（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練21 力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用 新人教版

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1、考點規(guī)范練21　力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用 1.(2018·河南南陽一中模擬)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

2、后被直棒倒刺卡住,與直棒速度相同,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. 在光滑水平桌面上O處固定一個彈性擋板,P處靜止一質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點C,OP的距離等于PQ的距離,兩個可視為質(zhì)點的小物塊A、B間夾有炸藥,一起以v0=5 m/s的速度向右做勻速運動,到P處與質(zhì)點C碰前引爆炸藥,小物塊A、B瞬間被炸開且在一條直線上運動,當(dāng)B與C發(fā)生碰撞時瞬間粘到一塊,已知A的質(zhì)量為1 kg,B的質(zhì)量為2 kg,若要BC到達(dá)Q之前不再與A發(fā)生碰撞,則小物塊A、B間炸藥釋放的能量應(yīng)在什么范圍內(nèi)?(假設(shè)爆炸

3、釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為物塊的動能) 答案3~1 875 J 解析引爆炸藥前后,由動量守恒定律可得(mA+mB)v0=mAvA+mBvB,設(shè)火藥爆炸釋放出來的能量為E,由能量守恒定律可得12mAvA2+12mBvB2-12(mA+mB)v02=E。B、C碰撞前后,由動量守恒定律得mBvB=(mC+mB)v共,根據(jù)題意可知,若炸開后,物塊A仍向右運動,根據(jù)題意有vA≤v共,可得Emin=3J;若炸開后,A向左運動,根據(jù)題意有-vA≤3v共,可得Emax=1875J。 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

4、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

5、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)=12mvC2-12m

6、v32 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

7、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,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)損失的機械能為ΔE=2μmgl=9J。 5.(2018·廣東佛山二模)甲圖是傳送帶緊貼矩形桌面的俯視示意圖,傳送

8、帶和桌面在同一水平面且都足夠?qū)?、足夠長,傳送帶沿圖示方向運動,abcd是垂直于水平面固定的光滑擋板條,ab與cd部分是直的,bc是平滑過渡部分,擋板條ab部分與傳送帶運動方向的夾角為θ,質(zhì)量為m1的小滑塊A與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,從a點由靜止釋放,最后與靜止在桌面c點、質(zhì)量為m2的小滑塊B發(fā)生彈性正碰,小滑塊A、B均可視為質(zhì)點,桌面c點左側(cè)光滑,右側(cè)與小滑塊A、B間的動摩擦因數(shù)均為μ1,重力加速度為g。 甲 乙 (1)若m1=3m2,小滑塊A碰前瞬間的速率為v0',求小滑塊A、B碰后在桌面滑行的距離之比s1∶s2。 (2)在滿足m1

9、v0'一定,m2取不同值,小滑塊A、B碰后速率也會不同。乙圖中的實線反映了小滑塊A碰后從b點滑上傳送帶的速率vb與再次滑出傳送帶的速率vb'的關(guān)系。圖中P點對應(yīng)著小滑塊A、B最后停在桌面上同一位置,求其相應(yīng)的m1∶m2。 (3)若傳送帶的速度恒定為v0,請求小滑塊A經(jīng)過b點時的速率v',并定性描述小滑塊A從a點由靜止釋放到b點的運動情況。 答案(1)1∶9　(2)(5-2)∶1　(3)見解析 解析(1)小滑塊A、B發(fā)生彈性正碰,則由動量守恒和能量守恒有 m1v0'=m1v1+m2v2,12m1v0'2=12m1v12+12m2v22, 又m1=3m2,解得v1=12v0',v2=32

10、v0', 由動能定理有12m1v12=μ1m1gs1,12m2v22=μ1m2gs2, 所以s1∶s2=1∶9。 (2)因A、B最后停在桌面上同一位置,故B碰后的速度與A反彈后從傳送帶滑回桌面的速度相同,根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律, 碰后有v1=m1-m2m1+m2v0'=-kv0', v2=2m1m1+m2v0'=k2v0', 所以k=m2-m1m1+m2且k2=2m1m1+m2, 聯(lián)立可得m12+4m1m2-m22=0, 所以m1∶m2=(5-2)∶1[舍去(-5-2)∶1]。 (3)小滑塊A由a點到b點做加速度逐漸減小的變加速直線運動直至勻速,小滑塊A經(jīng)過b點時的速率v'=v0cosθ。 5