2025届高考物理一轮复习课件-第七章-阶段复习(三)-能量和动量

能量和动量阶段复习(三)(2023·江苏南通市海安高级中学检测)如图所示，小明和滑块P均静止在光滑水平平台上，某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后，滑块P恰好在B点无碰撞滑入半径R1＝3m的光滑圆弧轨道BC，然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD，与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰，碰后滑块Q冲上静止在水平面上半径为R2＝0.3m的四分之一光滑圆弧槽S，圆弧槽与水平面相切于E点，最高点为G。已知滑块P的质量m1＝30kg，滑块Q的质量m2＝60kg，圆弧槽S的质量m3＝90kg，A、B两点的高度差h＝0.8m，光滑圆弧轨道BC对应的圆心角53°，LCE＝1.3m，滑块P与CE部分间的动摩擦因数μ＝0.5，E点右侧水平面足够长且光滑，将滑块P和Q看作质点，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：(1)滑块P被推出时的速度大小v0；答案3m/s设滑块P在B点的速度为vB，其竖直分速度为vBy，联立①②式代入数据解得v0＝3m/s ③(2)滑块P和Q相碰后Q的速度vQ；答案4m/s，方向水平向右滑块P从A点到E点，设到E点的速度为vP1，代入数据解得vP1＝6m/s ⑤滑块P、Q碰后，设P的速度为vP2，根据动量守恒定律及能量守恒定律有m1vP1＝m1vP2＋m2vQ

⑥联立⑤⑥⑦式代入数据得vQ＝4m/s，方向水平向右⑧(3)滑块Q冲上圆弧槽S后能从圆弧槽S最高点G冲出的最大高度hm。答案0.18m滑块Q从E点冲上圆弧槽S，对Q与S组成的系统，水平方向根据动量守恒定律有m2vQ＝(m2＋m3)vS ⑨根据能量守恒定律有联立⑧⑨⑩式代入数据得hm＝0.18m。关键表述关键表述解读滑块P恰好在B点无碰撞滑入光滑圆弧轨道BC滑块P做平抛运动到达B点速度方向恰好与圆弧相切与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰；滑块P与CE部分间的动摩擦因数μ＝0.5先求出碰撞前滑块P的速度，利用弹性正碰规律求出滑块P和Q相碰后Q的速度大小vQ四分之一光滑圆弧槽S，滑块Q冲上圆弧槽S后能从圆弧槽S最高点G冲出的最大高度hm属于滑块与曲面模型，滑块在最大高度处时二者速度相同，利用动量守恒观点和能量观点求出阶段复习练1.(2024·江苏扬州市期中)如图所示，质量为m的汽车以恒定的速率v通过路面abc，其中ab段为斜坡，bc段水平，重力加速度为g，汽车A.在ab段，克服重力做功的功率为mgvB.在ab段，发动机输出功率等于克服重

力做功的功率C.在bc段，发动机输出功率等于克服阻力做功的功率D.发动机输出功率保持不变12345678√910设ab段与水平方向夹角为θ，克服重力做功的功率为PG＝mgvsinθ，故A错误；在ab段，对汽车受力分析，有F牵＝Ff＋mgsinθ，依题意，汽车以恒定的速率行驶，可知发动机输出功率等于克服重力和阻力做功的总功率，故B错误；同理，在bc段，有F牵′＝Ff′，则发动机输出功率等于克服阻力做功的功率，故C正确；根据

P＝Fv，可知发动机输出功率在不同路段，会有所变化，不能保持不变，故D错误。123456789102.(2024·江苏镇江市期中)如图所示，一质量为M的内表面粗糙的半圆轨道静止在水平地面上，质量为m的小球(可视为质点)从A点正上方由静止释放，小球从A点进入半圆轨道经过最低点B后又从C点冲出，整个过程半圆轨道始终保持静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是A.小球经过B点时的速率最大B.小球经过C点时，半圆轨道对地面的压力小于MgC.小球从A到B的运动时间等于从B到C的运动时间D.小球经过B点时，半圆轨道对地面的压力等于(M＋m)g12345678√910由于小球在半圆轨道受到摩擦力的作用，小球经过B点时，重力沿切线方向的分力为0，可知小球在B点前已经做减速运动，所以小球经过B点时的速率不是最大，故A错误；小球经过C点时，受到的摩擦力向下，则小球对半圆轨道的摩擦力向上，以半圆轨道为研究对象，竖直方向根据受力平衡，可得FN地＝Mg－Ff<Mg，根据牛顿第三定律可知，半圆轨道对地面的压力小于Mg，故B正确；12345678910由于小球在半圆轨道运动过程需要克服摩擦力做功，小球的机械能逐渐减小，根据对称性可知，小球经过半圆轨道左右两边等高两点时，都是左边速度大于右边速度，所以小球从A到B的平均速率大于从B到C的平均速率，则小球从A到B的运动时间小于从B到C的运动时间，故C错误；小球经过B点时，小球的加速度方向向上，处于超重状态，所以小球对半圆轨道的压力大于mg，则半圆轨道对地面的压力大于(M＋m)g，故D错误。123456789103.(2023·江苏徐州市三模)如图所示，某同学将两相同羽毛球A、B从同一高度处以相同速率v0水平打出。运动过程中羽毛球仅受到重力及恒定的水平风力作用，逆风时，球A落至地面上的P处，顺风时，球B落至地面上的Q处。则A.A球飞行时间比B球长B.两球落地时速度大小相同C.两球飞行过程中合外力的冲量相同D.两球落地时重力的功率不同12345678√910A、B两球竖直方向均做自由落体运动，由h＝

可知，两球飞行时间相等，故A错误；A球水平方向做匀减速直线运动，则vAx＝v0－at，B球水平方向做匀加速直线运动，则vBx＝v0＋at，两球飞行时间相等，所以落地时两球竖直方向速度相等，但A球水平速度小于B球水平速度，落地速度大小为v＝

，所以A球落地时的速度小于B球的落地速度，故B错误；12345678910两球合外力的冲量为I＝F合t，由于两球受到相同的重力和恒定的风力，所以两球的合外力相同，飞行时间相等，所以两球飞行过程中合外力的冲量相同，故C正确；落地时重力的功率为P＝mgvy＝mg·gt＝mg2t，由此可知，两球落地时重力的功率相同，故D错误。123456789104.(2024·江苏无锡市调研)杂技演员表演“胸口碎大石”时，当大石获得的速度较小时，下面的人感受到的震动就会较小，人的安全性就较强。若大石块的质量是铁锤的100倍，则撞击后大石块的速度可能为铁锤碰撞前速度的√12345678910123456789105.(2024·江苏淮安市五校联盟联考)竖直放置的轻弹簧下端固定在地上，上端与钢板连接，钢板处于静止状态，如图所示。一物块从钢板正上方0.2m处的P点自由落下，打在钢板上(碰撞时间极短)并与钢板一起向下运动0.1m后到达最低点Q。已知物块和钢板的质量都为1kg，重力加速度大小为g＝10m/s2，下列说法正确的是A.物块与钢板碰后一起向下做减速运动B.物块与钢板碰后一起运动的加速度一直增大C.从P到Q的过程中，弹簧弹性势能的增加量为3JD.从P到Q的过程中，物块、钢板、弹簧组成的系统机械能守恒√12345678910物块与钢板碰后一起向下运动过程中，开始物块与钢板的合重力大于弹簧的弹力，合重力与弹力的合力方向向下，由牛顿第二定律可知，产生的加速度向下，物块与钢板一起向下做加速运动，随着向下运动位移增大，弹簧的弹力增大，其合力减小，加速度减小；当弹簧的弹力大小等于合重力时，其合力是零，加速度是零，继续向下运动，弹力大于合重力，其合力向上，加速度向上，物块与钢板做减速运动，弹力继续增大，加速度继续增大，后到达最低点Q，加速度最大，可知物块与钢板碰后一起先向下加速，后减速，则运动的加速度先向下减小后反向增大，A、B错误；12345678910物块与钢板碰撞前，物块从P点开始做自由落体运动，下落到钢板时的速度大小由速度位移关系公式，可知v0＝

＝2m/s，物块与钢板碰撞过程中，因碰撞时间极短，内力远大于合外力，则有物块与钢板组成的系统动量守恒，设物块与钢板碰撞后的共同速度为v1，取向下为正方向，由动量守恒定律可得mv0＝2mv1，解得v1＝1m/s，物块与钢板碰撞后，物块、钢板与弹簧组成的系统机械能守恒，则有

×2mv12＋2mgx2＝ΔEp，代入数据解得弹簧弹性势能的增加量为ΔEp＝3J，C正确；12345678910物块与钢板碰撞前，物块从P点开始做自由落体运动，下落到钢板时的速度大小由速度位移关系公式，可知v0＝

＝2m/s，物块与钢板碰撞过程中，因碰撞时间极短，内力远大于合外力，则有物块与钢板组成的系统动量守恒，设物块与钢板碰撞后的共同速度为v1，取向下为正方向，由动量守恒定律可得mv0＝2mv1，解得v1＝1m/s，物块与钢板碰撞后，物块、钢板与弹簧组成的系统机械能守恒，则有

×2mv12＋2mgx2＝ΔEp，代入数据解得弹簧弹性势能的增加量为ΔEp＝3J，C正确；12345678910物块与钢板碰撞后一起运动，其碰撞是完全非弹性碰撞，碰撞过程中有机械能的减少，因此从P到Q的过程中，物块、钢板、弹簧组成的系统机械能不守恒，D错误。123456789106.(2024·江苏连云港市期中)如图所示，质量均为m的小球A、B固定在长为L的直轻杆两端，两球半径忽略不计。初始时直杆置于直角光滑槽内处于竖直状态，由于微小扰动，A球沿竖直槽向下运动，B球沿水平槽向右运动。已知sin37°＝0.6，重力加速度为g。下列说法正确的是A.滑动过程中A球机械能守恒B.滑动过程中A、B系统动量守恒C.A球刚达到水平滑槽时机械能最小D.当小球A沿槽下滑距离为0.4L时，A球的速度大小为√1234567891012345678910滑动过程中，B球机械能增加，A球机械减少，故A错误；滑动过程中A、B系统竖直方向上合外力不为0，动量不守恒，故B错误；B的动能开始是0，最终还是0，中间不为0。由系统机械能守恒可知，A球的机械能先减小后增大，则A球刚达到水平滑槽时机械能不是最小，故C错误；123456789107.如图所示，滑块以一定的初动能从斜面底端O点冲上足够长的粗糙斜面，斜面倾角为α，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ。取O点所在的水平面为参考平面，以O点为位移的起点、沿斜面向上为位移的正方向，已知μ<tanα。下列描述滑块的动能Ek、重力势能Ep、机械能E随滑块位移x变化的图像中，不可能正确的是12345678√910由动能定理可得ΔEk＝F合x，即Ek－x图像的斜率表示合外力，由题可知，上滑时，合外力为F1＝－mgsinα－μmgcosα，下滑时，合外力为F2＝－mgsinα＋μmgcosα，A可能；根据重力势能Ep＝mgxsinα，B可能；根据功能关系，上滑和下滑时均有摩擦力做负功，则机械能一直减小，且摩擦力大小不变，则上滑过程机械能随x增大均匀减小，下滑过程，机械能随x减小均匀减小，且两段过程斜率大小相同，D可能。故选C。123456789108.(2024·江苏无锡市辅仁高级中学期中)离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机，这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等。某航天器质量为M，单个离子质量为m，带电荷量q，加速电场的电压为U，高速离子形成的等效电流大小为I，根据以上信息计算该航天器发动机产生的推力为√12345678910123456789109.(2023·江苏淮安市三模)如图，光滑水平面上有一质量为m＝1kg的滑块A静止在P点，在O点有一质量为M＝2kg、长度为L＝0.6m的长木板B，其两侧有固定挡板，在长木板B上最右侧放置一质量也为M＝2kg小物块C，滑块A在外力F＝2N作用下，经过时间t＝1.5s到达O点时，在O点立即撤去外力同时与B发生碰撞。已知小物块C与长木板B间的动摩擦因数为μ＝0.1，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，g＝10m/s2，求：(1)滑块A刚到达O点时的速度；答案3m/s，方向水平向右12345678910设滑块A刚到达O点时的速度为v0，根据动量定理有Ft＝mv0解得v0＝3m/s，方向水平向右。12345678910答案2m/s，方向水平向右滑块A与长木板B碰后瞬间，设滑块和长木板的速度分别为v0′和v1，根据系统动量守恒定律和机械能守恒定律分别有mv0＝mv0′＋Mv1联立解得v0′＝－1m/s，v1＝2m/s滑块A与长木板B碰后瞬间，长木板的速度大小为2m/s，方向水平向右。(2)滑块A与长木板B碰后瞬间，长木板的速度；12345678910答案0.2m(3)物块C最终与长木板B右侧挡板的距离。12345678910长木板B和物块C组成的系统在水平方向所受合外力为零，所以动量守恒，设B、C最终达到的共同速度为v，则有Mv1＝2Mv，设C相对B滑动的路程为Δx，对B、C组成的系统根据能量守恒定律可得所以物块C最终与长木板B右侧挡板的距离为x0＝2L－Δx＝0.2m。1234567891010.(2023·江苏盐城市高级实验中学三模)如图，一小车上固定有处于竖直平面内的特殊形状的圆管，小车(含圆管)的质量M＝2kg，圆管内壁处处光滑且圆管可以忽略内径，其中AB段圆弧所对应的半径R1＝0.5m，圆心角∠AOB＝53°，B点切线方向竖直，圆管的BC段是一段四分之一圆弧，对应的半径R2＝0.35m，C点与小车表面平滑衔接，小车CD部分足够长，且CD部分与小球之间的动摩擦因数为μ1＝0.1，小车置于水平地面的光滑段。现将质量m＝2kg的小球由A点左上方某点以v0＝4m/s的初速度水平抛出，使小球刚好可以无碰撞的进入到圆管中。小球穿过圆管后，滑上CD段。当小球与小车共速时，小车也刚好运动至水平面的粗糙