2012年3月高考物理 模拟联考题精选解析 18动量与能量综合（教师版）

用心 爱心 专心1 动量与能量综合动量与能量综合 1 15 分 2012 年 3 月兰州诊断 如图所示 固定的光滑圆弧轨道 AB 处在竖直平面内 圆轨道半径为 R 半径 OA 处于水平 OB 处于竖直方向 B 点离水平面的高度为 2R 一 个小物块质量为 m 从 A 处由静止开始滑下 沿圆弧轨道运动 滑至 B 点与另一质量 也为 m 的小物块相碰并合为一体 之后落于水平地面 求 1 小物块刚到 B 点时的速度大小 2 两小物块结合在一起时对 B 点轨道的压力 3 两物块落地点与 C 点之间的距离 1 解析 1 由机械能守恒定律 mgR mv12 2 2 20 分 2012 年 3 月四川南充市二模 如图所示 在光滑水平长直轨道上 A B 两 小球之间有一处于原长的轻质弹簧 弹簧右端与 B 球连接 左端与 A 球接触但不粘连 已 知 开始时 A B 均静止 在 A 球的左边有一质量为的小球 C 以初速 度 v0向右运动 与 A 球碰撞后粘连在一起 成 为一个复合球 D 碰撞时间极短 接着逐渐压缩弹 簧并使 B 球运动 经过一段时间后 D 球与弹簧分 离 弹簧始终处于弹性限度内 1 上述过程中 弹簧的最大弹性势能是多少 2 当弹簧恢复原长时 B 球速度是多大 用心 爱心 专心2 3 若开始时在 B 球右侧某位置固定一块挡板 图中未画出 在 D 球与弹簧分离前使 B 球与挡板发生碰撞 并在碰后立即将挡板撤走 设 B 球与挡板碰撞时间极短 碰后 B 球速度 大小不变 但方向相反 试求出此后弹簧的弹性势能最大值的范围 3 设 B 球与档板相碰前瞬间 D B 两球速度为 5 v 6 v 650 vmvmvm BDC 1 分 与档板碰后弹性势能最大 设为 P E 则 D B 两球速度相等 设为 v vmmvmvm BDBD 65 1 分 整理得 6 4 3 2 0565 vvvv v 2 分 24 4 8 2 1 2 2 1 2 05 2 0220 vvmmv vmm v mE BDDp 2 分 当 4 0 5 v v 时 P E 最大 8 2 0 max mv Ep 2 分 当 6 0 5 v v 时 P E 最小 108 2 0 min mv Ep 2 分 8 108 2 0 2 0 mv E mv p 2 分 用心 爱心 专心3 3 2012 年 3 月四川乐山市二模 如图所示 在足够长的光滑水平轨道上有三个小木块 A B C 质量分别为 mA mB mC 且 mA mB 1 0kg mC 2 0 kg 其中 B 与 C 用一个轻 弹簧拴接在一起 开始时整个装置处于静止状态 A 和 B 之间有少许塑胶炸药 A 的左边有 一个弹性挡板 现在引爆塑胶炸药 若炸药爆炸产生的能量中有 E 9 0J 转化为 A 和 B的 动能 A 和 B 分开后 A 恰好在 B C 之间的弹簧第一次恢复到原长时追上 B 并且与 B 发生 碰撞后粘在一起 忽略小木块和弹性挡板碰撞过程中的能量损失 求 1 塑胶炸药爆炸后瞬间 A 与 B 的速度 各为多大 2 在 A 追上 B 之前弹簧弹性势能的最 大值 3 A 与 B 相碰以后弹簧弹性势能的最大值 追上 B 之前弹簧已经有一次被压缩到最短 即弹性势能最大 爆炸后取 B C 和弹簧为研 究对象 当弹簧第一次被压缩到最短时 B C 达到共同速度vBC 此时弹簧的弹性势能最大 设为Ep1 由动量守恒定律 mBvB mB mC vBC 由能量守恒定律 mBvB2 mB mC vBC2 Ep1 1 2 1 2 用心 爱心 专心4 代入数据解得 Ep1 3 0J mA mB vAB mCvC1 mA mB vC vABC 由机械能守恒定律 得 mA mB vAB2 mCvC12 mA mB vC vABC2 Ep2 1 2 1 2 1 2 代入数据联立解得Ep2 0 5J 4 18 分 20122012 年贵州省黔东南州一模年贵州省黔东南州一模 两根足够长且不计其电阻的光滑金属轨道 如 图所示放置 间距为 d 1m 在左端斜轨道部分高 h 1 25m 处放置一金属杆 a 斜轨道与平 直轨道以光滑圆弧连接 在平直轨道右端放置另一金属杆 b 杆 a b 均有一定电阻 在平 直轨道区域有竖 直向上的匀强磁场 磁感强度 B 2T 现杆 b 以初速度 v0 5m s 开始向左滑 动 同时由静止释放杆 a 杆 a 滑到水平轨道过程中 通过杆 b 的平均电流为 0 3A a 下 滑到水平轨道后 以 a 下滑到水平轨道时开始计时 a b 运动图象如图所示 a 运动方向为 正 其中 ma 2kg mb 1kg g 10m s2 求 1 杆 a 滑落到水平轨道瞬间杆 a b 的速度大小 2 杆 a 在斜轨道上运动的时间 3 在整个运动过程中杆 a b 共产生的焦耳热 用心 爱心 专心5 守恒定律共同速度 利用能量守恒定律 得出在整个运动过程中杆 a b 共产生 3 设杆 a b 的共同速度为v 根据动量守恒定律有 mava mbvb ma mb v 3 分 解得v 8 3m s 1 分 由能量守恒定律可知杆 a b 在此过程中共产生的焦耳热为 22 0 11161 226 abab Qm ghmvmm vJ 4 分 5 2012 年 3 月四川资阳市二模 某种 用心 爱心 专心6 弹射装置的示意图如图所示 光滑水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接 传送带长 度L 4 0m 皮带轮沿顺时针方向转动带动皮带以恒定速率v 3 0m s 匀速传动 三个质量 均为m 1 0kg 的滑块A B C置于水平导轨上 开始时滑块B C之间用细绳相连 其间有 一压缩的轻弹簧 处于静止状态 滑块A以初速度v0 2 0m s 沿B C连线方向向B运动 A与B碰撞后粘合在一起 碰撞时间极短 可认为A与B碰撞过程中滑块C仍处于静止 因碰撞使连接B C的细绳受扰动而突然断开 弹簧伸展从而使C与A B分离 滑块C脱 离弹簧后以速度vC 2 0m s 滑上传送带 并从传送带右端滑出落至地面上的P点 已知滑 块C与传送带之间的动摩擦因数 0 2 取g 10m s2 求 1 滑块C从传送带右端滑出时的速度 2 滑块B C用细绳相连时弹簧的弹性势能Ep 5