天津专用2025届高考物理一轮复习考点规范练29力学三大观点的综合应用含解析新人教版

PAGEPAGE5考点规范练29力学三大观点的综合应用一、单项选择题1.(2024·四川成都期末)如图所示,质量为m0的平板小车静止在光滑的水平地面上,小车左端放一质量为m的木块,车的右端固定一个轻质弹簧,现给木块一个水平向右的瞬时冲量I,使木块m沿车上表面对右滑行,在木块与弹簧相碰后,木块在车上又沿原路返回,并且恰好能到达小车的左端而相对小车静止,则下列说法正确的是()A.木块m的运动速度最小时,系统的弹性势能最大B.木块m所受的弹力和摩擦力始终对m做负功C.平板小车m0的速度先增大后减小,木块m的运动速度先减小后增大D.由于弹簧的弹力对木块m和平板小车m0组成的系统是内力,故系统的动量和机械能均守恒2.如图所示,静止在光滑水平面上的木板A,右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连,木板质量m0=3kg。质量m=1kg的铁块B以水平速度v0=4m/s从木板的左端沿板面对右滑行,压缩弹簧后又被弹回,最终恰好停在木板的左端。在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为()A.3J B.4JC.6J D.20J3.(2024·浙江模拟)如图所示,放在光滑水平面上的劲度系数为k的弹簧一端固定,一质量为m,速度为v0的滑块将其压缩,经t时间后压缩量为x,此时速度为v;再经过极短的时间Δt,物体运动的位移为Δx,速度的改变量为Δv,物体动能的改变量为ΔE。则下列关系式不正确的是()A.v=ΔxΔt BC.kxvt=12m(v02-v2) D.kxvΔ4.(2024·山东济宁期末)如图所示,一质量为m0=3.0kg的长木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量为m=1.0kg的小木块A。给A和B以大小均为4.0m/s、方向相反的初速度,使A起先向左运动,B起先向右运动,A始终没有滑离B。在A做加速运动的时间内,B的速度大小可能是()A.1.8m/s B.2.4m/sC.2.8m/s D.3.0m/s5.(2024·安徽黄山模拟)小球A、B在光滑水平面上沿同始终线、同一方向运动,mA=1kg,mB=2kg,vA=6m/s,vB=2m/s。当小球A追上小球B并发生碰撞后,小球A、B的速度可能是()A.vA'=5m/s,vB'=2.5m/sB.vA'=2m/s,vB'=4m/sC.vA'=-4m/s,vB'=7m/sD.vA'=7m/s,vB'=1.5m/s二、多项选择题6.(2024·福建龙岩期末)如图所示,质量为m0的楔形物体静止在光滑的水平地面上,其斜面光滑且足够长,与水平方向的夹角为θ。一个质量为m的小物块从斜面底端沿斜面对上以初速度v0起先运动。当小物块沿斜面对上运动到最高点时,速度大小为v,距地面高度为h,则下列关系式正确的是()A.mv0=(m+m0)vB.mv0cosθ=(m+m0)vC.mgh=12m(v0sinθ)D.mgh+12(m+m0)v2=7.(2024·广东省七校联考)如图所示,图甲表示光滑平台上的物体A以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车上,车与水平地面间摩擦力不计;图乙为物体A与小车B的v-t图像,由此可知()A.小车上表面长度B.物体A与小车B的质量之比C.A与小车B上表面的动摩擦因数D.小车B获得的动能8.(2024·湖北名校联考)如图所示,光滑水平面上有一质量为2m、半径为R(R足够大)的14圆弧曲面C,质量为m的小球B置于其底端,另一个小球A质量为m2,小球A以v0=6m/s的速度向B运动,并与B发生弹性碰撞,不计一切摩擦,小球均视为质点,则(A.B的最大速率为4m/sB.B运动到最高点时的速率为34C.B能与A再次发生碰撞D.B不能与A再次发生碰撞三、非选择题9.两质量分别为m1和m2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示。一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h。物块从静止滑下,然后滑上劈B。求物块在B上能够达到的最大高度。10.(2024·吉林白城三校联考)如图甲所示,质量均为m=0.5kg的相同物块P和Q(可视为质点)分别静止在水平地面上A、C两点。P在按图乙所示随时间改变的水平力F作用下由静止起先向右运动,3s末撤去力F,此时P运动到B点,之后接着滑行并与Q发生弹性碰撞。已知B、C两点间的距离l=3.75m,P、Q与地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,g取10m/s2,求:甲乙(1)P到达B点时的速度大小v及其与Q碰撞前瞬间的速度大小v1;(2)Q运动的时间t。11.(2024·天津一模)光滑水平面上放着质量mA=2.5kg的物块A与质量mB=1.5kg的物块B,A与B均可视为质点,物块A、B相距l0=0.4m,A、B间系一长l=1.0m的轻质细绳,起先时A、B均处于静止状态,如图所示。现对物块B施加一个水平向右的恒力F=5N,物块B运动一段时间后,绳在短短暂间内被拉断,绳断后经时间t=0.6s,物块B的速度达到vt=3m/s。求:(1)绳拉断后瞬间的速度vB的大小;(2)绳拉断过程绳对物块B的冲量I的大小;(3)绳拉断过程绳对物块A所做的功W。

考点规范练29力学三大观点的综合应用1.C解析m向右压缩弹簧起先,做减速运动,小车做加速运动,当两者向右速度相等时,弹簧压缩至最短,弹性势能最大,然后m接着做减速运动,m0接着做加速运动,弹性势能削减,故A错误;木块m所受的摩擦力先对木块做负功,后做正功,故B错误;m向右运动到起先压缩弹簧以及弹簧复原原长的过程中,平板车的速度始终增大,弹簧复原原长后,由于m的速度小于m0的速度,m做加速运动,m0做减速运动,最终两者速度相等,可知整个过程,平板车速度先增大后减小,木块速度先减小后增大,故C正确;由于弹簧的弹力对木块m和平板小车m0组成的系统是内力,故系统的动量守恒,由于摩擦产生内能,则机械能不守恒,故D错误。2.A解析设铁块与木板共速时速度大小为v,铁块相对木板向右运动的最大距离为l,铁块与木板之间的摩擦力大小为Ff。铁块压缩弹簧使弹簧最短时,由能量守恒可得12mv02=Ffl+12(m0+m)v2+Ep。由动量守恒,得mv0=(m0+m)v。从铁块起先运动到最终停在木板左端过程,由能量关系得12mv02=2Ffl+123.C解析因为经过极短时间,可认为Δt→0,故v=ΔxΔt,故A正确;依据动量定理,有FΔt=mΔv;依据胡克定律,有F=kx,联立解得Δv=kxΔtm,故B正确;依据动能定理,对压缩的整个过程,有Fx=12m(v02-v2),依据胡克定律,有F=kx,联立解得kx2=12m(v02-v2),由于物块做变加速直线运动,所以x≠vt,故C错误;对压缩Δx过程,有-F·vΔt=12m(v-Δv)2-12mv2=4.B解析A先向左减速到零,再向右做加速运动,在此期间,B做减速运动,最终它们保持相对静止,设A减速到零时,B的速度为v1,最终它们的共同速度为v2,取水平向右为正方向,则m0v-mv=m0v1,m0v1=(m0+m)v2,可得v1=83m/s,v2=2m/s,所以在A做加速运动的时间内,B的速度大小应大于2m/s且小于85.B解析首先推断动量是否守恒,经过计算,四个选项均满意动量守恒;然后推断机械能改变,碰前系统的动能Ek=12mAvA2+12mBvB2=22J,因为动能不增加,所以碰后系统的动能Ek'=12mAvA'2+12mBvB'2≤22J,满意条件的有选项A和B,解除选项C和D。最终推断速度关系,本题中,小球A追上B发生碰撞,碰后必定有6.BD解析小物块上升到最高点时,速度与楔形物体的速度相同,二者组成的系统在水平方向上动量守恒,全过程机械能也守恒。以向右为正方向,在小物块上升过程中,由水平方向系统动量守恒得mv0cosθ=(m+m0)v,故A错误,B正确;系统机械能守恒,由机械能守恒定律得mgh+12(m+m0)v2=17.BC解析由图像可知,A滑上B后,A、B最终以共同速度v1匀速运动,因不知最终A、B间位置关系,不能确定小车上表面长度,选项A错误;由动量守恒定律得mAv0=(mA+mB)v1,解得mAmB=v1v0-v1,故可以确定物体A与小车B的质量之比,选项B正确;由题图乙知道A相对小车B的位移Δx=12v0t1,依据能量守恒定律有μmAgΔx=12mAv02-8.AD解析A与B发生弹性碰撞,取水平向右为正方向,依据动量守恒定律和机械能守恒定律得m2v0=m2vA+mvB,12·m2v02=12·m2vA2+12·mvB2,解得vA=-2m/s,vB=4m/s,故B的最大速率为4m/s,选项A正确;B冲上C并运动到最高点时二者共速,设为v,则mvB=(m+2m)v,得v=43m/s,选项B错误;从B冲上C然后又滑下的过程,设B、C分别时速度分别为vB'、vC',由水平方向动量守恒有mvB=mvB'+2mvC',由机械能守恒有12·mv9.解析依据题意可知,物块从劈A上静止滑下,到达劈A底端时,设物块的速度大小为v,A的速度大小为vA,由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh=12mv2-12m1vm1vA=mv②设物块在劈B上能够达到的最大高度为h',此时物块和劈B的共同速度大小为v',由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh'+12(m2+m)v'2=12mv2mv=(m2+m)v'④联立①②③④式解得h'=m1m答案m110.解析(1)在0~3s内,以向右为正方向,对P由动量定理有F1t1+F2t2-μmg(t1+t2)=mv-0其中F1=2N,F2=3N,t1=2s,t2=1s解得v=8m/s设P在B、C两点间滑行的加速度大小为a,由牛顿其次定律有μmg=maP在B、C两点间做匀减速直线运动,有v2-v12=解得v1=7m/s。(2)设P与Q发生弹性碰撞后瞬间的速度大小分别为v1'、v2,有mv1=mv1'+mv212mv12=碰撞后Q做匀减速直线运动,有:μmg=ma't=v解得t=3.5s。答案(1)8m/s7m/s(2)3.5s11.解析(1)绳子断之后对B探讨,对应用