89动量和能量综合问题（原卷版）-2024高考一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲第8章动量守恒定律第8.9讲动量和能量综合问题【知识点精讲】解决动力学问题的三把金钥匙【方法归纳】力学规律的优选策略。(1)牛顿第二运动定律揭示了力的瞬时效应，在研究某一物体受力的瞬时作用与物体运动的关系时，或者物体受到恒力作用，且又直接涉及到问题运动过程中的加速度问题，应该利用牛顿第二定律和运动学规律解决。.(2)动量定理反映了力对时间的累积效应。研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时,如果涉及时间的问题，或作用时间极短的冲击作用，一般用动量定理分析解答。.（3）动能定理反映了力对空间的累积效应。研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时,如果涉及位移且不涉及加速度的问题，一般运或动能定理去解决问题.(4)如果系统中物体只有重力做功和弹簧弹力做功，而又不涉及加速度和时间，此类问题优先考虑采用机械能守恒定律求解。(5)若研究的对象为一物体系统,且它们之间有相互作用,一般用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决问题,但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件.（6）在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律,则系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量,即转变为系统内能的量.（7）在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时,必须注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转换.这类问题由于作用时间都极短,因此用动量守恒定律去解决.【最新高考题精练】1．（11分）（2023年1月浙江选考·18）一游戏装置竖直截面如图所示，该装置由固定在水平地面上倾角的直轨道、螺旋圆形轨道，倾角的直轨道、水平直轨道组成，除段外各段轨道均光滑，且各处平滑连接．螺旋圆形轨道与轨道、相切于处．凹槽底面水平光滑，上面放有一无动力摆渡车，并紧靠在竖直侧壁处，摆渡车:上表面与直轨道下、平台位于同一水平面．已知螺旋圆形轨道半径，B点高度为，长度，长度，摆渡车长度、质量．将一质量也为m的滑块从倾斜轨道上高度处静止释放，滑块在段运动时的阻力为其重力的0.2倍．（摆渡车碰到竖直侧壁立即静止，滑块视为质点，不计空气阻力，，）（1）求滑块过C点的速度大小和轨道对滑块的作用力大小；（2）摆渡车碰到前，滑块恰好不脱离摆渡车，求滑块与摆渡车之间的动摩擦因数；（3）在（2）的条件下，求滑块从G到J所用的时间t．2.（2022·全国理综乙卷·25）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，时与弹簧接触，到时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的图像如图（b）所示。已知从到时间内，物块A运动的距离为。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B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，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。3．（2022新高考海南卷）有一个角度可变的轨道，当倾角为30度时，滑块A恰好匀速下滑，现将倾角调为60度，从高为h的地方从静止下滑，过一段时间无碰撞地进入光滑水平面，与系在轻绳下端的小球B发生弹性正碰，B被一根绳子悬挂，与水平面接触但不挤压，碰后B恰好能做完整的圆周运动，已知滑块A和小球B质量相等，求：①A与轨道间的动摩擦因数②A与B刚碰完B的速度③绳子的长度L4.（2021新高考湖南卷）如图（a），质量分别为、的、两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力作用在上，系统静止在光滑水平面上（靠墙面），此时弹簧形变量为。撤去外力并开始计时，、两物体运动的图像如图（b）所示，表示0到时间内的图线与坐标轴所围面积大小，、分别表示到时间内、的图线与坐标轴所围面积大小。在时刻的速度为。下列说法正确的是（）A.0到时间内，墙对的冲量等于B.C.运动后，弹簧的最大形变量等于D.【最新模拟题精练】1.(2023湖南怀化名校联考)如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，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，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，已知m1=1kg，下列说法正确的是（）A.物块B的质量为2kgB.弹簧的最大弹性势能为1.5JC.弹簧第一次恢复原长时物块B的速度大小为2m/sD.从开始到弹簧第一次恢复原长过程中弹簧对物块A的冲量大小为2.（2023河北唐山三模）在生产生活中，经常采用轨道约束的方式改变物体的运动方向。如图所示，光滑水平地面上停放着一辆小车，小车上固定着两端开口的光滑细管，细管由水平、弯曲和竖直三部分组成，各部分之间平滑连接，竖直管的上端到小车上表面的高度为。一小球以初速度水平向右射入细管，小球的质量与小车的质量（包含细管）相等，小球可视为质点，忽略一切阻力作用。下列说法正确的是（）A.小球在细管中运动时，小球和小车（包含细管）组成的系统动量守恒B.小球在细管的竖直部分运动时只受重力作用C.当小球初速度时，将会从细管的竖直部分冲出D.若小球从细管的竖直部分冲出，冲出后一定会落回到细管中3．（2023湖南名校质检）如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为m的小球B通过轻弹簧拴接并处于静止状态，弹簧处于原长；质量为m的小球C以初速度v0沿A、B连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板（图中未画出），当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走。不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是（）A． B． C． D．4.（2023江苏南京市中华中学一模）如图甲所示，物块A、B的质量分别为2kg、3kg，用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁接触但不黏连。物块C从t＝0时以一定速度向右运动，在t＝4s时与物块A相碰，并立即与物块A粘在一起不再分开，物块C的v－t图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A.物块C的质量为2kgB.物块B离开墙壁前，弹簧的最大弹性势能为40.5JC.4s到12s的时间内，弹簧对物块A的冲量大小为D.物块B离开墙壁后的最大速度为3m/s5.（2022安徽淮安模拟）图甲所示，质量分别为和的两物体用轻弹簧连接置于光滑水平面，初始时两物体被锁定，弹簧处于压缩状态。时刻将B物体解除锁定，时刻解除A物体的锁定，此时B物体的速度为，AB两物体运动的图像如图乙所示，其中和分别表示时间和时间内B物体的图像与坐标轴所围面积的大小，则下列说法正确的是（）A.B.C.时刻，弹簧伸长量最大D.时间内，弹簧对A物体的冲量大小为6.（2023天津12区重点中学第二次联考）（本小题14分）在一水平的长直轨道上，放着两块完全相同的质量为m的长方形木块，依次编号为木块1和木块2，如图所示。在木块1左边放一质量为M=2m的大木块，大木块与木块1之间的距离与1、2两木块间的距离相同，均为L。现在所有木块都静止的情况下，将一沿轨道方向的恒力F=F0一直作用在大木块上，使其先与木块1发生碰撞，碰后与木块1结合为一体再与木块2发生碰撞，碰后又结合为一体且恰能一起匀速运动，设每次碰撞时间极短，三个木块均可视为质点，且与轨道间的动摩擦因数相同。已知重力加速度为(1)求木块与水平轨道间的动摩擦因数。(2)求三个木块一起匀速运动时的速度大小和在两次碰撞中损失的总机械能。(3)若改变恒力F的大小，使大木块与木块1发生碰撞后结合为一体，但1、2两木块间不发生碰撞，则沿轨道方向的恒力F要满足什么条件？

7.（2023浙江萧山名校联考）如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间。A的质量为m，B、C的质量都为2m，三者都处于静止状态，现使B以某一速度向右运动，B与A发生弹性碰撞，之后A与C发生完全非弹性碰撞，求：（1）物体A、B、C最终速度大小各是多少：（2）整个碰撞过程损失的机械能。8．（2023四川遂宁三诊）研究表明，两块足够大的、正对的平行板电容器之间的静电力只与两板带电量有关，与两板间距无关。如图1所示，A板固定在绝缘的地面上，与之正对的B板通过两根完全相同的轻质绝缘弹簧相连，两弹簧对称且竖直。已知B板质量为m，两弹簧原长为L，A、B板不带电时两弹簧长度为，A、B板带等量异种电荷时两弹簧长度变为。如图2所示，在B板正中上方高为h(h=L)处静止释放一绝缘物块C，C的质量也为m，C下落后与B碰