2021届高考物理模拟题思维方法精练14 多过程问题（解析版）.pdf

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1、物理思维方法2021最新模拟题精练专题14多过程问题1.（20分）（2020广东化州市一模）如图所示，一质量m=3 k g 的物块置于质量M=2 kg的足够长的木板A 端，它们以共同的初速度d=11 m/s沿水平面向右运动，在距木板B 端 L=10.5 m 处有一挡板P,木板与挡扳P 碰撞后立即以原速率反向弹回并继续运动，最终物块和木板均静止，己知物块与木板间的动摩擦因数为4=0.5,木板与水平面间的动摩擦因数为2=，物块与木板间、木板与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/s?.求：（1）木板将要碰撞挡板/加寸的速度大小；（2）木板最终静止时方端距挡板P 的距离.人【名师解

2、析】.（20分）（1）设木板和物块共同运动时的加速度大小为“，木板将要碰撞挡板时的速度大小为V,根据牛顿第二定律得（2 分）由运动学公式得诏一f=2 ,（2 分）解得 V 10 m/s.（1 分）（2）设木板与挡板刚碰撞后物块的加速度大小为木板的加速度大小为。2，由解得 4I=5 m/s?（2 分）由 1%+偿（”?+也总=M。2 解得“2=1。m/s?（2 分）碰撞后木板运动至速度为零的过程中，设木板向左运动的位移大小为M，所用时间为小木板速度为零时物块的速度大小为V1，2得 汨=弧=501（1 分）Vh=2=1s（1 分）v=v-at=5 m/s（1 分）木板运动至速度为零后，木板受到物块

3、施加的向右的摩擦力大于木板与水平面间向左的摩擦力，木板开始向右做加速运动，物块继续以 i=5 m/sz的加速度向右减速至木板和物块共速，此过程中，设木板的加速度大小为。3,加速时间为4 向右运动的位移大小为X 2,木板和物块的共同速度大小为V 2，（1 分）由 1 mg 2（，+M）g=Ms（1 分）解得“3=5 m/s 2 （1 分）由 艺=。3。2，吸=3a/2 （1 分）解得吸=2.5 m/s （1 分）.5 2=赤=豆 m （1 分）木板和物块共速后一起以加速度。=“吆=1 mN做减速运动，假设木板不会与挡板P相碰，木板和物块从共速到最终静止的过程中，设木板向右的位移大小为由，则V2

4、2 5X3=2a=S m （1 分）5则木板最终静止时B端距挡板P的距离为为一由一与=4 m （1 分）2.（2 0 2 0 辽宁师大附中开学考试）如图所示，从 A点以某一水平速度w抛出一质量机=1 k g 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/B O C=3 7。的固定光滑圆弧轨道B C,经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面上的长木板上，圆弧轨道C端的切线水平.已知长木板的质量M=4 k g,A、B两点距C点的高度分别为H=0.6 m、/?=0.1 5 m,R=0.7 5 m,物块与长木板之间的动摩擦因数川=0.7,长木板与地面间的动摩擦因数2=0.2,g=

5、1 0 m/s 2.求：（s in 3 7=0.6,co s 3 7 0=0.8）（1）小物块的初速度均及在B点时的速度大小；（2）小物块滑动至C点时，对圆弧轨道的压力大小；（3）长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板.【名师解析】.（1）从 A点到8点，物块做平抛运动，1Hh=2g-设到达B点时竖直分速度为VV,则Vygt,联立解得b，=3 m/s此时速度方向与水平面的夹角为6=37 Vy 3有 t a n 6=三=配 得 v o4 m/s在B点时的速度大小v i=v o+v v =5 m/s.（2）从 A点至C点，由动能定理有：1 、12设物块在C点受到的支持力为尸N，则有FN?g=

6、7 解得：也=2 币 m/s,FN 4 7.3 N根据牛顿第三定律可知，物块在C点时对圆弧轨道的压力大小为4 7.3 N.（3）小物块与长木板间的滑动摩擦力F尸 内m g=7 N长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力F f=2（M+Mg=1 0 N因 为 所 以 小 物 块 在 长 木 板 上 滑 动 时，长木板静止不动小物块在长木板上做匀减速运动巧则长木板的长度至少为/=2/“g=2.0 m.答案：（1）4 m/s 5m/s （2）4 7.3 N （3）2.0 m3.（1 8 分）（2020湖南益阳、湘潭质检）一辆小汽车行驶至一路口，见前面多辆小汽车排起了长队，且红灯显示还有几十秒，

7、于是紧急刹车。可驾驶员错把油门当刹车，结果以8 m/s 的速度与前面一辆车发生碰撞追尾。假设碰撞时间极短，且两车每次碰撞损失37.5%的动能，若每辆小车的质量都相等，小车间距均为2m,车与地面的动摩擦因数=0.5（g=1 0m/s2）.求：（1）肇事车辆与前车碰撞后的速度；（2）将共有几辆小车发生连环追尾事故（含肇事车辆在内）。【名师解析】（1）第一次碰撞时，由动量守恒定律，有=加 匕+”2 （4分）由碰撞前后能量关系，有（1 一 0.37 5）-11 mv；+1m v 1。联立解得巧=6/7/s 或片=2 m I s,v2=2 z/s 或 岭=6/7/s依题意，肇事车辆速度应该为v,=2m/

8、s,前车碰撞后的速度位v2=6 m I s。（2）第二辆汽车运动到第三辆汽车处将要相碰时，令第二辆汽车速度为女）。1 o 1 o根据动能定理得-“m g L 二，6解得 V2o4m/s第二辆汽车碰撞第三辆汽车过程，有 m o 二加力 十m 力.12 1 1(1-0.37 5)z-mv f t=-m v2 2+-m v32o解得V 3=3m/s 或V 3=l m/s (舍去)由 m g 二m a,得 a 二g又 V 32=2 a Z k r，解得x=0.9 m 2 m所以第三辆汽车无法碰撞地思量汽车，共有三辆车发生连环追尾事故。4.(1 8 分)(2 0 1 8 高考仿真卷六)如图所示，固定斜面

9、足够长，斜面与水平面的夹角a=3 0。，一质量为3 7 的“L”型工件沿斜面以速度内匀速向下运动，工件上表面光滑，其下端连着一块挡板。某时刻，一质量为帆的木块从工件上的A点，沿斜面向下以速度为滑上工件，当木块运动到工件下端时(与挡板碰前的瞬间)，工件速度刚好减为零，随后木块与挡板第1 次相碰，以后每隔一段时间，木块就与挡板碰撞一次。已知木块与挡板都是弹性碰撞且碰撞时间极短，木块始终在工件上运动，重力加速度为g。求：(1)木块滑上工件时，木块、工件各自的加速度大小；(2)木块与挡板第1 次碰撞后的瞬间，木块、工件各自的速度；(3)木块与挡板第I次碰撞至第(=2,3,4,5,)次碰撞的时间间隔及此

10、时间间隔内木块和工件组成的系统损失的机械能【参考答案】(1 整6 (2)-2 v0 2 v o1 2(-l)w)(3)Q(=2,3,4,5,)24(n-(=2,3,4,5.)【名师解析】(1)设工件与斜面间的动摩擦因数为，木块滑上工件时，木块加速度为处，工件加速度为“2,对木块，由牛顿第二定律可得：，R s in a=，a i对工件，由牛顿第二定律可得：(3 6+m)gcos a3 n?g s in a=3 ma2工件自身做匀速运动时，由平衡条件可得：4 3?g c o s a=3 m g s in ag g解得：0=2，生=6。(2)设 第 1 次碰撞前瞬间木块的速度为v,由动量守恒定律可得

11、：3 mvo+mvo=niv解得：v=4 v0木块以速度v 与挡板发生第1 次弹性碰撞，设碰撞后木块速度为v”工件速度为W，由动量守恒定律可得:mv=fnv+3 mv2由能量守恒得：2 7口2 2加vJ+2,3/2?解得：vi=-2vo,V2=2VOO(3)第 1 次碰撞后，木块以速度2闻沿工件向上做匀减速运动，工件以速度2 M 沿斜面向下做匀减速运动，工2v()()件速度再次减为零的时间：/=2 =g木块的速度也=-2%+4 =4%1 9 02此时，木块的位移：X=-2vot+2at=g1,盘工件的位移：也=2加一2a2广=g由上易知，木块、工件第2 次碰撞前瞬间的速度与第1 次碰撞前瞬间的

12、速度相同，以后木块、工件重复前面的运动过程，则 第 1次与第次碰撞的时间间隔：12(-I)-r=(-1 )f=g(rt=2,3,4,5,.)木块、工件每次碰撞时，木块和工件的总动能都相等，加时间内木块、工件减少的机械能等于木块、工件减少的通力势能：E=4mg(n 1 fesin a解得：AE=24(n-l)/nv02(=2,3,4,5.)。5.(20H福建)如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部A B 是一长为2 R 的竖直细管,上半部8 c 是半径为R 的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，A B 管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁

13、定，在弹簧上段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为，”的鱼饵到达管口 C 时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：(1)质量为m 的鱼饵到达管口 C时的速度大小vl；(2)弹簧压缩到0.5R 时的弹性势能昂；(3)已知地面与水面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线0 0,在9 0。角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼 饵 的 质 量 在 到 z 之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？【名师解析】(1)质量为，的鱼饵到达管

14、口 C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则2吆=噂,，解 得 v尸 痴.(2)弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒定律有Ep=mg(,5R+R)+m V1,(3)由式解得E 0=3/n gR。(3)不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为，的鱼饵离开管口 C后做平抛运动。设经过t时间落到水面上，离 OO 的水平距离为内，由平抛运动规律有4.5R=；g/，X|=v +R,由式解得xi=4/?.2当 鱼 饵 的 质 量 为 时，设其到达管口 C时速度大小为也，由机械能守恒定律有E2 1 2 2p=-m g(.5R+R)+-(i)v2,由式解得畛=2 2质量为团的鱼饵落到水面

15、上时，设离O O 的水平距离为X 2,则 X 2=3+R，山式解得X2=1 R.3 3鱼饵能够落到水面的最大面积，S=（兀-心）=7 tR2（或 8.2 5兀川）“4 46.在冬天，高为h=1.2 5m 的平台上，覆盖了一层冰，一乘雪橇的滑雪爱好者，从距平台边缘s=2 4 m 处以一定的初速度向平台边缘滑去，如图所示，当他滑离平台即将着地时的瞬间，其速度方向与水平地面的夹角为 0=4 5。,取重力加速度g=1 0 m/s 2.求：（1）滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是多大；（2）若平台上的冰面与雪橇间的动摩擦因数为-0.0 5,则滑雪者的初速度是多大？【名师解析】（1）把滑雪爱好者着地时的速

16、度”分解为如图所示的v o、V_L两个分量贝 I v _i=g t=5 m/s,v o=v J.t an 4 5=5 m/s着地点到平台边缘的水平距离：x=v（）t=2.5 m（2）滑雪者在平台上滑动时，受到滑动摩擦力作用而减速度，由动能定理：1 2 1 2-H mg s=-mv -mv0得：v=7 m/s,即滑雪者的初速度为7 m/s.答：（1）滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是2.5 m；（2）滑雪者的初速度为7 m/s.7.（2011浙江）节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量,=1 0 0 0 k g的混合动力轿车，在平直公路上以m=9 0 k m/h

17、 匀速行驶，发动机的输出功率为尸=5 0 k W。当驾驶员看到前方有 8 0 k m/h 的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运 动/=7 2 m后，速度变为v2=7 2 k m/h o此过程中发动机功率的1/5 用于轿车的牵引，4/5用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有5 0%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求：(1)轿车以9 0 k m/h 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力尸阳的大小；(2)轿车从9 0 k m/h 减速到7 2 km/h 过程中，获得的电能E电；(3)轿车仅用其在上述

18、减速过程中获得的电能E电维持7 2 k m/h 匀速运动的距离L【名师解析】.(1)汽车牵引力与输出功率关系尸=4,将尸=5 0 k W,叫=9 0 k m/h=2 5 ms 代人得 F=Pi当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有户F=2X10N。(2)在减速运动过程中，注意到发动机只有P/5 用于汽车的牵引。根据动能定理有|1,1,c 解得：4 2ghi=m/s=9.0 m/s。(3)设拉力为F,青藤的长度为3由几何关系；(L-/Z2)+X22=I2.解 得L=1 0 i n。对最低点，由牛顿第二定律得：F-(M+m)g=解得：F=2 1 6 N.【点评】分解为多少个“状态 或 子过程 的根本依据是研究对象受到的作用力的变化、或运动性质的变化、或运用物理规律的变化。