块相对小车滑动的时间;(3)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能;(4)从滑块放在小车上后5s内小车电势能的变化量14如图所示,在平直轨道上P点静止放置一个质量为2m的物体A,P点左侧粗糙,右侧光滑,现有一
11、颗质量为m的子弹以v0的水平速度射入物体A并和物体A一起滑上光滑平面,与前方静止物体B发生弹性正碰后返回,在粗糙面滑行距离d停下已知动摩擦因数为=,求:子弹与物体A碰撞过程中损失的机械能;B物体的质量15如图所示,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、CB的左侧固定一轻弹簧,弹簧左侧挡板的质量不计设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A、 B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,且B与C碰撞时间极短此后A继续压缩弹簧,直至弹簧被压缩到最短在上述过程中,求:ABCv0(1)B与C相碰后的瞬间,B与C粘接在一起时的速度;(2)整个系统损失的机械能;(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能16如图
12、所示,足够长的光滑水平直导轨的间距为L,电阻不计,垂直导轨平面有磁感应强度为B的匀强磁场,导轨上相隔一定距离放置两根长度均为L的金属棒,a棒质量为m,电阻为R,b棒质量为2m,电阻为2R。现给a棒一个水平向右的初速度v0,求:(a棒在以后的运动过程中没有与b棒发生碰撞)(1)b棒开始运动的方向;(2)当a棒的速度减少为v0/2时,b棒刚好碰到了障碍物,经过很短时间t0速度减为零(不反弹)。求b棒在碰撞前瞬间的速度大小和碰撞过程中障碍物对b棒的冲击力大小;(3)b棒碰到障碍物后,a棒继续滑行的距离17如图所示,地面和半圆轨道面均光滑质量M=1kg、长L=4m的小车放在地面上,其右端与墙壁的距离为
13、S=3m,小车上表面与半圆轨道最低点P的切线相平现有一质量m=2kg的滑块(不计大小)以v0=6m/s的初速度滑上小车左端,带动小车向右运动小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上,已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数=0.2,g取10m/s2(1)求小车与墙壁碰撞时的速度;(2)要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,求半圆轨道的半径R的取值18如图所示,在光滑的水平桌面上有一长为L2 m的木板C,它的两端各有一块挡板,C的质量为mC5 kg,在C的中央并排放着两个可视为质点的滑块A与B,其质量分别为mA1 kg、mB4 kg,开始时A、B、C均处于静止状态,并且A、B间夹有少许炸药,炸药爆炸使得A以vA6
14、m/s的速度水平向左运动,不计一切摩擦,两滑块中任意一块与挡板碰撞后就与挡板合成一体,爆炸与碰撞时间不计,求:(1)当两滑块都与挡板碰撞后,板C的速度多大?(2)从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止,板C的位移多大?方向如何?19如图所示,一辆质量m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块,滑块与平块之间的动摩擦因数=0.4,开始时平板车和滑块共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原来相反,平板车足够长,以至滑块不会滑到平板车右端。(取g=10m/s2)求:Mmv0(1)平板车第一次与墙壁碰撞后向左运
15、动的最大距离。(2)平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v。(3)为使滑块始终不会滑到平板车右端,平板车至少多长?20(16分)有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度系数为的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料ER流体,它对滑块的阻力可调。起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L.现有一质量也为的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动。为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变。试求(忽略空气阻力):(1)下落物体与滑块碰撞前的瞬间物体的速度;(2)下落物体与滑块碰撞过程中系统损
16、失的机械能;(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小。13_参考答案1.(1)碰前对A由动量定理有: ,解得: 。(2)对AB:碰撞前后动量守恒:碰撞前后动能保持不变:由以上各式解得:又因为B球在轨道上机械能守恒:,解得:。在最高点C对小球B有: ,解得:。由牛顿第三定律知:小球对轨道的压力的大小为,方向竖直向上。(3)对A沿圆轨道运动时:,因此A沿圆轨道运动到最高点后又原路返回到最低点,此时A的速度大小为,由动能定理得: ,解得:。考点:动量守恒定律、机械能守恒定律【名师点睛】本题考查了圆周运动与能量守恒定律的综合运用问题,是力学典型的模型,也可以用动能定理结合牛顿第二定律求解。2(1
17、)物块A从斜面滑下的加速度为a1,则mAgsin-1mAgcos=mAa1解得a1=4m/s2物块A滑到木板B上的速度为(2)物块A在木板B上滑动时,它们在水平方向上的受力大小相等,质量也相等,故它们的加速度大小相等,数值为设木板B的长度为L,二者最终的共同速度为v2,对物块A有v2=v1-a2t2 xA=v1t2-a2对木板B有v2=a2t2 xB=a2t22位移关系xA-xB=L联立解得相对滑行的时间和木板B的长度分别为:t2=2s, L=8m考点:牛顿第二定律的应用3(1)小球由静止摆到最低点的过程中,有:解得:小球与物块Q相撞时,动量守恒,机械能守恒,则有:解得:,二者交换速度,即小球
18、静止下来,Q在平板车上滑行的过程中,系统的动量守恒,则有解得, 物块Q离开平板车时,速度为:(2)由能的转化和守恒定律,知 又解得,平板车P的长度为考点:动量守恒定律和能量守恒定律4小球第一次摆到最低点过程中,机械能守恒:得小球与小滑块达到共速时,小球上升到最大高度,设此高度为h得小球摆回最低点时,小滑块获得最大速度,设此时小球速度为,滑块的速度为得考点:动量守恒定律;机械能守恒定律。5(i)设小球第一次滑到B点时的速度为v1,轨道和P的速度为v2,取水平向左为正方向,由水平方向动量守恒有(m1+m2)v2+m3v1=0根据系统机械能守恒联立解得v1=-2 m/s,方向向右;v2=1m/s,方
19、向向左(ii)小球经过B点后,物块P与轨道分离,小球与轨道水平方向动量守恒,且小球上升到最高点时与轨道共速,设为v,则有:m1v2+m3v1=(m1+m3)v解得v=-02 m/s,方向向右由机械能守恒解得h=027 m考点:动量守恒定律;能量守恒定律6(1)P1、P2碰撞过程,由动量守恒定律mv0=2mv1 解得v1=,方向水平向右 对P1、P2、P系统,由动量守恒定律mv0+2mv0=4mv2解得v2=,方向水平向右(2)当弹簧压缩最大时,P1、P2、P三者具有共同速度v2,由动量守恒定律mv0+2mv0=4mv2 对系统由能量守恒定律(2m)g2(L+x)=(2m)v+(2m)v(4m)
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- 高考 物理 动量 能量 压轴 练习
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