2021年新高考物理三轮复习京津鲁琼专用练习：热点18力学综合题(三种运动形式的应用)含解析

1、热点 18 力学综合题（三种运动形式的应用）（建议用时：20 分钟）1.（2019 滨州模拟）如图所示，一个质量为 M、长为 L 的圆管竖直放置，顶端塞有一个质量 为 m的弹性小球，M = 5m,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为5mg.管从下端距离地面为 H 处自由落下，运动过程中，管始终保持竖直，每次落地后向上弹起的速度与落地 时速度大小相等，不计空气阻力，重力加速度为g.求：（1）管第一次落地弹起时管和球的加速度；管第一次落地弹起后，若球没有从管中滑出，则球与管达到相同速度时，管的下端距地面的高度；（3）管第二次弹起后球不致滑落，L 应满足什么条件？2 将一端带有四分之一圆弧轨道

2、的长木板固定在水平面上，其中B 点为圆弧轨道的最低点，BC 段为长木板的水平部分，长木板的右端与平板车平齐并紧靠在一起，但不粘连现将 一质量 m1= 2kg 的物块由圆弧的最高点A 无初速度释放，经过 B 点时对长木板的压力大小为40 N 物块经 C 点滑到平板车的上表面.若平板车固定不动，物块恰好停在平板车的最右端.已知圆弧轨道的半径 R= 3.6 m, BC 段的长度 L1=5.0 m,平板车的长度 L2= 4 m,物块与 BC 段 之间的动摩擦因数为 卩=0.2,平板车与水平面之间的摩擦可忽略不计，g= 10 m/s2.求：(1) 物块从 A 到 B 过程中克服摩擦做的功W克f；(2)

3、物块在 BC 段滑动的时间 t;(3) 若换一材料、高度相同但长度仅为L3= 1 m 的平板车，平板车的质量m2= 1 kg，且不固定，试通过计算判断物块是否能滑离平板车，若不能滑离，求出最终物块离平板车左端的距离；若能滑离，求出滑离时物块和平板车的速度大小.3. (2019 烟台模拟)如图所示，质量为 m= 1 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M = 2 kg 的足够长的小车在最低点0点相切，并在 0 点滑上小车，水平地面光滑，当物块运动到障碍

4、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(物块始终在小车上),小车运动过程中和圆弧无相互作用.已知圆弧半径 R= 1.0 m,圆弧对应的圆心角B为 53 , A点距水平面的高度 h= 0.8 m，物块与小车间的动摩擦因数为尸 0.1，重力加速度 g = 10 m/s1 2,sin 53 = 0.8, cos 53= 0.6.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；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.热点 18 力学综合题（三种运动形式的应用）的加速度 a2=

5、5mg_mg= 4g，方向竖直向上.m取竖直向下为正方向.管第一次碰地瞬间的速度vo=i2gH，方向竖直向下.碰地后，管的速度 v!= 2gH，方向竖直向上；球的速度v2= 2gH，方向竖直向下若球刚好没有从管中滑出，设经过时间ti，球、管的速度相同，则有一 vi+ aiti= V2- a2ti2vo7 2gHai+a23g故管下端距地面的高度2 2i2vivi4hi=viti-2aiti=亦-9g=9H.因此，管第一次落地弹起后上升的最大高度,5Hm=hi+h2 = ;H9从管弹起到球与管共速的过程球运动的位移s= V2ti-芝 2# = 9H2则球与管发生的相对位移si= hi+ s=2H

6、.3同理可知，当管与球从 Hm再次下落，第二次落地弹起后到球与管共速，发生的相对位移出2为 S2= gHm所以管第二次弹起后，球不会滑出管外的条件是Si+ S22H.428答案：见解析（2）9HL27H2 .解析：（i）设物块到达 B 点时的速度大小为 vi，由题意可知此时长木板对物块的支持力1 .解析：（1）ai=5mg+5mg5m=2g,方向竖直向下.球球与管达到相对静止后，将以速度V、加速度 g 竖直上升到最高点,由于 v=7 2 a?ti=故这个高度是N = 40 N，由牛顿第二定律有解得 v1= 6 m/s1从 A 到 B 由功能关系有 W克f= migR2miVi解得 W克f= 3

7、6 J.设物块在 C 点的速度大小为 V2,从 B 运动到 C 的时间为 t,由动能定理有1212jimigLi= 2miv2 2mivi解得 V2= 4 m/s由牛顿第二定律有img= mia解得 a= 2 m/s2则从 B 运动到 C 的时间为t= 1 s.a(3)当平板车固定时，由动能定理有120 2miV2=fL2解得 f= 4 N当平板车不固定时，假设物块恰好不能滑离平板车，它停在平板车最右端时二者共同的速度大小为 v3,物块相对平板车滑行的距离为x物块与平板车组成的系统动量守恒，有miv2= (mi+ m2)v3物块与平板车组成的系统能量守恒，有121 |2fx= miv2 2(m

8、i+m2)v344联立解得 x= m1 m说明假设不成立，物块滑离平板车设物块滑离平板车时物块的速度大小为v4,平板车的速度大小为 v5物块与平板车组成的系统动量守恒，有miv2= miv4+ m?v5物块与平板车组成的系统能量守恒，有121212N mig =2mivi答案：(1)36 J (2)1 s104能滑离y m/s m/s3 解析：（1）对小物块由 A 到 B 有 vy= 2gh在 B 点 tan0 =也V1解得 v1= 3 m/s.由 A 到 O,根据动能定理有解得 vo= 33 m/s,FN= 43 N由牛顿第三定律知，小物块对轨道的压力F N= 43 N.摩擦力 Ff=卩 mg= 1 N，物块滑上小车后经过时间t 达到的共同速度为 vt则宁2=乎，am=23M3m3M得 Vt=3 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1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：Ff l相=?（M+ m）v2得 I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3= M = 0.5 m/s