2023届高考物理一轮复习练习：综合运用动力学、能量、动量观点解决问题（word版含答案）

1、综合运用动力学、能量、动量观点解决问题练习1.如图所示，在光滑的水平面上有一足够长的质量M4 kg的长木板，在长木板右端有一质量m1 kg的小物块，长木板与小物块间的动摩擦因数0.2，开始时长木板与小物块均静止现用F14 N的水平恒力向右拉长木板，经时间t1 s撤去水平恒力F，取g10 m/s2.求：(1)小物块在长木板上发生相对滑动时，小物块加速度a的大小；(2)刚撤去F时，小物块离长木板右端的距离；(3)撒去F后，系统损失的最大机械能E.2如图所示，质量m10.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L1.5 m，现有质量m20.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v02 m/s从左

2、端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止物块与车面间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2，求：(1)物块与小车的共同速度；(2)物块在车面上滑行的时间t；(3)小车运动的位移x；(4)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v0不超过多少？3.如图所示，半径为R的竖直光滑半圆轨道bc与水平光滑轨道ab在b点连接，开始时可视为质点的物体A和B静止在ab上，A、B之间压缩有一处于锁定状态的轻弹簧(弹簧与A、B不连接)某时刻解除锁定，在弹力作用下A向左运动，B向右运动，B沿轨道经过c点后水平抛出，落点p与b点间距离为2R.已知A质量为2m，B质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，求

3、：(1)B经c点抛出时速度的大小；(2)B经b时速度的大小；(3)锁定状态的弹簧具有的弹性势能4如图所示，一小车置于光滑水平面上，小车质量m03 kg，AO部分粗糙且长L2 m，物块与AO部分间动摩擦因数0.3，OB部分光滑水平轻质弹簧右端固定，左端拴接物块b，另一小物块a，放在小车的最左端，和小车一起以v04 m/s的速度向右匀速运动，小车撞到固定竖直挡板后瞬间速度变为零，但不与挡板粘连已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度，弹簧始终处于弹性限度内a、b两物块视为质点，质量均为m1 kg，碰撞时间极短且不粘连，碰后以共同速度一起向右运动(g取10 m/s2)求：(1)物块a与b碰后的速度大小

4、；(2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离；(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离5.如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA2 kg、mB1 kg.初始时A静止于水平地面上，B悬于空中现将B竖直向上举高h1.8 m(未触及滑轮)，然后由静止释放一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触g取10 m/s2，空气阻力不计求：(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；(2)A的最大速度v的大小；(3)初始时B离地面的高度H.6如图所示，滑块A、B静止于光滑水平桌面上，B的上表面水平

5、且足够长，其左端放置一滑块C，B、C间的动摩擦因数为(数值较小)，A、B由不可伸长的轻绳连接，绳子处于松弛状现在突然给C一个向右的速度v0，让C在B上滑动，当C的速度为eq f(1,4)v0时，绳子刚好伸直，接着绳子被瞬间拉断，绳子拉断时B的速度为eq f(3,16)v0.已知A、B、C的质量分别为2m、3m、m.求：(1)从C获得速度v0开始经过多长时间绳子刚好伸直；(2)从C获得速度v0开始到绳子被拉断的过程中整个系统损失的机械能7.在一次投掷手榴弹的演习中，某个士兵在战壕里将一颗质量m0.25 kg的手榴弹从水平地面朝目标方向斜向上抛出，当手榴弹上升到最大高度h5 m时速度为10 m/s

6、，且恰好爆炸成前后两块弹片，其中质量m10.1 kg的一块弹片在爆炸后做自由落体运动已知手榴弹内部火药的质量m0.05 kg，且爆炸瞬间火药充分燃烧，重力加速度g取10 m/s2，火药爆炸后生成气体的动量不计，空气阻力不计，求：(1)士兵投掷手榴弹的初速度v0；(2)爆炸中火药燃烧对两弹片做的功W及两块弹片落地点间的距离x.8有人对鞭炮中炸药爆炸的威力产生了浓厚的兴趣，他设计如下实验，在一光滑水平面上放置两个可视为质点的紧挨着的A、B两个物体，它们的质量分别为m11 kg、m23 kg，在它们之间放少量炸药，水平面左方有一弹性的挡板，水平面右方接一光滑的eq f(1,4)竖直圆轨道开始A、B两

7、物体静止，点燃炸药让其爆炸，物体A向左运动与挡板碰后原速返回，在水平面上追上物体B并与其碰撞后粘在一起，最后恰能到达圆弧最高点，已知圆弧的半径为R0.2 m，g取10 m/s2.求：(1)求AB粘在一起时的速度；(2)炸药爆炸时对A、B两物体所做的功9.如图所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，AB段是半径R0.8 m的eq f(1,4)圆弧，B在圆心O的正下方，BC段水平，AB段与BC段平滑连接球2、球3分别放在BC轨道上，质量m10.4 kg的球1从A点由静止释放，球1进入水平轨道后与球2发生弹性正碰，球2再与球3发生弹性正碰，g10 m/s2.(1)求球1到达B点时对轨道的压力大小

8、；(2)若球2的质量m20.1 kg，求球1与球2碰撞后球2的速度大小；(3)若球3的质量m30.1 kg，为使球3获得最大的动能，球2的质量应为多少10如图所示，三个直径相同的小球静止在足够长的光滑水平面上，A、C两球的质量均为m，B球的质量为km(k1)给A球一个水平向右的初速度v0，B球先与A球发生弹性正碰，再与C球发生弹性正碰求系数k的值为多大时，B与C碰后瞬间B球的速度最大？11竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块B静止于水平轨道的最左端，如图(a)所示t0时刻，小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短)；当A返

9、回到倾斜轨道上的P点(图中未标出)时，速度减为0，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止物块A运动的vt图像如图(b)所示，图中的v1和t1均为未知量已知A的质量为m，初始时A与B的高度差为H，重力加速度大小为g，不计空气阻力(1)求物块B的质量；(2)在图(b)所描述的整个运动过程中，求物块A克服摩擦力所做的功；(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等在物块B停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然后将A从P点释放，一段时间后A刚好能与B再次碰上求改变前后动摩擦因数的比值12静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为mA1.0 kg，mB4.0 kg；两者之间有一被压缩的微型弹

10、簧，A与其右侧的竖直墙壁距离l1.0 m，如图所示某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为Ek10.0 J释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动A、B与地面之间的动摩擦因数均为0.20.重力加速度取g10 m/s2.A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；(2)物块A、B中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与B之间的距离是多少？(3)A和B都停止后，A与B之间的距离是多少？答案：1. (1) 2 m/s2(2) 0.4 J2 (1) 0.8 m/s(2) 0.24 s(3) 0.096 m(4) 5 m/s3.

11、(1)B平抛运动过程竖直方向有2Req f(1,2)gt2，水平方向：2Rvct，解得：vceq r(gR)(2)B从b到c，由机械能守恒定律得eq f(1,2)mveq oal(2,b)2mgReq f(1,2)mveq oal(2,c) 解得：vbeq r(5gR)(3)设完全弹开后，A的速度为va，弹簧恢复原长过程中A与B组成系统动量守恒2mvamvb0解得：vaeq f(1,2)vbeq f(r(5gR),2)由能量守恒定律，得弹簧弹性势能：Epeq f(1,2)2mveq oal(2,a)eq f(1,2)mveq oal(2,b) 解得：Ep3.75mgR4 (1)对物块a，由动能

12、定理得mgLeq f(1,2)mveq oal(2,1)eq f(1,2)mveq oal(2,0)代入数据解得a与b碰前a的速度v12 m/sa、b碰撞过程系统动量守恒，以a的初速度方向为正方向由动量守恒定律得：mv12mv2代入数据解得v21 m/s(2)当弹簧恢复到原长时两物块分离，物块a以v21 m/s的速度在小车上向左滑动，当与小车同速时，以向左为正方向由动量守恒定律得mv2(m0m)v3代入数据解得v30.25 m/s对小车，由动能定理得mgseq f(1,2)m0veq oal(2,3)代入数据解得，同速时小车B端到挡板的距离seq f(1,32) m(3)由能量守恒得mgxeq

13、 f(1,2)mveq oal(2,2)eq f(1,2)(m0m)veq oal(2,3)解得物块a与车相对静止时与O点的距离：x0.125 m5. (1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有：heq f(1,2)gt2解得：t0.6 s(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为v0，有v0gt6 m/s细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，总动量守恒：mBv0(mAmB)v绳子绷直瞬间，A、B系统获得的速度：v2 m/s之后A做匀减速运动，所以细绳绷直瞬间的速度v即为最大速度，A的最大速度为2 m/s(3)细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速

14、度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有：eq f(1,2)(mAmB)v2mBgHmAgH解得初始时B离地面的高度H0.6 m6 (1)从C获得速度v0到绳子刚好伸直的过程中，根据动量定理得：mgteq f(1,4)mv0mv0解得：teq f(3v0,4g)(2)设绳子刚伸直时B的速度为vB，对B、C组成的系统，由动量守恒定律得：mv0meq f(1,4)v03mvB解得：vBeq f(1,4)v0绳子被拉断的过程中，A、B组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得：3mvB2mvA3meq f(3,16)v0解得：vAeq f(3,32)v0整个过程中，根据能量守恒定律得：E损eq

15、f(1,2)mveq oal(2,0)eq f(1,2)2mveq oal(2,A)eq f(1,2)3meq blc(rc)(avs4alco1(f(3,16)v0)eq sup12(2)eq f(1,2)meq blc(rc)(avs4alco1(f(1,4)v0)eq sup12(2)eq f(417,1 024)mveq oal(2,0)7. (1)手榴弹上升到最大高度h5 m时速度为10 m/s，则有：v010 m/s，veq oal(2,y)2gh，veq r(veq oal(2,0)veq oal(2,y)解得v10eq r(2) m/s(2)弹片在爆炸后瞬间的速率为零，另一块弹

16、片的质量为m2mm1m0.1 kg设其爆炸后瞬间的速率为v2，由动量守恒定律得：m2v2mv0解得v225 m/s设爆炸中火药燃烧对两弹片做的功为W，则根据动能定理有：eq f(1,2)mveq oal(2,0)Weq f(1,2)m2veq oal(2,2)解得W18.75 J质量m10.1 kg的一块弹片在爆炸后做自由落体运动、质量为m2的弹片做平抛运动，则两块弹片落地点间的距离为xv2eq r(f(2h,g)25 m8 (1)炸药爆炸后，设A的速度大小为v1，B的速度大小为v2.动量守恒定律得m1v1m2v20A物与挡板碰后追上B物，碰后两物共同速度设为v，取向右为正方向，由动量守恒定律

17、得m1v1m2v2(m1m2)v两物上升到圆弧的最高点时速度为0，两物体的动能转化为重力势能，由机械能守恒定律eq f(1,2)(m1m2)v2(m1m2)gR炸药爆炸时对A、B两物体所做的功Weq f(1,2)m1veq oal(2,1)eq f(1,2)m2veq oal(2,2)联立解得AB粘在一起时的速度v2 m/s，W10.7 J9. (1)对球1从A到B应用动能定理：m1gReq f(1,2)m1veq oal(2,0)在B点对球1应用牛顿第二定律：FNm1gm1eq f(veq oal(2,0),R)联立解得：v04 m/s、FN12 N由牛顿第三定律FNFN12 N(2)球1、

18、球2的碰撞，根据动量守恒定律有：m1v0m1v1m2v2由机械能守恒得：eq f(1,2)m1veq oal(2,0)eq f(1,2)m1veq oal(2,1)eq f(1,2)m2veq oal(2,2)解得：v2eq f(2m1,m1m2)v06.4 m/s(3)同理，球2、3碰撞后：v3eq f(2m2,m2m3)v2则v3eq f(2m2,m2m3)eq f(2m1,m1m2)v0代入数据：v3eq f(1.6,m2f(0.04,m2)0.5)v0由数学知识，当m2eq f(0.04,m2)时，m2eq f(0.04,m2)0.5最小，v3最大所以meq oal(2,2)0.04，m20.2 kg10 设A、B发生弹性碰撞后的速度分别vA、vB1，则mv0mvAkmvB1eq f(1,2)mveq oal(2,0)eq f(1,2)mveq