《高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練21 力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練21 力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、考點規(guī)范練21　力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用 1.如圖所示,一質(zhì)量為m=1 kg、長為l=1 m的直棒上附有倒刺,物體順著直棒倒刺下滑,所受阻力為物體重力的15,逆倒刺而上時,將立即被倒刺卡住?，F(xiàn)該直棒豎直靜止在地面上,一彈性環(huán)自直棒的頂端由靜止開始下滑,設(shè)彈性環(huán)與地面碰撞過程不損失機(jī)械能,彈性環(huán)的質(zhì)量m環(huán)=3 kg,重力加速度g取10 m/s2,求直棒在之后的運動過程中底部離開地面的最大高度。 答案:0.45 m 解析:設(shè)彈性環(huán)下落到地面時,速度大小為v1,由動能定理得 m環(huán)gl-Ffl=12m環(huán)v12,且有Ff=15m環(huán)g,解得v1=4m/s, 彈性環(huán)反彈后被直棒倒刺卡住,與直棒速

2、度相同,設(shè)為v2,由動量守恒定律得m環(huán)v1=(m環(huán)+m)v2,解得v2=3m/s, 故直棒能上升的最大高度為H=v222g=0.45m。 2.(2019·廣東揭陽期末)如圖所示,半徑為R=0.4 m的光滑圓弧軌道DE固定在豎直平面內(nèi),軌道的上端點D和圓心的連線與水平方向的夾角θ=30°,軌道最低點E與水平面相切且安裝有一壓力傳感器。同一豎直平面內(nèi)右上方光滑水平軌道兩側(cè)各有一質(zhì)量均為m=0.1 kg的小物塊A和B,A以v0=4 m/s的速度向左運動與B碰撞并粘成一體C(可看成質(zhì)點),恰好從D點沿軌道切線方向進(jìn)入軌道(重力加速度g取10 m/s2,3=1.732)。計算結(jié)果要求保留2位有效數(shù)字

3、。求: (1)小物塊A和B碰撞后C的速度v1; (2)C在空中的飛行時間; (3)壓力傳感器的示數(shù)。 答案:(1)2 m/s　(2)0.35 s　(3)16 N 解析:(1)A、B碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,以向左為正方向 由動量守恒定律得:mv0=(m+m)v1, 代入數(shù)據(jù)解得:v1=2m/s。 (2)畫出質(zhì)點C在D點的速度分解圖 由分解圖得:tanθ=v1gt 代入數(shù)據(jù)解得:t=0.35s。 (3)在D點:sinθ=v1vD,解得:vD=4m/s, 從D點到E點過程,由動能定理得:2mgR(1+sinθ)=12·2mvE2?12·2mvD2, 在E點由牛頓第二定

4、律得:F-2mg=2mvE2R, 代入數(shù)據(jù)解得:F=16N, 由牛頓第三定律可知,傳感器示數(shù):F'=F=16N。 3.某校物理興趣小組制作了一個游戲裝置,其簡化模型如圖所示,在A點用一彈射裝置可將靜止的小滑塊以水平速度v0彈射出去,沿水平直線軌道運動到B點后,進(jìn)入半徑R=0.3 m的光滑豎直圓形軌道,運行一周后自B點向C點運動,C點右側(cè)有一陷阱,C、D兩點的豎直高度差h=0.2 m,水平距離s=0.6 m,水平軌道AB長為l1=1 m,BC長為l2=2.6 m,小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2。 (1)若小滑塊恰能通過圓形軌道的最高點,求小滑塊

5、在A點彈射出的速度大小。 (2)若游戲規(guī)則為小滑塊沿著圓形軌道運行一周離開圓形軌道后只要不掉進(jìn)陷阱即為勝出,求小滑塊在A點彈射出的速度大小的范圍。 答案:(1)5 m/s　(2)5 m/s≤vA≤6 m/s和vA≥35 m/s 解析:(1)小滑塊恰能通過圓軌道最高點的速度為v,由牛頓第二定律得mg=mv2R 從B到最高點小滑塊機(jī)械能守恒,有 12mvB2=2mgR+12mv2 從A到B由動能定理得 -μmgl1=12mvB2?12mv12 由以上三式解得A點的速度v1=5m/s。 (2)若小滑塊剛好停在C處,從A到C由動能定理得-μmg(l1+l2)=0-12mv22 解得

6、A點的速度為v2=6m/s,若小滑塊停在BC段,應(yīng)滿足5m/s≤vA≤6m/s。 若小滑塊能通過C點并恰好越過陷阱,利用平拋運動,豎直方向h=12gt2,水平方向s=vCt。 從A到C由動能定理得 -μmg(l1+l2)=12mvC2?12mv32 解得v3=35m/s。所以初速度的范圍為5m/s≤vA≤6m/s和vA≥35m/s。 4.如圖所示,一輛質(zhì)量為m0=3 kg的平板小車A?？吭谪Q直光滑墻壁處,地面水平且光滑,一質(zhì)量為m=1 kg的小鐵塊B(可視為質(zhì)點)放在平板小車A最右端,平板小車A上表面水平且與小鐵塊B之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,平板小車A的長度l=0.9 m?，F(xiàn)給小鐵

7、塊B一個v0=5 m/s的初速度使之向左運動,與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后向右運動,求小鐵塊B在平板小車A上運動的整個過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能(重力加速度g取10 m/s2)。 答案:9 J 解析:設(shè)小鐵塊B向左運動到達(dá)豎直墻壁時的速度為v1, 根據(jù)動能定理得-μmgl=12mv12?12mv02,解得v1=4m/s。 假設(shè)發(fā)生彈性碰撞后小鐵塊B最終和平板小車A達(dá)到的共同速度為v2,根據(jù)動量守恒定律得mv1=(m0+m)v2,解得v2=1m/s。 設(shè)小鐵塊B在平板小車A上相對滑動的位移為x時與平板小車A達(dá)到共同速度v2,則根據(jù)功能關(guān)系得:-μmgx=12(m0+m)v22?12mv12

8、,解得x=1.2m。由于x>l,說明小鐵塊B在沒有與平板小車A達(dá)到共同速度時就滑出平板小車A,所以小鐵塊B在平板小車上運動的整個過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能為ΔE=2μmgl=9J。 5.(2019·全國卷Ⅲ)靜止在水平地面上的兩小物塊A、B,質(zhì)量分別為mA=1.0 kg,mB=4.0 kg;兩者之間有一被壓縮的微型彈簧,A與其右側(cè)的豎直墻壁距離l=1.0 m,如圖所示。某時刻,將壓縮的微型彈簧釋放,使A、B瞬間分離,兩物塊獲得的動能之和為Ek=10.0 J。釋放后,A沿著與墻壁垂直的方向向右運動。A、B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.20。重力加速度g取10 m/s2。A、B運動過程中所涉及的

9、碰撞均為彈性碰撞且碰撞時間極短。 (1)求彈簧釋放后瞬間A、B速度的大小; (2)物塊A、B中的哪一個先停止?該物塊剛停止時A與B之間的距離是多少? (3)A和B都停止后,A與B之間的距離是多少? 答案:(1)vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s (2)B先停止　0.50 m　(3)0.91 m 解析:(1)設(shè)彈簧釋放瞬間A和B的速度大小分別為vA、vB,以向右為正方向,由動量守恒定律和題給條件有 0=mAvA-mBvB① Ek=12mAvA2+12mBvB2② 聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得 vA=4.0m/s,vB=1.0m/s。③ (2)A、B兩物塊與地面間的

10、動摩擦因數(shù)相等,因而兩者滑動時加速度大小相等,設(shè)為a。假設(shè)A和B發(fā)生碰撞前,已經(jīng)有一個物塊停止,此物塊應(yīng)為彈簧釋放后速度較小的B。設(shè)從彈簧釋放到B停止所需時間為t,B向左運動的路程為sB,則有 mBa=μmBg④ sB=vBt-12at2⑤ vB-at=0⑥ 在時間t內(nèi),A可能與墻發(fā)生彈性碰撞,碰撞后A將向左運動,碰撞并不改變A的速度大小,所以無論此碰撞是否發(fā)生,A在時間t內(nèi)的路程sA都可表示為 sA=vAt-12at2⑦ 聯(lián)立③④⑤⑥⑦式并代入題給數(shù)據(jù)得 sA=1.75m,sB=0.25m⑧ 這表明在時間t內(nèi)A已與墻壁發(fā)生碰撞,但沒有與B發(fā)生碰撞,此時A位于出發(fā)點右邊0.25

11、m處。B位于出發(fā)點左邊0.25m處,兩物塊之間的距離s為 s=0.25m+0.25m=0.50m。⑨ (3)t時刻后A將繼續(xù)向左運動,假設(shè)它能與靜止的B碰撞,碰撞時速度的大小為vA',由動能定理有 12mAvA'2-12mAvA2=-μmAg(2l+sB)⑩ 聯(lián)立③⑧⑩式并代入題給數(shù)據(jù)得 vA'=7m/s 故A與B將發(fā)生碰撞。設(shè)碰撞后A、B的速度分別為vA″和vB″,由動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律有 mA(-vA')=mAvA″+mBvB″ 12mAvA'2=12mAvA″2+12mBvB″2 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得 vA″=375m/s,vB″=-275m/s 這表明碰撞后A將向右運動,B繼續(xù)向左運動。設(shè)碰撞后A向右運動距離為sA'時停止,B向左運動距離為sB'時停止,由運動學(xué)公式有 2asA'=vA″2,2asB'=vB″2 由④式及題給數(shù)據(jù)得 sA'=0.63m,sB'=0.28m sA'小于碰撞處到墻壁的距離。由上式可得兩物塊停止后的距離 s'=sA'+sB'=0.91m。