【模型与方法】2025届高考物理二轮复习热点题型归类选择4 能量守恒与动量守恒观念综合应用（原卷版）

选择4能量守恒与动量守恒观念综合应用考点内容考情分析考向一功和功率冲量与动量考察功能关系的理解及应用、机械能守恒的判断及应用考察功能关系变化及动力学与能量图像的理解考察关物体机械能守恒、传送带及板块模型以及碰撞过程的能量问题考向二碰撞模型及变形应用考向三传送带木板-滑块模型考向四弹簧类问题1.思想方法力学三大观点对应规律表达式选用原则动力学观点牛顿第二定律F合=ma物体做匀变速直线运动，涉及运动细节匀变速直线运动规律(1)速度公式：v＝v0＋at.(2)位移公式：x＝v0t＋eq\f(1,2)at2.(3)位移速度关系式：v2－veq\o\al(2,0)＝2ax.能量观点动能定理W合==△Ek涉及做功与能量转换机械能守恒定律Ek1+Ep1=Ek₂+Ep2功能关系WG=—ΔEp等能量守恒定律E₁=E₂动量观点动量定理I合=p'—p只涉及初末速度、力、时间而不涉及位移、功动量守恒定律p₁+p₂=p₁'+p₂'只涉及初末速度而不涉及力、时间2.模型建构一、轻绳相连的系统机械能守恒模型①注意两个物体的质量不一定相等；注意多段运动②注意两物体运动位移和高度不一定相等③注意两物体速度大小不一定相等，可能需要分解速度④注意最大速度和最大加速度区别①b落地前，a机械能增加、b减小，系统机械能守恒；②b落地后若不反弹，绳松，a机械能守恒；二、轻杆相连的系统机械能守恒模型类型类型一：绕杆上某固定点转动类型二：无固定点，沿光滑接触面滑动图示三、轻弹簧问题轻弹簧模型①同一根弹簧弹性势能大小取决于弹簧形变量的大小，在弹簧弹性限度内，形变量相等，弹性势能相等②由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统，当弹簧形变量最大时，弹簧两端连接的物体具有相同的速度：弹簧处于自然长度时，弹簧弹性势能最小(为零)四、类碰撞问题情境类比“碰撞”满足规律初态末态相距最近时完全非弹性碰撞动量守恒，动能损失最多再次恢复原长时弹性碰撞动量守恒，动能无损失共速时完全非弹性碰撞动量守恒，动能损失最多滑离时非弹性碰撞动量守恒，部分动能转化为内能到达最高点时完全非弹性碰撞动量守恒，动能损失最多再次回到地面时弹性碰撞动量守恒，动能无损失五、弹性碰撞v1v2v1ˊv2ˊm1m2发生弹性碰撞的两个物体碰撞前后动量守恒，动能守恒，若两物体质量分别为m1和m2，碰前速度为v1，v2，碰后速度分别为v1ˊ，v2ˊ，则有：

m1v1+m2v1v2v1ˊv2ˊm1m2m1v12+m2v22=m1v1ˊ2+m2v2ˊ2(2)

联立（1）、（2）解得：v1ˊ=，v2ˊ=.特殊情况：若m1=m2，v1ˊ=v2，v2ˊ=v1.六、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞模型1.非弹性碰撞介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间的碰撞。动量守恒，碰撞系统动能损失。根据动量守恒定律可得：m1v1+m2v2=m1v1ˊ+m2v2ˊ(1)损失动能ΔEk，根据机械能守恒定律可得：½m1v12+½m2v22=m1v1ˊ2+m2v2ˊ2+ΔEk.(2)2．完全非弹性碰撞v1v1v2v共m1m2m1v1+m2v2=(m1+m2)v共（1）完全非弹性碰撞系统损失的动能最多，损失动能：ΔEk=½m1v12+½m2v22-½(m1+m2)v共2.（2）联立（1）、（2）解得：v共=；ΔEk=考向一功和功率冲量与动量（2024•常州三模）如图所示，倾角为θ＝37°的斜面固定在水平桌面上，用平行斜面向上的推力F1将位于斜面底端的滑块推到斜面顶端，推力F1做的功至少为W0。已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，若用水平向左的推力F2将物块推到顶端，推力F2做的功至少为（）A．1.2W0 B．1.4W0 C．1.6W0 D．1.8W0（多选）（2024•黑龙江三模）如图所示，光滑水平面上放有质量为M＝2kg的足够长的木板P，通过水平轻弹簧与竖直墙壁相连的质量为m＝1kg的物块Q叠放在P上。初始时刻，系统静止，弹簧处于原长，现用一水平向右、大小为F＝9N的拉力作用在P上。已知P、Q间的动摩擦因数μ＝0.2，弹簧的劲度系数k＝100N/m，重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（）A．Q受到的摩擦力逐渐变大 B．Q速度最大时，向右运动的距离为2cm C．P做加速度减小的加速运动 D．摩擦力对Q先做正功后做负功（2024•朝阳区校级模拟）如图，一物块以初速度v0从O点沿斜面向上运动，同时从O点斜向上以相同速度大小抛出一个小球，物块和小球的质量相等，它们在斜面上的P点相遇，不计空气阻力。下列说法正确的是（）A．小球和物块加速度相等 B．小球运动到最高点时离斜面最远 C．在P点时，小球的动能大于物块的动能 D．小球和物块从O点到P点过程中合外力的功率相等（2024•西安模拟）如图所示，将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时，将另一小球b从距地面h处由静止释放，a、b的质量相等，两球恰在0.5h处相遇（不计空气阻力）。则两球运动过程中（）A．小球a超重，小球b失重 B．相遇时两球速度差的大小为v0 C．从开始到相遇重力对a、b的冲量不相同 D．相遇后的任意时刻，重力对球a做功功率等于重力对球b做功功率（2024•湖北二模）如图所示，水平面上固定一半圆形凹槽，凹槽的质量为M，半圆弧的圆心为O点，最低点为A点，半径为R。现将一质量为m的光滑小球从圆弧上的D点释放，已知OD与OA的夹角为θ（θ＜5°），重力加速度为g，小球大小可以忽略不计。从D点第一次运动到A点的过程中，小球对凹槽的弹力的冲量大小为（）A．mπB．MπC．mπD．M考向二碰撞模型及变形应用（2024•清江浦区模拟）如图所示，动摩擦因数为0.4的水平轨道ab与光滑的圆弧轨道bc在b点平滑连接，ab＝2m，圆弧轨道半径R＝40m，圆心为O，∠bOc＝30°，g＝10m/s2，质量m1＝1kg的小物块P（可视为质点）静止在水平轨道上的a点，质量为m2＝3kg的小物块Q静止在水平轨道的b点。现给小物块P一个水平向右的瞬时冲量I＝5N•s，已知P、Q碰撞后P以1.5m/s反弹，则Q物体从开始运动到最终停止所需要的总时间以及PQ系统因摩擦在整个过程中损耗的能量分别为（）A．12s6.25J B．6.78s12J C．6.66s12.5J D．12.56s12.5J（多选）（2024•吉林一模）碰碰车深受青少年的喜爱，因此大多数游乐场都设置了碰碰车，如图所示为两游客分别驾驶碰碰车进行游戏。在某次碰撞时，红车静止在水平面上，黄车以恒定的速度与红车发生正撞；已知黄车和红车连同游客的质量分别为m1、m2，碰后两车的速度大小分别为v1、v2，假设碰撞的过程没有机械能损失。则下列说法正确的是（）A．若碰后两车的运动方向相同，则一定有m1＞m2 B．若碰后黄车反向运动，则碰撞前后黄车的速度大小之比可能为5：6 C．若碰后黄车反向运动且速度大于红车，则一定有m2＞3m1 D．碰后红车的速度与碰前黄车的速度大小之比可能为3：1（2024•朝阳区一模）如图所示，光滑水平地面上的P、Q两物体质量均为m，P以速度v向右运动，Q静止且左端固定一轻弹簧。当弹簧被压缩至最短时（）A．P的动量为0 B．Q的动量达到最大值 C．P、Q系统总动量小于mv D．弹簧储存的弹性势能为1（2024•黄陂区校级一模）质量为2kg的小球b静止在光滑的水平地面上，左端连接一水平轻质弹簧，质量为2kg的另一小球a以4m/s的速度向b运动，从小球a接触弹簧到压缩到最短所经历的时间为π20s，已知此弹簧的压缩量x与弹性势能Ep的关系为A．π+210m，π−210m B．3π+310C．π+410m，π−410m D．3π+110（2024•乐清市校级三模）（机械振动）质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为x0，如图所示，一物块从钢板正上方距离为3x0的A处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为m，弹簧的弹性势能Ep=12kx2，简谐运动的周期T＝2A．碰后物块与钢板一起做简谐运动，振幅A＝x0 B．物块与钢板在返回O点前已经分离 C．碰撞刚结束至两者第一次运动到最低点所经历的时间t=2πD．运动过程中弹簧的最大弹性势能E考向三传送带木板-滑块模型（2024•青秀区校级模拟）如图甲所示，足够长的水平传送带以恒定速率v＝2m/s逆时针转动，一质量为m＝1kg的小物块从传送带的左端以向右的速度v0滑上传送带。小物块在传送带上运动时，小物块的动能Ek与小物块的位移x关系图像如图乙所示，图中：x0＝2m，已知传送带与小物块之间动摩擦因数不变，重力加速度g＝10m/s2，则（）A．从小物块开始滑动到与传送带达到共同速度所需时间为2s B．小物块与传送带之间的动摩擦因数为0.1 C．整个过程中物块与传送带间产生的热量为18J D．由于小物块的出现导致传送带电动机多消耗的电能为18J（多选）（2024•青羊区校级模拟）如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速度顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙面连接，另一端与工件不拴接。工件将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，工件向右运动受到的摩擦力Ff随位移x变化的关系如图乙所示，x0、Ff0为已知量，则下列说法正确的是（工件与传送带间的动摩擦因数处处相等）（）A．工件在传送带上先做加速运动，后做减速运动 B．工件向右运动2x0后与弹簧分离 C．弹簧的劲度系数为Ff0D．整个运动过程中摩擦力对工件做功为0.75Ff0x0（多选）（2024•长安区校级模拟）如图所示，水平地面上有足够长平板车M，车上最右端放一物块m＝0.9kg，开始时M、m均静止。t＝0时，车在外力作用下开始沿水平面向右运动，其v﹣t图像如图所示，已知物块与平板车间的动摩擦因数为0.2，0～4s内物块m始终没有滑出小车，取g＝10m/s2。下列说法正确的是（）A．0～4s内，物块m的加速度一直保持不变 B．要使物块m不会从车的左端滑出小车，小车的长度至少163C．0～4s内，m与M间因相对滑动产生的内能为12.8J D．0～4s内，m、M相对地面的位移大小之比为7：9（多选）（2022•福建模拟）如图所示，一倾角为θ＝37°的足够长斜面体固定在水平地面上，质量为M＝2kg的长木板B沿着斜面以速度v0＝9m/s匀速下滑，现把质量为m＝1kg的铁块A轻轻放在长木板B的左端，铁块最终恰好没有从长木板上滑下。已知A与B之间、B与斜面之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则下列判断正确的是（）A．动摩擦因数μ＝0.5 B．铁块A和长木板B共速后的速度大小为6m/s C．长木板的长度为2.25m D．从铁块放上到铁块和长木板共速的过程中，铁块A和长木板B减少的机械能等于A、B之间摩擦产生的热量考向四弹簧类问题（2024•浙江模拟）如图，在一水平地面上有一轨道，其内部有一质量不计的轻弹簧，弹簧劲度系数为k。其正上方有一质量为m的小球由静止释放，恰好可进入管道内部。若忽略空气阻力与摩擦力，则下列说法正确的是（）A．小球运动过程中，其机械能守恒 B．小球最大速度2gℎ+mC．小球下落最大距离mg+(mg)D．小球最大加速度mg+（2024•市中区校级模拟）如图甲所示，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x，撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a﹣t图像如图乙所示，S1表示0到t1时间内a﹣t图线与坐标轴所围面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a﹣t图线与坐标轴所围面积大小，A在t1时刻的速度v0。下列说法正确的是（）A．0到t1时间内，墙对A、B系统的冲量等于mAv0 B．mA＜mB C．t2时刻弹簧的形变量最大且vB＞vA D．t1时刻运动后，弹簧的最大形变量等于x（多选）（2024•郑州模拟）如图所示，固定斜面的倾角θ＝30°，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮左侧绳子与斜面平行，A的质量是B的质量2倍，初始时物体A到C点的距离L＝1m，现给A、B一初速度v0＝3m/s，使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A向下运动刚到C点时的速度大小v＝2m/s，物体A将弹簧压缩到最短后，物体A又恰好能弹回到C点。已知弹簧的最大弹性势能为6J，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力，整个过程中轻绳始终处于伸直状态。则（）A．物体A与斜面之间的动摩擦因数μ=3B．物体A向下运动到C点的过程中，A的重力势能转化为B的重力势能 C．弹簧的最大压缩量x＝0.4m D．B的质量为2kg（2024•道里区校级一模）轻质弹簧上端悬挂于天花板上，下端与质量为M的木板相连，木板静止时位于图中Ⅰ位置。O点为弹簧原长时下端点的位置，质量为m的圆环形物块套在弹簧上（不与弹簧接触），现将m从O点正上方的Ⅱ位置自由释放，物块m与木板瞬时相碰后一起运动，物块m在P点达到最大速度，且M恰好能回到O点。若将m从比Ⅱ位置高的Q点自由