通用版2019版高考物理二轮复习专题检测十一应用“能量观点”和“动量观点”破解力学计算题含解析.doc
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1、应用“能量观点”和“动量观点”破解力学计算题1.(2018福建联考)如图,固定直杆上套有一小球和两根轻弹簧,两根轻弹簧的一端与小球相连,另一端分别固定在杆上相距为2L的A、B两点。直杆与水平面的夹角为,小球质量为m,两根轻弹簧的原长均为L、劲度系数均为,g为重力加速度。(1)小球在距B点L的P点处于静止状态,求此时小球受到的摩擦力大小和方向;(2)设小球在(1)中P点受到的摩擦力为最大静摩擦力,且与滑动摩擦力相等。现让小球从P点以一沿杆方向的初速度向上运动,小球最高能到达距A点L的Q点,求初速度的大小。解析:(1)小球在P点时两根弹簧的弹力大小相等,设为F,根据胡克定律有Fk设小球静止时受到的
2、摩擦力大小为Ff,方向沿杆向下,根据平衡条件有mgsin Ff 2F解得Ff,方向沿杆向下。(2)小球在P、Q两点时,弹簧的弹性势能相等,故小球从P到Q的过程中,弹簧对小球做功为零由动能定理有W合Ekmg2sin Ff20mv2解得v。答案:(1),方向沿杆向下(2)2(2019届高三湖南六校联考)如图所示,在光滑水平面上有一质量为2 018m的木板,板上有2 018块质量均为m的相同木块1、2、2 018。最初木板静止,各木块分别以v、2v、2 018v的初速度同时向同一方向运动,木块和木板间的动摩擦因数为,且木块间不发生碰撞和离开木板的现象。求:(1)最终木板的速度;(2)运动中第88块木
3、块的最小速度;(3)第2块木块相对木板滑动的时间。解析:(1)设最终木板和木块一起以速度v运动,由动量守恒定律可知m(v2vnv)2nmv解得vvv。(2)设第k块木块的最小速度为vk,则此时木板及第1至第(k1)块木块的速度均为vk;因为每块木块质量相等,所受合外力也相等(均为mg),故在相等时间内,其速度的减少量也相等,因而此时,第(k1)块至第n块木块的速度依次为vkv、vk2v、vk(nk)v;系统动量守恒,故m(v2vnv)(nmkm)vkm(vkv)mvk(nk) v解得vk,v88v。(3)第2块木块刚相对木板静止的速度为v22vv因为木块的加速度总为agv22vgt,解得t。答
4、案:(1)v(2)v(3)3.(2018西安一中模拟)光滑水平面上,用轻质弹簧连接的质量为mA2 kg、mB3 kg的A、B两物体都处于静止状态,此时弹簧处于原长。将质量为mC5 kg 的物体C,从半径R3.2 m的光滑圆弧轨道最高点由静止释放,如图所示,圆弧轨道的最低点与水平面相切,B与C碰撞后粘在一起运动。求:(1)B、C碰撞刚结束时的瞬时速度的大小;(2)在以后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能。解析:(1)对C下滑过程中,由动能定理得mCgRmCv02设B、C碰撞后B与C整体的瞬时速度为v1,以水平向左为正方向,由动量守恒定律得mCv0(mBmC)v1解得v15 m/s。(2)由题意可知
5、,当A、B、C速度大小相等时弹簧的弹性势能最大,设此时三者的速度大小为v2,以水平向左为正方向,由动量守恒定律得(mCmB)v1(mAmBmC)v2设弹簧的最大弹性势能为Ep,则对B、C碰撞后到A、B、C速度相同过程中,由能量守恒定律得(mBmC)v12(mAmBmC)v22Ep解得Ep20 J。答案:(1)5 m/s(2)20 J4(2018全国卷)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5 m,A车向前滑动了2.0 m。已知A和B的质量分别为2.0103 kg和1.5
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