（通用版）2020版高考物理大一輪復習 考點規(guī)范練21 力學三大觀點的綜合應用 新人教版

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1、考點規(guī)范練21力學三大觀點的綜合應用1.(2018河南南陽一中模擬)如圖所示,一質(zhì)量為m=1 kg、長為l=1 m的直棒上附有倒刺,物體順著直棒倒刺下滑,所受阻力為物體重力的15,逆倒刺而上時,將立即被倒刺卡住?，F(xiàn)該直棒豎直靜止在地面上,一彈性環(huán)自直棒的頂端由靜止開始下滑,設彈性環(huán)與地面碰撞過程不損失機械能,彈性環(huán)的質(zhì)量m環(huán)=3 kg,重力加速度g取10 m/s2,求直棒在之后的運動過程中底部離開地面的最大高度。答案0.45 m解析設彈性環(huán)下落到地面時,速度大小為v1,由動能定理得m環(huán)gl-Ffl=12m環(huán)v12,且有Ff=15m環(huán)g,解得v1=4m/s,彈性環(huán)反彈后被直棒倒刺卡住,與直棒速度

2、相同,設為v2,由動量守恒定律得m環(huán)v1=(m環(huán)+m)v2,解得v2=3m/s,故直棒能上升的最大高度為H=v222g=0.45m。2.在光滑水平桌面上O處固定一個彈性擋板,P處靜止一質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點C,OP的距離等于PQ的距離,兩個可視為質(zhì)點的小物塊A、B間夾有炸藥,一起以v0=5 m/s的速度向右做勻速運動,到P處與質(zhì)點C碰前引爆炸藥,小物塊A、B瞬間被炸開且在一條直線上運動,當B與C發(fā)生碰撞時瞬間粘到一塊,已知A的質(zhì)量為1 kg,B的質(zhì)量為2 kg,若要BC到達Q之前不再與A發(fā)生碰撞,則小物塊A、B間炸藥釋放的能量應在什么范圍內(nèi)?(假設爆炸釋放的能量全部轉化為物塊的動能)答案31 8

3、75 J解析引爆炸藥前后,由動量守恒定律可得(mA+mB)v0=mAvA+mBvB,設火藥爆炸釋放出來的能量為E,由能量守恒定律可得12mAvA2+12mBvB2-12(mA+mB)v02=E。B、C碰撞前后,由動量守恒定律得mBvB=(mC+mB)v共,根據(jù)題意可知,若炸開后,物塊A仍向右運動,根據(jù)題意有vAv共,可得Emin=3J;若炸開后,A向左運動,根據(jù)題意有-vA3v共,可得Emax=1875J。3.某校物理興趣小組制作了一個游戲裝置,其簡化模型如圖所示,在A點用一彈射裝置可將靜止的小滑塊以水平速度v0彈射出去,沿水平直線軌道運動到B點后,進入半徑R=0.3 m的光滑豎直圓形軌道,運

4、行一周后自B點向C點運動,C點右側有一陷阱,C、D兩點的豎直高度差h=0.2 m,水平距離s=0.6 m,水平軌道AB長為l1=1 m,BC長為l2=2.6 m,小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)=0.5,重力加速度g取10 m/s2。(1)若小滑塊恰能通過圓形軌道的最高點,求小滑塊在A點彈射出的速度大小。(2)若游戲規(guī)則為小滑塊沿著圓形軌道運行一周離開圓形軌道后只要不掉進陷阱即為勝出,求小滑塊在A點彈射出的速度大小的范圍。答案(1)5 m/s(2)5 m/svA6 m/s和vA35 m/s解析(1)小滑塊恰能通過圓軌道最高點的速度為v,由牛頓第二定律得mg=mv2R從B到最高點小滑塊機械能守恒,

5、有12mvB2=2mgR+12mv2從A到B由動能定理得-mgl1=12mvB2-12mv12由以上三式解得A點的速度v1=5m/s。(2)若小滑塊剛好停在C處,從A到C由動能定理得-mg(l1+l2)=0-12mv22解得A點的速度為v2=6m/s,若小滑塊停在BC段,應滿足5m/svA6m/s。若小滑塊能通過C點并恰好越過陷阱,利用平拋運動,豎直方向h=12gt2,水平方向s=vCt。從A到C由動能定理得-mg(l1+l2)=12mvC2-12mv32解得v3=35m/s。所以初速度的范圍為5m/svA6m/s和vA35m/s。4.如圖所示,一輛質(zhì)量為m0=3 kg的平板小車A?？吭谪Q直光

6、滑墻壁處,地面水平且光滑,一質(zhì)量為m=1 kg的小鐵塊B(可視為質(zhì)點)放在平板小車A最右端,平板小車A上表面水平且與小鐵塊B之間的動摩擦因數(shù)=0.5,平板小車A的長度l=0.9 m?，F(xiàn)給小鐵塊B一個v0=5 m/s的初速度使之向左運動,與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后向右運動,求小鐵塊B在平板小車A上運動的整個過程中系統(tǒng)損失的機械能(重力加速度g取10 m/s2)。答案9 J解析設小鐵塊B向左運動到達豎直墻壁時的速度為v1,根據(jù)動能定理得-mgl=12mv12-12mv02,解得v1=4m/s。假設發(fā)生彈性碰撞后小鐵塊B最終和平板小車A達到的共同速度為v2,根據(jù)動量守恒定律得mv1=(m0+m)v2,

7、解得v2=1m/s。設小鐵塊B在平板小車A上相對滑動的位移為x時與平板小車A達到共同速度v2,則根據(jù)功能關系得:-mgx=12(m0+m)v22-12mv12,解得x=1.2m。由于xl,說明小鐵塊B在沒有與平板小車A達到共同速度時就滑出平板小車A,所以小鐵塊B在平板小車上運動的整個過程中系統(tǒng)損失的機械能為E=2mgl=9J。5.(2018廣東佛山二模)甲圖是傳送帶緊貼矩形桌面的俯視示意圖,傳送帶和桌面在同一水平面且都足夠?qū)?、足夠長,傳送帶沿圖示方向運動,abcd是垂直于水平面固定的光滑擋板條,ab與cd部分是直的,bc是平滑過渡部分,擋板條ab部分與傳送帶運動方向的夾角為,質(zhì)量為m1的小滑塊

8、A與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為,從a點由靜止釋放,最后與靜止在桌面c點、質(zhì)量為m2的小滑塊B發(fā)生彈性正碰,小滑塊A、B均可視為質(zhì)點,桌面c點左側光滑,右側與小滑塊A、B間的動摩擦因數(shù)均為1,重力加速度為g。甲乙(1)若m1=3m2,小滑塊A碰前瞬間的速率為v0,求小滑塊A、B碰后在桌面滑行的距離之比s1s2。(2)在滿足m1m2的前提下,小滑塊A碰前瞬間的速率v0一定,m2取不同值,小滑塊A、B碰后速率也會不同。乙圖中的實線反映了小滑塊A碰后從b點滑上傳送帶的速率vb與再次滑出傳送帶的速率vb的關系。圖中P點對應著小滑塊A、B最后停在桌面上同一位置,求其相應的m1m2。(3)若傳送帶的速度恒定為v

9、0,請求小滑塊A經(jīng)過b點時的速率v,并定性描述小滑塊A從a點由靜止釋放到b點的運動情況。答案(1)19(2)(5-2)1(3)見解析解析(1)小滑塊A、B發(fā)生彈性正碰,則由動量守恒和能量守恒有m1v0=m1v1+m2v2,12m1v02=12m1v12+12m2v22,又m1=3m2,解得v1=12v0,v2=32v0,由動能定理有12m1v12=1m1gs1,12m2v22=1m2gs2,所以s1s2=19。(2)因A、B最后停在桌面上同一位置,故B碰后的速度與A反彈后從傳送帶滑回桌面的速度相同,根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律,碰后有v1=m1-m2m1+m2v0=-kv0,v2=2m1m1+m2v0=k2v0,所以k=m2-m1m1+m2且k2=2m1m1+m2,聯(lián)立可得m12+4m1m2-m22=0,所以m1m2=(5-2)1舍去(-5-2)1。(3)小滑塊A由a點到b點做加速度逐漸減小的變加速直線運動直至勻速,小滑塊A經(jīng)過b點時的速率v=v0cos。5