高考物理第七章第3课时“三大观点”解答力学综合问题（能力课时）限时规范训练（含解析）.docx

“三大观点”解答力学综合问题基础巩固题组(20分钟，50分)1(多选)质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是()AM、m0、m速度均发生变化，分别为v1、v2、v3，而且满足(Mm0)vMv1m0v2mv3Bm0的速度不变，M和m的速度变为v1和v2，而且满足MvMv1mv2Cm0的速度不变，M和m的速度都变为v，且满足Mv(Mm)vDM、m0、m速度均发生变化，M、m0速度都变为v1，m的速度变为v2，且满足(Mm0)v(Mm0)v1mv2解析：选BC.在M与m碰撞的极短时间内，m0的速度来不及改变，故A、D均错误；M与m碰撞后可能同速，也可能碰后不同速，故B、C均正确2(多选)如图所示，水平光滑轨道宽度和轻弹簧自然长度均为d，m2的左边有一固定挡板m1由图示位置静止释放，当m1与m2相距最近时m1的速度为v1，则在以后的运动过程中()Am1的最小速度是0Bm1的最小速度是v1Cm2的最大速度是v1Dm2的最大速度是v1解析：选BD.由题意结合题图可知，当m1与m2相距最近时，m2的速度为0，此后，m1在前，做减速运动，m2在后，做加速运动，当再次相距最近时，m1减速结束，m2加速结束，因此此时m1速度最小，m2速度最大，在此过程中系统动量守恒和机械能守恒，m1v1m1v1m2v2，m1vm1v12m2v，可解得v1v1，v2v1，B、D选项正确3如图所示，足够长的小平板车B的质量为M，以水平速度v0向右在光滑水平面上运动，与此同时，质量为m的小物体A从车的右端以水平速度v0沿车的粗糙上表面向左运动若物体与车面之间的动摩擦因数为，则在足够长的时间内()A若Mm，物体A对地向左的最大位移是B若Mm，小车B对地向右的最大位移是C无论M与m的大小关系如何，摩擦力对平板车的冲量均为mv0D无论M与m的大小关系如何，摩擦力的作用时间均为解析：选D.规定向右为正方向，根据动量守恒定律有：Mv0mv0(Mm)v，解得：v.若Mm，则v0，方向向右，A的速度减到零时向左的位移最大A所受的摩擦力fmg，对A，根据动能定理得：mgxA0mv，则得物体A对地向左的最大位移xA，故A错误同理若Mm，对B，由动能定理得：mgxB0Mv，则得小车B对地向右的最大位移xB，B错误根据动量定理知，摩擦力对平板车的冲量等于平板车动量的变化量，即IftMvMv0，fmg，解得：t，故C错误，D正确4如图所示，质量为m245 g的物块(可视为质点)放在质量为M0.5 kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为0.4.质量为m05 g的子弹以速度v0300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10 m/s2.子弹射入后，求：(1)子弹进入物块后一起向右滑行的最大速度v1；(2)木板向右滑行的最大速度v2；(3)物块在木板上滑行的时间t.解析： (1)子弹进入物块后一起向右滑行的初速度即为物块的最大速度，取向右为正方向，由动量守恒可得：m0v0(m0m)v1，解得v16 m/s.(2)当子弹、物块、木板三者同速时，木板的速度最大，由动量守恒定律可得：(m0m)v1(m0mM)v2，解得v22 m/s.(3)对物块和子弹组成的整体应用动量定理得：(m0m)gt(m0m)v2(m0m)v1，解得：t1 s.答案：(1)6 m/s(2)2 m/s(3)1 s5(2018高考全国卷)一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动爆炸时间极短，重力加速度大小为g.不计空气阻力和火药的质量. 求：(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度解析：(1)设烟花弹上升的初速度为v0，由题给条件有Emv设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t，由运动学公式有0v0gt联立式得t (2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h1，由机械能守恒定律有Emgh1火药爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设炸后瞬间其速度分别为v1和v2，由题给条件和动量守恒定律有mvmvEmv1mv20由式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动部分做竖直上抛运动设爆炸后烟花弹向上运动部分继续上升的高度为h2，由机械能守恒定律有mvmgh2联立式得，烟花弹向上运动部分距地面的最大高度为hh1h2答案：(1) (2)能力提升题组(25分钟，50分)1如图所示，质量为M的平板车P高为h，质量为m的小物块Q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平地面上，一不可伸长的轻质细绳长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量为m的小球(大小不计)今将小球拉至悬线与竖直位置成60角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无机械能损失，已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，Q与P之间的动摩擦因数为，已知质量Mm41，重力加速度为g，求：(1)小物块Q离开平板车时，二者速度各为多大？(2)平板车P的长度为多少？(3)小物块Q落地时与小车的水平距离为多少？解析：(1)设小球与Q碰前的速度为v0，小球下摆过程机械能守恒：mgR(1cos 60)mvv0小球与Q进行弹性碰撞，质量又相等，二者交换速度小物块Q在平板车P上滑动的过程中，Q与P组成的系统动量守恒：mv0mv1Mv2其中v2v1，M4m，解得：v1，v2.(2)对系统由能量守恒：mvmvMvmgL，解得：L.(3)Q脱离P后做平抛运动，由hgt2，解得：tQ落地时二者相距：s(v1v2)t.答案：(1)(2)(3)2如图所示，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C，B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短，求从A开始压缩弹簧直到与弹簧分离的过程中(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能解析：(1)以v0的方向为正方向，对A、B组成的系统，由动量守恒定律得mv02mv1解得v1v0B与C碰撞的瞬间，B、C组成的系统动量守恒，有m2mv2解得v2系统损失的机械能Em()22m()2mv(2)当A、B、C速度相同时，弹簧的弹性势能最大以v0的方向为正方向，根据动量守恒定律得mv03mv解得v根据能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能Epmv(3m)v2Emv.答案：(1)mv(2)mv3(2018高考全国卷) 如图所示，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为，sin .一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零重力加速度大小为g.求：(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小；(2)小球到达A点时动量的大小；(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间解析：(1)设水平恒力的大小为F0，小球到达C点时所受合力的大小为F.由力的合成法则有tan F2(mg)2F设小球到达C点时的速度大小为v，由牛顿第二定律得Fm由式和题给数据得F0mgv(2)设小球到达A点的速度大小为v1，作CDPA，交PA于D点，由几何关系得DARsin