2024年高考物理一轮复习分层突破专题6之6-动量和能量的综合应用(原卷版.pdf

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)????1Fv2Fv2FvFv22212122练1.(2023·全国·模拟预测)如图所示,位于长江中游鄂州段的观音阁距今已有六百多年的历史,屡经江水冲击而不倒。若观音阁的外围有一块平直的墙壁,墙壁受到江水冲击的面积为S,江水以恒定速度v垂直撞击墙壁,之后沿墙壁两侧流走。已知江水密度为?,则墙壁受到江水的冲击力为( )2:..A.?SvB.?Sv2C.?Sv3D.?Sv例题2.(2022·广东·模拟预测)物体的运动状态可以用位置x和动量p描述,称为相,对应p-x图像中的一个点。物体运动状态的变化可用p-x图像的一条直线或曲线来描述,称为相轨迹。如图所示,在光滑的水平面上,轻弹簧的左端固定,一个小物体(可视为质点)与弹簧右端相连,弹簧开始处于原长,现向左推动物体压缩弹簧,压缩长度为l后由1静止释放。已知弹簧的形变量为x时,弹性势能为kx2。以弹簧原长位置为坐标原点O,2向右为正方向建立x轴,则物体经过O点后向右运动时的相轨迹可能是( ).(2022·四川雅安·模拟预测)2022年北京冬奧会短道速滑混合团体接力决赛中,中国队以2分37秒348的成绩夺冠。比赛中“接棒”运动员在前面滑行,“交棒”运动员从后面用力推前方“接棒”运动员完成接力过程,如图所示。假设交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线上,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,对于两运动员交接棒的过程,下列说法正确的是( )(1)内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不3:..变.(2)表达式:mv+mv=mv′+mv′或p=p′(系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动11221122量p′),或Δp=0(系统总动量的变化量为零),或Δp=-Δp(相互作用的两个物体组成的系12统,两物体动量的变化量大小相等、方向相反).(3)守恒条件①系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零.②系统所受外力的合力不为零,但在某一方向上系统受到的合力为零,则系统在该方向上动量守恒.③系统虽受外力,但外力远小于内力且作用时间极短,如碰撞、.(2022·浙江·温州市英才学校模拟预测)如图所示,质量为m的人立于平板车上,人与车的总质量为m,人与车以速度v在光滑水平面上向右匀速运动,当此人相对于车以01速度v竖直跳起时,车的速度变为( )2mv?,,向右m?mm?m00mv?,,向右m?m10练4.(2022·江西宜春·模拟预测)如图所示,小木块m与长木板M之间光滑,且小木块与长板质量不相等,M置于光滑水平面上,一轻质弹簧左端固定在M的左端,右端与m连接。开始时m和M都静止,弹簧处于自然状态,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F、F,两物体开始运动后,对m、M、弹簧组成的系统,下列说法正确的是(整个12过程中弹簧不超过其弹性限度)( ),系统机械能不守恒,,系统机械能守恒,、m分别向左、右运行过程当中,、m分别向左、右运行过程当中,当弹簧弹力与F、F的大小相等时,系统动能最124:..小三种碰撞动量守恒:mv+mv=mv′+mv′,11221122弹性碰撞1111机械能守恒:mv21+mv2=mv′21+mv′221222122动量守恒、末速度相同:mv+mv=(m+11221m)v′,机械能损失最多:机械能的损失完全非弹性碰撞2(11)1ΔE=m1v+m2v-(m+m)v′222212动量守恒:mv+mv=mv′+mv′,11221122机械能有损失:机械能的损失非弹性碰撞1111ΔE=(mv21+mv2)-(mv′21+mv′2) 21222122(1)动量守恒:p+p=p′+p′.1212碰撞问题遵守的三条原则(2)动能不增加:E+E≥E′+E′.k1k2k1k2(3)速度要符合实际情况例题5(多选)(2022·广东·模拟预测)如图所示,c是半径为R的四分之一圆弧形光滑槽,静置于光滑水平面上,A为与c的圆心等高的点,c的最低点与水平面相切于B点。小球b静止在c右边的水平面上。小球a从A点自由释放,到达水平面上与小球b发生弹性正碰。整个过程中,不计一切摩擦,a、b、c的质量分别为m、3m、4m,重力加速度大小为g,则( ),,,小球a沿光滑槽c上升最大高度为R255:..练6.(多选)(2023·辽宁·鞍山一中二模)如图所示,两质量相等的物体B、C用质量不计的弹簧拴接放在光滑的水平面上,物体C紧靠左侧的固定挡板,但未粘合在一起,另一物体A以水平向左的速度v向物体B运动,经过一段时间和物体B碰撞并粘合在一起,已知0物体A、B、C的质量分别M、m、m,整个过程中弹簧未超过弹性限度。则下列说法正确的是( ),三个物体组成的系统动量、??m,则物体C离开挡板前、后弹簧的最大弹性势能之比为3:1三大观点(1)力的观点:主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合,常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题.(2)动量的观点:主要应用动量定理或动量守恒定律求解,常涉及物体的受力和时间问题,以及相互作用物体的问题.(3)能量的观点:在涉及单个物体的受力和位移问题时,常用动能定理分析;在涉及系统内能量的转化问题时,(1)单个物体:宜选用动量定理、动能定理和牛顿运动定律。若其中涉及时间的问题,应选用动量定理;若涉及位移的问题,应选用动能定理;若涉及加速度的问题,只能选用牛顿第二定律。(2)多个物体组成的系统:优先考虑两个守恒定律,若涉及碰撞、爆炸、反冲等问题,应选用动量守恒定律,然后再根据能量关系分析解决。(1)对多个物理过程进行整体思维,即把几个过程合为一个过程来处理,如用动量守恒定律解决比较复杂的运动。(2)对多个研究对象进行整体思维,即把两个或两个以上的独立物体合为一个整体进行考虑,如应用动量守恒定律时,就是把多个物体看成一个整体(或系统)。例题7.(2022·全国·高考真题)如图(a),一质量为m的物块A与轻质弹簧连接,静止在光滑水平面上:物块B向A运动,t?0时与弹簧接触,到t?2t时与弹簧分离,第一次06:..碰撞结束,A、B的v?t图像如图(b)所示。已知从t?0到t?t时间内,。A、B分离后,A滑上粗糙斜面,然后滑下,与一直在水平面上运动的B00再次碰撞,之后A再次滑上斜面,达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为?(sin??),与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求(1)第一次碰撞过程中,弹簧弹性势能的最大值;(2)第一次碰撞过程中,弹簧压缩量的最大值;(3)物块A与斜面间的动摩擦因数。练7.(2023·辽宁·鞍山一中二模)如图所示,光滑水平面左端固定一竖直面内的光滑半圆轨道,DE为其一条直径,且DE垂直水平面,轨道半径R?,右端接一倾角为??37?的固定斜面,在水平面上C点放一质量为m的物块乙,一质量也为m的物块甲从斜面上的A点由静止滑下,物块甲与斜面间的动摩擦因数??,甲与乙发生弹性正碰,碰后乙恰好能到达半圆轨道的最高点E,忽略通过轨道连接处的能量损失(取g=10m/s2,sin37°=,cos37°=)。(结果可以保留根号)(1)求碰后乙的速度v;2(2)求甲刚开始下滑时的A点离水平面的高度H。7:..1.(2023·浙江杭州·一模)现代都市高楼林立,高楼出现火情需要一种高架水炮消防车。如图所示,某楼房的65m高处出现火情,高架水炮消防车正紧急灭火中。已知水炮炮口与楼房间距为15m,与地面距离为60m,水炮的出水量为3m3/min,水柱刚好垂直打入受灾房间窗户。则( ).8×,则冲力约为1500N2.(2022·江苏·阜宁实验高中模拟预测)如图甲所示,物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的轻弹簧,整个系统静止放在光滑水平地面上,其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触,B物块质量为6kg。现解除对弹簧的锁定,在A离开挡板后,B物块的v-t图如图所示,则可知( )=4m/,系统动量守恒、:..3.(2022·湖北·模拟预测)如图所示,在光滑水平面上放置一个质量为m的滑块,滑块右1侧面为一个半径为R的弧形的光滑凹槽,A点切线水平。另有一个质量为m的小球以水4平速度v从A点冲上凹槽,重力加速度大小为g。下列说法中正确的是()?2gR时,?2gR时,小球在弧形凹槽上冲向B点的过程中,滑块的动能增大;返回A点的0过程中,,.(2022·北京门头沟·二模)一水平轻弹簧的两端与质量分别为m和m的两物块A、B相12连接,并静止在光滑的水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度3m/s,此后两物块的速度随时间变化的规律如图所示,从图像信息可得( )、t时刻两物块达到共同速度1m/s,:m=1::E=1:82k1k25.(多选)(2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测)如图所示,长为L的轻杆上端连着一质量为m的小球,杆的下端用铰链固接于水平面上的O点,轻杆处于竖直方向时置于同一水平面上质量为M的立方体恰与小球接触。对小球施加微小的扰动,使杆向右倾倒,从小球开始运动到落地前瞬间,忽略一切摩擦,下列说法正确的是( )9:..、、.(2022·河北·模拟预测)如图所示,A、B两个小球静止在光滑水平地面上,用轻弹簧连接,A、。现使A球获得向右的瞬时速度v?6m/s。已知弹簧始终在其弹性限度之内,则在A、B两球运动的过程中( ),A球的速度大小为3m/s,,A、,B球的速度最大7.(2022·山东省实验中学模拟预测)一航空母舰上的舰载机从静止开始在水平甲板上做加速直线运动。已知舰载机在甲板上运动时所受到的甲板对它的阻力大小是其正压力的?倍;当舰载机速度大小为v时,舰载机受到与运动方向相反的空气阻力大小为bv2,受到垂直于运动方向的升力大小为cv2,b、c为常量。假设驾驶员一开始就将舰载机的推力设置为允许的恒定值F?105N,且推力沿着机身向前的方向。已知舰载机质量m?2?104kg,??,b?23,c?60,重力加速度g?10m/s2。求:(1)舰载机能达到的最大速度v的大小;m(2)舰载机从静止到达到最大速度过程中,舰载机所受合外力的冲量I的大小。8.(2023·浙江杭州·一模)如图所示,光滑曲线轨道BC分别与竖直轨道AB、粗糙水平地面CD平滑连接,CD右端与光滑半圆轨道DE平滑连接,半圆轨道直径为2R。CD长为l=2R,竖直轨道的最高点A与地面高度差h=2R。质量为m的小滑块P从A点静止释放,之后在D点与静止放置在该处的小滑块Q发生碰撞,碰撞过程机械能损失不计。已知小滑块Q的质量也为m,物体Q被撞后的瞬间对轨道的压力突然增大了2mg。已知重力加速度10:..为g。(1)求水平轨道的动摩擦因数μ;(2)如果小滑块P的质量变为km(k为正数),如果要求小滑块Q在半圆轨道DE段运动过程中没有脱离圆弧(设碰撞后P立即拿走,不发生两次碰撞),求k的取值范围;(3)在第(2)问中,发现小滑块Q经过E点落到曲线轨道BC上任意一点的动能均与落到C点的动能相同,以D点为坐标原点,向右为x轴、向上为y轴建立坐标系,求曲线轨道BC在坐标系中的方程(写成y=f(x)的形式)。9.(2022·辽宁鞍山·二模).如图,竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切,小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速度释放,A与B发生弹性碰撞。已知A的质量m?1kg,B的质量m=2kg,圆弧轨道的半径R?,圆弧AB轨道光滑,A和B与桌面之间的动摩擦因数均为??,取重力加速度g=10m/s2。(1)求碰撞前瞬间A的速率v;1(2)求碰撞后瞬间A和B的速度大小;(3)最终A和B静止时的距离L。10.(2022·安徽铜陵·二模)如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,滑块B和滑块C均静止在光滑水平地面上,开始时弹簧处于原长。滑块A从光滑斜面上距水平地面高为h=5m处由静止滑下(不计滑块A在斜面与水平面衔接处的能量损失),与滑块B发生正碰后粘在一起,碰撞时间极短,稍后滑块C脱离弹簧,在11:..水平地面上匀速运动后,进入左侧固定放置在水平地面上的竖直光滑半圆弧轨道内,已知滑块A和滑块B的质量均为M=2kg,滑块C的质量为m=1kg,且三个滑块均可视为质点,圆弧的半径为R,重力加速度g取10m/s2,求:(1)滑块A和滑块B碰后瞬间粘在一起时的共同速度大小;(2)滑块C与弹簧分离后瞬间的速度大小;(3)若滑块C恰能到达半圆弧的最高点,圆弧的半径R。13.(2022·河南·一模)如图所示,倾角??37?的光滑固定斜面上放有A、B、C三个质量均为m?(均可视为质点),A固定,C与斜面底端处的固定挡板D接触,B与C通过轻弹簧相连且均处于静止状态,A、B间的距离d?3m。现释放A,一段时间后A与B发生碰撞(二者碰撞时间极短),碰撞后A与B黏在一起始终不再分离,不计空气阻力,g取10m/s2;sin37??,cos37??。若弹簧的劲度系数k为300N/m,弹簧始终在弹性限度内,求当C刚好要离开挡板时B的动能。12:..13