2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 5 動量和能量 考點(diǎn)高分解題綜合訓(xùn)練

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1、 動量和能量考點(diǎn)高分解題綜合訓(xùn)練 1 一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下沿水平面運(yùn)動，在t0時刻撤去力F，其v-t圖象如圖5—33所示．已知物體與水 平面間的動摩擦因數(shù)為μ，則下列關(guān)于力F的大小和力F做的功w的大小關(guān)系式，正確的是 ( ) A F=μmg B F=2μmg C W=μmgv0t0 1.D解析：對全過程應(yīng)用動能定理 得 2 如圖5—34所示，質(zhì)量為m的物體靜放在水平光滑的平臺上，系在物體上的繩子跨過光滑的定滑輪，地面的人以速度v0向右勻速走動，設(shè)人從地面上平臺的邊緣開始向右行至繩與水平方向夾角為45 o處，在此過程中人所做的功

2、為 ( ) A /2 B /3 C /4 D 2.C解析：此過程中人所做的功等于物體動能的增量即等于物體的末動能，物體的末速度由運(yùn)動的分解得為v0cos 45o. 3 一物塊由靜止開始從粗糙斜面上的某點(diǎn)加速下滑到另一點(diǎn)，在此過程中重力對物塊做的功等于( ) A物塊動能的增加量 B物塊重力勢能的減少量與物塊克服摩擦力做的功之和 C．物塊重力勢能的減少量和物塊動能的增加量以及物塊克服摩擦力做的功之和 D．物塊動能的增加量與物塊克服摩擦力做的功之和 3.D解析：設(shè)重力做功為W1，克服摩擦力做功為W2，動能增加量為△EK，由動能定理得：W1=W2

3、=△EK，所以W1=W2+△EK，故選項D正確. 4 如圖5—35所示是健身用的“跑步機(jī)”示意圖，質(zhì)量為m的運(yùn)動員踩在靜止皮帶上，運(yùn)動員用力向后蹬皮帶，皮帶運(yùn)動過程中受到的阻力恒為廠，使皮帶以速度v勻速向后運(yùn)動，則在運(yùn)動過程中，下列說法中正確的是 ( ) A人腳對皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動的動力 B皮帶對人腳的摩擦力的方向與皮帶的運(yùn)動方向相同 C人對皮帶做功的功率等于mgv D．人對皮帶做功的功率等于fv 4.AD解析：人對皮帶的作用力有兩個，即正壓力和摩擦力，正壓力垂直傳送帶不能改變其運(yùn)動狀態(tài)，因此動力是人對皮帶的摩擦力，又因皮帶勻速運(yùn)動，所受合外力為零，則人對皮帶摩

4、擦力與皮帶阻力是一對平衡力，即摩擦力大小為F，所以人對皮帶做功的功率為fv. 5 如圖5—36所示，將兩個大小均為F，但方向相反的恒力，同時分別作用在兩個置于光滑水平面上的靜止物體A、B上，A、B兩物體質(zhì)量分別為mA、mB，且mA>mB，經(jīng)相同距離(但兩物體還沒有發(fā)生接解)后，同時撤去兩個力，此后兩物體相碰撞并粘在一起，這時，兩物體將 ( ．) A停止運(yùn)動 B向右運(yùn)動 C．向左運(yùn)動 D．運(yùn)動，但方向不能確定 5.B解析：由動能定理得：，動能和動量的大小關(guān)系：，因為mA>mB，所以PA>PB，系統(tǒng)總動量方向沿A動量的方向.兩物體相碰動量守恒，碰后一起向右運(yùn)動，故選

5、項B正確. 6 如圖5—37所示，斜面c質(zhì)量為M，斜面足夠長，始終靜止在水平面上，一質(zhì)量為m的長方形木板A，上表面光滑，下表面粗糙，A正以初速度v0沿斜面勻速下滑的過程中，將一個質(zhì)量也是m的物塊B輕輕地放在木板A的上表面，當(dāng)B沿A的表面滑動時，下列結(jié)論錯誤的是 ( ) A當(dāng)物塊B的動量為 時，木板A和物塊B的速度大小相等 B物塊B的動量為 時，斜面體C對水平面的壓力大小為(M+2m)g C．物塊B的動量為 時，水平面對斜面體的摩擦力向左 D．物塊B的動量為 時，木板A的動量為 6.D解析：當(dāng)B在板上滑動時，A受到斜面的摩擦力將增為原來的2倍，B正確，同時木板A

6、的上表面光滑，則AB間無摩擦力，A正確，當(dāng)B的動量為時，A已靜止在斜面上，故D選項錯.B沿斜面加速下滑，由整體法知水平面對斜面體的摩擦力向左，C正確. 7質(zhì)量不計的直角形支架兩端分別連接質(zhì)量為m和2m的小球A和B．支架的兩直角邊長度分別為2l和l，支架可繞固定軸0在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動，如圖5—38所示．開始時OA邊處于水平位置，由靜止釋放，則 ( ) A A球的最大速度為 B A球的速度最大時，兩小球的總重力勢能最小 C A球的速度最大時，兩直角邊與豎直方向的夾角為45 o D_A、B兩球的最大速度之比v1：v2=2：1 7.BCD解析：設(shè)OA邊轉(zhuǎn)過θ角時，支架的

7、角速度為ω，由機(jī)械能守恒，當(dāng)θ=45o，ω取最大值，由此可以求出A球的最大速度，故A錯誤，B、C正確.支架在任何時候角速度均相等，故D正確. 8 如圖5—39所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機(jī)帶動，始終保持以速度v勻速運(yùn)動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ．物體過一會兒能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到相對靜止這一過程下列說法正確的是 ( ) A電動機(jī)所做的功為 B摩擦力對物體做的功為mv2 C傳送帶克服摩擦力做的功為 D．電動機(jī)增加的功率為,μmgv 8.D解析：電動機(jī)做的功等于物體動能的增加量和系統(tǒng)內(nèi)能的增加量. 9如圖5—40

8、所示，在光滑的水平面上有質(zhì)量相等的木塊A、B，木塊A正以速度口前進(jìn)，木塊B靜止．從A接觸彈簧到彈簧恢復(fù)原長的整個過程中(不計彈簧質(zhì)量)，則 ( ) A當(dāng)彈簧壓縮量最大時，木塊A減少的動能最多，木塊A的速度為v/2 B當(dāng)彈簧壓縮量最大時，整個系統(tǒng)減少的動能最多，木塊A的速度為零 C當(dāng)彈簧由開始壓縮恢復(fù)至原長時，木塊A減少的動能最多，木塊A的速度為零 D當(dāng)彈簧由壓縮恢復(fù)至原長時，整個系統(tǒng)不減少動能，木塊A的速度也不減少 9.C解析：從A與B相碰到彈簧壓縮到最短過程中，mv= ，此后A繼續(xù)做減速運(yùn)動，B繼續(xù)加速，至彈簧恢復(fù)原長′時，由動量守恒和能量守恒得，解得. 10 一輕質(zhì)

9、彈簧，上端懸掛于天花板，下端系一質(zhì)量為M的平板，處于平衡狀態(tài)．一質(zhì)量為m的均勻環(huán)套在彈簧外，與平板的距離為h，如圖5—41所示，讓環(huán)自由下落，撞擊平板．已知碰后環(huán)與板以相同的速度向下運(yùn)動，使彈簧伸長．則 ( ) A若碰撞時間極短，則碰撞過程中環(huán)與板的總動量守恒 B若碰撞時間極短，則碰撞過程中環(huán)與板的總機(jī)械能守恒 C．環(huán)撞擊板后，板的新的平衡位置與h的大小無關(guān) D．在碰后板和環(huán)一起下落的過程中，它們減少的動能等于克服彈力所做的功 10.AC解析：A選項中，由于碰撞時間極短，彈簧形變來不及變化，只有環(huán)和板相互作用，重力作用忽略不計，故動量守恒，A選項正確.環(huán)與板碰撞后

10、環(huán)與板以相同的速度向下運(yùn)動，是完全非彈性碰撞，故機(jī)械能不守恒.板的新平衡位置應(yīng)是彈簧對板的彈力F=(M+m)g的位置，只與環(huán)和板的重力有關(guān)，C選項對.在碰后板和環(huán)下落的過程中，板和環(huán)的動能先增加，到達(dá)新的平衡位置后再減少，整個過程中，彈簧、板、環(huán)組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，板和環(huán)機(jī)械能的減少等于克服彈簧彈力所做的功，轉(zhuǎn)化彈性勢能.而不是環(huán)和板動能的減少轉(zhuǎn)化為彈性勢能，故D錯. 11如圖5—42所示，具有一定初速度的物塊，沿傾角為30 o的粗糙斜面向上運(yùn)動的過程中，受到一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊的加速度大小為4m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物塊向上運(yùn)動的過程中，正確的是

11、( ) A物塊的機(jī)械能一定增加 B物塊的機(jī)械能一定減小 C．物塊的機(jī)械能可能不變 D．物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小 11.A解析：由牛頓第二定律得：mgsinθ+Fμ-F=Ma，所以F-Fμ=mgsinθ-ma=m>0，由功能關(guān)系可判斷物塊的機(jī)械能增加.故選項A正確. 12 質(zhì)量為m的小球從光滑半圓弧槽的A點(diǎn)由靜止下滑，A、B等高，如圖5—43所示，關(guān)于小球m的運(yùn)動，以下說法正確的是 ( ) A 若槽體固定不動，則m可滑到 B 點(diǎn) B若槽體可無摩擦地滑動，則m不能滑到B點(diǎn) C．m滑到槽體底部時，無論槽體動不動，其速率均為 D 若m下滑時槽體滑動，但底面有

12、摩擦，則m不能滑到B點(diǎn). 12.AD解析：由機(jī)械能守恒定律可知，若槽體固定不動，則m可滑到B點(diǎn)，選項A正確；m滑到槽體底部時，若槽體不動，小球速率為，若槽體滑動，小球速率v<，選項c錯誤；若槽體滑動，且底面有摩擦，即有內(nèi)能產(chǎn)生，則小球不能滑到B點(diǎn)，選項D正確.系統(tǒng)水平方向動量守恒，系統(tǒng)水平方向總動量為零，當(dāng)小球滑到最高點(diǎn)時，二者同速，即速度均為零，因系統(tǒng)機(jī)械能守恒，所以小球能滑到B點(diǎn)，選項B錯誤. 13質(zhì)量為m的小球A，沿光滑水平面以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止小球B發(fā)生正碰，碰撞后，A球的動能變?yōu)樵瓉淼?，那么小球B的速度可能是 ( ) 13.AB解析：碰撞后

13、，A球的動能變?yōu)樵瓉淼?，即速率為，方向可能與A球初速度一致，也可能相反. 14一質(zhì)量為m的物體放在光滑水平面上，今以恒力F沿水平方向推該物體，在相同的時間間隔內(nèi)，下列說法正確的是( ) A 物體的位移相等 B 物體動能的變化量相等 C F對物體做的功相等 D．物體動量的變化量相等 14. D解析：物體在光滑的水平面上做勻加速直線運(yùn)動，所以在相同的時間間隔內(nèi)物體的位移不相等，選項A錯；由w一凡可知F對物體做的功不相等，選項C錯；由動能定理可知物體動能的變化量不相等，選項B錯；由動量定理F·△t=△P可知，物體動量的變化量相等，選項D正確. 15圖5—44是簡化后的跳臺滑雪的雪道示

14、意圖．整個雪道由傾斜的助滑雪道AB和著陸雪道DE，以及水平的起跳平臺CD組成，AB與CD圓滑連接,運(yùn)動員從助滑雪道AB上由靜止開始，在重力作用下，滑到D點(diǎn)水平飛出，不計飛行中的空氣阻力，經(jīng)2 s在水平方向飛行了60 m，落在著陸雪道DE上．已知從B點(diǎn)到D點(diǎn)運(yùn)動員的速度大小不變．(g=10 m/s2)求 (1)運(yùn)動員在AB段下滑到B點(diǎn)的速度大?。? (2)若不計阻力，運(yùn)動員在AB段下滑過程中下降的高度； (3)若運(yùn)動員質(zhì)量為60 k，他在AB段下滑的高度為H=50 m，求他在AB段的下滑過程中克服阻力做多少功. 15.(1)30 m/s；(2)45 m；(3)3 000 J 解析：(

15、1)運(yùn)動員從D點(diǎn)飛出時的速度依題意，下滑到助滑雪道末端B點(diǎn)的速度大小是30 m/s.(2)在下滑過程中機(jī)械能守恒，有 下降的高度 (3)根據(jù)動能定理得： 運(yùn)動員克服阻力做功： 16 質(zhì)量為M的小物塊A靜止在離地面高h(yuǎn)的水平桌面的邊緣，質(zhì)量為m的小物塊B沿桌面向A運(yùn)動以速度v0與之發(fā)生正碰(碰撞時間極短)．碰后A離開桌面，其落地點(diǎn)離出發(fā)點(diǎn)的水平距離為L，碰后B反向運(yùn)動，求B后退的距離．已知B與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g 16.解析：設(shè)AB碰后A的速度為v1，則由平拋運(yùn)動規(guī)律有，求得 ①，設(shè)碰后B的速度為v2，則對AB碰撞過程由動量守恒有Mv0=Mv1-mv2

16、 ②， 設(shè)B后退距離為s，對B后退直至停止過程，由動能定理有 ③， 由①②③解得 17 質(zhì)量m=1.5 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒力F作用下，從水平面上A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動一段距離撤去該力，物塊繼續(xù)滑行t=2.0 s停在B點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)間的距離s=5.0m，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0．20，求恒力F多大．(g=10 m/s2) 17.解析：設(shè)撤去力F前物塊的位移為s1撤去力F時物塊速度為v，物塊受到的滑動摩擦力為 F1=μmg，對撤去力F后物塊滑動過程應(yīng)用動量定理得 -F1t=O-mv， 由運(yùn)動學(xué)公式得 對物塊運(yùn)動的全過程應(yīng)用動能定理Fsl—F1s=

17、O，由以上各式得 代人數(shù)據(jù)解得F=15 N. 18 下面是一個物理演示實(shí)驗，它顯示：圖5—45中自由下落的物體A和B經(jīng)反彈后，B能上升到比初始位置高得多的地方(如圖所示)．A是某種材料做成的實(shí)心球，質(zhì)量m1=0.28 kg，在其頂部的凹坑中插著質(zhì)量m2=0.1 kg的木棍B，B只是松松地插在凹坑中，其下端與坑底之間有小空隙．將此裝置從A下端離地板的高度H=1.25 m處由靜止釋放．實(shí)驗中，A觸地后在極短時間內(nèi)反彈，且其速度大小不變，接著木棍B脫離球A開始上升，而A球恰好停留在地板上．求木棍B上升的高度．(g=10 m/s2) 18.解析：設(shè)A剛要碰地時A、B的速度大小為v1，則，根

18、據(jù)題意，A剛反彈后的速度大小為v1，方向向上，A、B碰后A的速度為零，B的速度大小設(shè)為vB，取豎直向上為正方向，根據(jù)動量守恒定律得mlv1=m2v1=m2vB，解得 設(shè)B上升的高度為，l，則 19 如圖5—46所示，長木板ab的b端固定一擋板，木板連同擋板的質(zhì)量為M一4.0kg，a、b間距離s一2.0 m木板位于光滑水平面上．在木板a端有一小物塊，其質(zhì)量m=1.0kg，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.10，它們都處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)令小物塊以初速v0=4.0m/s沿木板向前滑動，直到和擋板相撞．碰撞后，小物塊恰好回到a端而不脫離木板．求碰撞過程中損失的機(jī)械能． 19.解析：設(shè)木塊和物塊

19、最后共同的速度為。，由動量守恒定律 ①，設(shè)全過程損失的機(jī)械能為E， ②， 用s1表示從物塊開始運(yùn)動到碰撞前瞬間木板的位移，W1表示在這段時間內(nèi)摩擦力對木板所做的功，用W2表示同樣時間內(nèi)摩擦力對物塊所做的功，用s2表示從碰撞后瞬間到物塊回到a端時木板的位移，W3表示在這段時間內(nèi)摩擦力對木板所做的功，用W4表示同樣時間內(nèi)摩擦力對物塊所做的功.用W表示在全過程中摩擦力做的總功，則 W1=μmgsl ③， W2=μmg (sl+s) ④， W3=-μmgs2 ⑤， W4=μmg(s2一s) ⑥， W=W1+W2+W3+W4 ⑦， 用E表示在碰撞

20、過程中損失的機(jī)械能，則 E1=E—W ⑧， 由①～⑧式解得： ⑨， 代人數(shù)據(jù)得：E1=2.4 J. 20 如圖5—47所示，三個質(zhì)量均為m的彈性小球用兩根長均為L的輕繩連成一條直線而靜止在光滑水平面上．現(xiàn)給中間的小球B一個水平初速度v0，方向與繩垂直．小球相互碰撞時無機(jī)械能損失，輕繩不可伸長．求： (1)當(dāng)小球A、C第一次相碰時，小球B的速度； (2)當(dāng)三個小球再次處在同一直線上時，小球B的速度； (3)運(yùn)動過程中A的最大動能EkA和此時兩根繩的夾角θ； (4)當(dāng)三個小球處在同一直線上時，繩中的拉力F的大小． 20.解析：(1)設(shè)小球A、C第一次相碰時，小

21、球B的速度為vB，考慮到對稱性及繩的不可伸長特性，小球A、C的速度也為vB，由動量守恒定律，得mv0=3mvB，由此解得 (2)當(dāng)三個小球再次處在同一直線上時，則由動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律，得 解得 (三球再次處于同一直線)， vB=v0，vA=0(初始狀態(tài)，舍去).所以，三個小球再次處在同一直線上時，小球B的速度為 (負(fù)號表明與初速度反向). (3)當(dāng)小球A的動能最大時，小球B的速度為零，設(shè)此時小球A、C的速度大小為U，兩根繩間夾角為θ(如圖)，則仍由動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律，得 ，另外， 由此可解得，小球A的最大動能為 此時兩根繩間夾角為θ=90o.(

22、4)小球A、C均以半徑L繞小球B做圓周運(yùn)動，當(dāng)三個小球處在同一直線上時，以小球B為參考系(小球B的加速度為零，為慣性參考系)，小球A(C)相對于小球B的速度均為 所以，此時繩中拉力大小為 考點(diǎn)小資料 一題多解 ——2020年全國卷I第24題 如圖所示，質(zhì)量為m2的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為m2的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k， A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)．一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤．開始時各段繩都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向．現(xiàn)在在掛鉤上掛一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升．若將C換成另一個質(zhì)

23、量為(m1+m3)的物體D，仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則這次B剛離地時D的速度大小是多少?已知重力加速度為g 解法一：開始時，A、B靜止，設(shè)彈簧壓縮量為z，，由平衡條件得kx1=m1g，設(shè)B剛要離地時彈簧伸長量為x1，則kx2=m2g，掛C，B剛要離地時，A、B、C三者速度均為零，設(shè)彈簧的彈性勢能變化量為△Ep，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 c換成D后，當(dāng)B剛要離地時，A、D速度大小相等，設(shè)為 v，彈簧的彈性勢能變化量仍為△EP，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 以上各式聯(lián)立解得 解法二：應(yīng)用彈簧彈性勢能公式 和機(jī)械能守恒定律列方程求解．掛C，B剛要離地時，A、B、C三者速度均

24、為零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得： (x1、x2同解法一)， 把x1、x2代入可得 C換成D后，當(dāng)B剛要離地時，A、D速度大小相等，設(shè)為 v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得： 解得： 或 解法三：以A、D為研究對象，由于彈簧的彈力與位移成線性變化，所以剛掛D時，整體所受合外力為： Fl=mlg+m3g掛D，當(dāng)B剛要離地時，整體所受合外力為： (x1、x2同解法一) 全過程整體所受平均合外力為： 全過程整體的平均加速度為： 由運(yùn)動學(xué)公式得： 由解法二知： 聯(lián)立各式解得： 注：用隔離法也可以． ．解法四：以A、D為研究對象，從剛釋放

25、D到B剛要離地，全過程由動能定理得： (x1、x2同解法一；F同解法三) 由解法二知 ，解得 注：用隔離法也可以．總結(jié)： 1. 本題涉及到胡克定律、彈性勢能、動能、重力勢能、機(jī)械能守恒等知識，考查同學(xué)們的理解、分析、推理的能力，要求同學(xué)們能靈活運(yùn)用上述概念和規(guī)律解決實(shí)際問題． 2. 準(zhǔn)確把握臨界條件所蘊(yùn)涵的物理規(guī)律是高考 資源網(wǎng)解題的突破口。如本題B剛好離地的狀態(tài)是彈力和其重力相等(即志zz=耽g)，但要注意第一種情況下．A、C的速度均為零。第二種情況下。A、C的速度大小相等且不為零；本題的臨界條件所蘊(yùn)涵的另一物理意義．是兩種情況下彈簧的彈性勢能變化量相同．這就建立了兩種情況之間的關(guān)系。特別對沒有掌握彈簧彈性勢能公式的同學(xué)。這一點(diǎn)更為重要． 3. 題可以用動力學(xué)方法、動能定理、機(jī)械能守恒定律等多種方法求解，要想做到能靈活、準(zhǔn)確選擇規(guī)律列方程。這就要求同學(xué)們在平時的學(xué)習(xí)中注意對研究對象的受力分析和過程分析，重視概念、規(guī)律的形式、建立過程。適用條件和適用范圍．