高考物理二轮复习 专题检测（十一）应用“能量观点”和“动量观点”破解力学计算题-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题检测（十一）应用“能量观点”和“动量观点”破解力学计算题1(2017全国卷)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1FTm2.8mg，所以细绳会断裂。答案：(1)(2)见解析5如图所示，质量为m1 kg的可视为质点的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑，圆弧轨道与质量为M2 kg 的足够长的小车左端在最低点O点相切，小物块并在O点滑上小车，水平地面光滑，当物块运动到障碍物Q处时与Q发生无机械能损失的碰撞。碰撞前物块和小车已经相对静止，而小车可继续向右运动(物块始终在

2、小车上)，小车运动过程中和圆弧无相互作用。已知圆弧半径R1.0 m，圆弧对应的圆心角为53，A点距水平面的高度h0.8 m，物块与小车间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6。试求：(1)小物块离开A点的水平初速度v1大小；(2)小物块经过O点时对轨道的压力大小；(3)第一次碰撞后直至静止，物块相对小车的位移和小车做匀减速运动的总时间。解析：(1)对小物块由A到B有vy22gh，在B点tan ，解得v13 m/s。(2)由A到O，根据动能定理有mg(hRRcos )mvO2mv12，在O点FNmgm，解得：vO m/s，FN43 N。由牛顿第三

3、定律知，小物块对轨道的压力FN43 N。(3)摩擦力Ffmg1 N，物块滑上小车后经过时间t达到的共同速度为vt，则，am2aM，得vt m/s。由于碰撞不损失能量，物块在小车上重复做匀减速和匀加速运动，相对小车始终向左运动，物块与小车最终静止，摩擦力做功使动能全部转化为内能，故有：Ffl相(Mm)vt2，得l相5.5 m。小车从物块碰撞后开始匀减速运动，(每个减速阶段)加速度不变aM0.5 m/s2，vtaMt得t s。答案：(1)3 m/s(2)43 N(3)5.5 m s6(2018届高三广安四校联考)如图甲所示，轨道ABC由一个倾角为30的斜轨道AB和一个水平轨道BC组成，一个可视为质

4、点的质量为m的滑块从A点由静止开始下滑，滑块在轨道ABC上运动的过程中，受到水平向左的拉力F的作用，力的大小和时间的关系如图乙所示，经过时间t0滑块经过B点，经过B点时无机械能损失，最后停在水平轨道BC上，滑块与轨道之间的动摩擦因数0.5，已知重力加速度为g。求：(1)整个过程中滑块的运动时间；(2)整个过程中水平拉力F做的功；(3)整个过程中摩擦力做的功。解析：(1)在0t0这段时间内，滑块在斜轨道AB上运动时，垂直斜面方向有：FNF1sin mgcos 0解得FN0所以滑块不受摩擦力，由牛顿第二定律，滑块在斜轨道AB上运动时的加速度a12g滑块到达B点时的速度vBa1t02gt0在t02t

5、0这段时间内，水平拉力F2mgFfmg，所以滑块做匀速直线运动2t0之后的过程中，滑块做匀减速直线运动，由牛顿第二定律，加速度a2运动时间t4t0整个过程中滑块的运动时间t2t04t06t0。(2)在0t0这段时间内，滑块的位移x1a1t02gt02水平拉力F做功W1F1x1cos mg2t02在t02t0这段时间内，滑块的位移x2vBt02gt02水平拉力F做功W2F2x2mg2t02整个过程中水平拉力F做功WW1W2mg2t02。(3)2t0之后的过程中，滑块的位移x34gt02滑块在斜轨道AB上运动时，没有摩擦力，在水平轨道BC上运动时，摩擦力是恒力，所以，整个过程中，摩擦力做功WfFf

6、(x2x3)3mg2t02。答案：(1)6t0(2)mg2t02(3)3mg2t02教师备选题1泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流。泥石流流动的全过程虽然只有很短时间，但由于其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究，他们设计了如图甲的模型：在水平地面上放置一个质量为m4 kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下从静止开始运动，推力F随位移变化如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.5，g10 m/s2。则：(1)物体在运动过程中的最大加速度为多少？(2)在距出发点多远处，物体的速度达到最大？(3

7、)物体在水平面上运动的最大位移是多少？解析：(1)当推力F最大时，加速度最大，由牛顿第二定律，得：Fmmgmam可解得：am15 m/s2。(2)由图像可知：F随x变化的函数方程为F8020x，速度最大时，合力为0，即Fmg，所以x3 m。(3)位移最大时，末速度一定为0由动能定理可得：WFmgx0由图像可知，力F做的功为WFFmxm804 J160 J所以x8 m。答案：(1)15 m/s2(2)3 m(3)8 m2.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

8、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，求碰撞过程中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A运动到最低点与物块B碰撞前的速度大小为v1，取小球A运动到最低点时的重力势能为零，根据机械能守恒定律有：mghmv12解得：v1设碰撞后小球A反弹的速度大小为v1，同理有：mgmv12解得：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：mv1mv15mv2解得：v2 由动量定理可得，碰撞过程中B物块

9、受到的冲量大小为：I5mv2m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，据动量守恒定律有5mv28mv3据机械能守恒定律得：Epm5mv228mv32解得：Epmmgh。答案：mmgh3.(2016全国卷)如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h0.3 m(h小于斜面体的高度)。已知小孩与滑板的总质量为m130 kg，冰块的质量为m210 kg，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g10 m/s2。(1)求斜

10、面体的质量；(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？解析：(1)规定向右为速度正方向。冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3。由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m2v20(m2m3)vm2v202(m2m3)v2m2gh式中v203 m/s为冰块推出时的速度。联立式并代入题给数据得m320 kg。(2)设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有m1v1m2v200代入数据得v11 m/s设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3，由动量守恒和机械能守恒定律有m2v20m2v2m3v3m2v202m2v22m3v32联立式并代入数据得v21 m/s由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩。答案：(1)20 kg(2)见解析