高考物理课标版一轮复习考点规范练21力学三大观点的综合应用

考点规范练21力学三大观点的综合应用1.(2017·山东青岛模拟)质量为m0的木板B置于光滑水平面上,另一质量为m的木块A(可视为质点)在木板B的左端以水平速度v0开始向右运动,如图所示,木块A与木板B之间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,若要使木块A刚好不从木板B的右端掉下去,则木板B的长度至少应多长?2.(2017·黑龙江哈尔滨模拟)在光滑水平桌面上O处固定一个弹性挡板,P处静止一质量为2kg的质点C,OP的距离等于PQ的距离,两个可视为质点的小物块A、B间夹有炸药,一起以v0=5m/s的速度向右做匀速运动,到P处与质点C碰前引爆炸药,小物块A、B瞬间被炸开且在一条直线上运动,当B与C发生碰撞时瞬间粘到一块,已知A的质量为1kg,B的质量为2kg,若要BC到达Q之前不再与A发生碰撞,则小物块A、B间炸药释放的能量应在什么范围内?(假设爆炸释放的能量全部转化为物块的动能)3.某校物理兴趣小组制作了一个游戏装置,其简化模型如图所示,在A点用一弹射装置可将静止的小滑块以水平速度v0弹射出去,沿水平直线轨道运动到B点后,进入半径R=0.3m的光滑竖直圆形轨道,运行一周后自B点向C点运动,C点右侧有一陷阱,C、D两点的竖直高度差h=0.2m,水平距离s=0.6m,水平轨道AB长为l1=1m,BC长为l2=2.6m,小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点,求小滑块在A点弹射出的速度大小;(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出,求小滑块在A点弹射出的速度大小的范围。4.如图所示,一辆质量为m0=3kg的平板小车A停靠在竖直光滑墙壁处,地面水平且光滑,一质量为m=1kg的小铁块B(可视为质点)放在平板小车A最右端,平板小车A上表面水平且与小铁块B之间的动摩擦因数μ=0.5,平板小车A的长度l=0.9m。现给小铁块B一个v0=5m/s的初速度使之向左运动,与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动,求小铁块B在平板小车A上运动的整个过程中系统损失的机械能(重力加速度g取10m/s5.如图所示,一质量m=2kg的滑块从高h=1.5m处无初速度下落,沿切线方向进入固定的粗糙圆弧AB,圆弧半径R=1.5m,再经长l=4m的粗糙平面BC滑上静止于光滑水平地面上质量为m0=4kg的足够长的长木板,长木板的上表面与BC面齐平,与C点的间隙可忽略,滑块滑至C点时的速度vC=6m/s。当滑块滑至长木板上表面的同时施加给长木板一个大小为F=6N的水平向右的作用力,经t0=1s撤去F。已知滑块与粗糙圆弧AB、粗糙平面BC及长木板上表面的动摩擦因数均为μ=0.2(g取(1)滑块在粗糙圆弧AB上运动时克服摩擦力所做的功;(2)滑块与长木板的最终速度的大小及滑块在长木板上表面上滑动时所产生的热量。##考点规范练21力学三大观点的综合应用1.解析若要使木块A刚好不从木板B的右端掉下去,则木块滑至木板右端时两者具有共同速度v,在木块A、B相互作用的过程中,系统不受外力作用,系统内力为一对摩擦力,小木块A可视为“子弹”,木板B可视为“木块”,这与子弹打击木块模型相似。由动量守恒定律得mv0=(m0+m)v①由能量守恒定律得(m0+m)v2+Q②②式中的Q=μmgl,其中l为木块相对于木板发生的位移(即木板最小的长度),解①②可得l=。答案2.解析引爆炸药前后,由动量守恒定律可得(mA+mB)v0=mAvA+mBvB,设火药爆炸释放出来的能量为E,由能量守恒定律可得mAmB(mA+mB)=E。B、C碰撞前后,由动量守恒定律得mBvB=(mC+mB)v共,根据题意可知,若炸开后,物块A仍向右运动,联立以上三式代入数据可得E=3J;若炸开后,A向左运动,根据题意有vA≤v共,代入数据可得E=1875J答案3~1875J3.解析(1)小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v,由牛顿第二定律得mg=m从B到最高点小滑块机械能守恒,有=2mgR+mv2从A到B由动能定理得μmgl1=由以上三式解得A点的速度v1=5m(2)若小滑块刚好停在C处,从A到C由动能定理得μmg(l1+l2)=0解得A点的速度为v2=6m/s,若小滑块停在BC段,应满足5m/s≤vA若小滑块能通过C点并恰好越过陷阱,利用平抛运动,竖直方向h=gt2,水平方向s=vCt。从A到C由动能定理得μmg(l1+l2)=解得v3=3m/s。所以初速度的范围为5m/s≤vA≤6m/s和答案(1)5m/s(2)5m/s≤vA≤6m/s和vA≥3m/s4.解析设小铁块B向左运动到达竖直墙壁时的速度为v1,根据动能定理得μmgl=,解得v1=4m假设发生弹性碰撞后小铁块B最终和平板小车A达到的共同速度为v2,根据动量守恒定律得mv1=(m0+m)v2,解得v2=1m设小铁块B在平板小车A上相对滑动的位移为x时与平板小车A达到共同速度v2,则根据功能关系得:μmgx=(m0+m),解得x=1.由于x>l,说明小铁块B在没有与平板小车A达到共同速度时就滑出平板小车A,所以小铁块B在平板小车上运动的整个过程中系统损失的机械能为ΔE=2μmgl=9J。答案9J5.解析(1)由动能定理可得mg(h+R)μmg·l+解得WfAB=8J,即在AB圆弧上克服摩擦力做功为8J。(2)设滑块滑上长木板后,相对长木板滑动时加速度大小为a1,此过程中长木板的加速度大小为a2,则有μmg=ma1,F+μmg=m0a2,解得a1=μg=2m/s2,a2=2当二者速度相等时vCa1t1=a2t1,解得t1=s。因为t0<t1,所以撤去外力F时,二者还未相对静止,t0=1s时m的速度v1=vCa1t0=4长木板的速度v2=a2t0=2.5该过程滑块相对木板的位移为s相对=t0t0=3.产生的热量Q1=μmgs相对=15J。此后由于撤去F,由二者组成的系统满足动量守恒,