（課標(biāo)版）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題二第5講應(yīng)用“三大觀點(diǎn)”解決力學(xué)綜合問題練習(xí).docx

第5講應(yīng)用“三大觀點(diǎn)”解決力學(xué)綜合問題沖刺提分作業(yè)A1.(2019福建大聯(lián)考)汽車碰撞試驗(yàn)是綜合評價(jià)汽車安全性能的有效方法之一。設(shè)汽車在碰撞過程中受到的平均撞擊力達(dá)到某個(gè)臨界值F0時(shí),安全氣囊爆開。某次試驗(yàn)中,質(zhì)量m1=1 600 kg的試驗(yàn)車以速度v1=36 km/h正面撞擊固定試驗(yàn)臺,經(jīng)時(shí)間t1=0.10 s碰撞結(jié)束,車速減為零,此次碰撞安全氣囊恰好爆開。忽略撞擊過程中地面阻力的影響。求:(1)此過程中試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺的沖量I0的大小及F0的大小;(2)若試驗(yàn)車以速度v1撞擊正前方另一質(zhì)量m2=1 600 kg、速度v2=18 km/h同向行駛的汽車,經(jīng)時(shí)間t2=0.16 s兩車以相同的速度一起滑行。試通過計(jì)算分析這種情況下試驗(yàn)車的安全氣囊是否會爆開。答案見解析解析(1)v1=36 km/h=10 m/s,取速度v1的方向?yàn)檎较蛴蓜恿慷ɡ碛?I0=0-m1v1得I0=1.6104 Ns由沖量定義有I0=F0t1得F0=1.6105 N(2)設(shè)試驗(yàn)車和汽車碰撞后獲得共同速度v由動量守恒定律有m1v1+m2v2=(m1+m2)v對試驗(yàn)車,由動量定理有-Ft2=m1v-m1v1得F=2.5104 N可見Fv,假設(shè)物體甲在傳送帶上一直做勻減速直線運(yùn)動,由動能定理得-m1gL=12m1v22-12m1v12解得v2=4 m/sv2v,假設(shè)成立,則物體甲第一次運(yùn)動到C點(diǎn)的速度大小v2=4 m/s(2)以物體甲和物體乙為研究對象,從甲滑上乙開始至甲滑下來到達(dá)C點(diǎn)的過程中,系統(tǒng)水平方向上動量守恒m1v2=m1v3+m2v4由系統(tǒng)能量守恒得12m1v22=12m1v32+12m2v42解得v3=-2 m/s則甲第二次到達(dá)C點(diǎn)的速度大小為2 m/s(3)甲向左滑上傳送帶,做勻減速直線運(yùn)動由牛頓第二定律得m1g=m1a解得a=2 m/s2由動能定理得-m1gL=12m1v52-12m1v32解得到達(dá)B點(diǎn)的速度v5=0物體甲從C點(diǎn)運(yùn)動到左端B點(diǎn)的時(shí)間t1=v5-v3a解得t1=1 s甲向右滑上傳送帶先做勻加速直線運(yùn)動,設(shè)與傳送帶共速時(shí)所用時(shí)間為t2,則t2=va解得t2=0.5 s設(shè)甲在t2時(shí)間內(nèi)的位移為x1,則m1gx1=12m1v2解得x1=0.25 m甲與傳送帶共速后隨傳送帶一起勻速運(yùn)動,位移x2=L-x1所用時(shí)間t3=x2v解得t3=0.75 s甲從第二次到第三次到達(dá)C點(diǎn)的過程中的運(yùn)動時(shí)間t=t1+t2+t3解得t=2.25 s沖刺提分作業(yè)B1.某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意圖如圖,皮帶在電動機(jī)的帶動下保持v=1 m/s的恒定速度向右運(yùn)動,現(xiàn)將一質(zhì)量為m=2 kg的郵件輕放在皮帶上,郵件和皮帶間的動摩擦因數(shù)=0.5。設(shè)皮帶足夠長,g取10 m/s2,在郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中,求:(1)郵件滑動的時(shí)間t。(2)郵件對地的位移大小x。(3)郵件與皮帶間的摩擦力對皮帶做的功W。答案(1)0.2 s(2)0.1 m(3)-2 J解析(1)設(shè)郵件放到皮帶上與皮帶發(fā)生相對滑動過程中受到的滑動摩擦力為F,則F=mg取向右為正方向,對郵件應(yīng)用動量定理,有Ft=mv-0解得t=0.2 s(2)郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中,對郵件應(yīng)用動能定理,有Fx=12mv2-0解得x=0.1 m(3)郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中,設(shè)皮帶相對地面的位移為s則s=vt摩擦力對皮帶做的功W=-Fs解得W=-2 J2.如圖所示,質(zhì)量均為m的小滑塊A、B、C厚度均不計(jì)。其中B、C兩滑塊通過勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連并豎直放置在水平面上。現(xiàn)在將小滑塊A從距離B滑塊H0高處由靜止釋放,A、B相碰后立刻粘合為一個(gè)整體,且以共同速度向下運(yùn)動,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。求:(1)A、B碰后的共同速度v1的大小;(2)A、B向下運(yùn)動的速度最大時(shí),滑塊C對水平面的壓力大小。答案(1)gH02(2)3mg解析(1)設(shè)A與B碰撞之前A的瞬時(shí)速度為v0,則mgH0=12mv02A、B碰撞前后動量守恒,即mv0=2mv1式中v1為A與B碰撞后的共同速度聯(lián)立解得v1=gH02(2)當(dāng)A、B的速度最大時(shí),它們所受的合力為零,即處于平衡狀態(tài),設(shè)此時(shí)水平地面對滑塊C的支持力大小和滑塊C對水平地面的壓力大小分別為FN和FN,對于A、B、C組成的系統(tǒng)由受力分析可知FN-3mg=0由牛頓第三定律可知FN=FN聯(lián)立解得FN=3mg3.如圖所示,半徑為R,管徑很小的光滑半圓形細(xì)管豎直放置,有兩個(gè)直徑略小于管徑、質(zhì)量分別為m1=3m、m2=m的小球P、Q,小球Q靜止在水平面上,小球P以某一初速度向右運(yùn)動,與小球Q發(fā)生彈性碰撞。P、Q兩球通過最高點(diǎn)C后落地點(diǎn)分別為M、N,已知:|CN|2-|CM|2=12R。求:(1)碰撞前小球P的速度;(2)碰撞后小球P、Q的速度;(3)小球P、Q經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí),它們對細(xì)管的作用力。答案(1)32gR(2)322gR922gR(3)32mg,豎直向下712mg,豎直向上解析(1)小球P、Q發(fā)生彈性碰撞,由動量守恒定律得m1v0=m1v1+m2v2由機(jī)械能守恒定律得12m1v02=12m1v12+12m2v22小球P、Q從水平面運(yùn)動到最高點(diǎn)C的過程中,由機(jī)械能守恒定律得對P球有12m1v12=12m1v32+m1g2R對Q球有12m2v22=12m2v42+m2g2R之后兩小球做平拋運(yùn)動,有h=2R=12gt2P球的水平位移x1=v3tQ球的水平位移x2=v4t依題意有(x22+h2)-(x12+h2)=144R2聯(lián)立解得碰撞前小球P的速度v0=32gR(2)由(1)得碰撞后小球P的速度v1=322gR碰撞后小球Q的速度v2=922gR(3)由(1)得小球P在最高點(diǎn)C的速度v3=gR2小球Q在最高點(diǎn)C的速度v4=73gR2以P為研究對象,由牛頓第二定律得FP+m1g=m1v32R解得FP=-32mg,負(fù)號表示細(xì)管對小球P的彈力豎直向上由牛頓第三定律知,小球P對細(xì)管的作用力大小是32mg,方向豎直向下以Q為研究對象,由向心力公式FQ+m2g=m2v42R解得FQ=712mg,正號表示細(xì)管對小球Q的彈力豎直向下由牛頓第三定律知,小球Q對細(xì)管的作用力大小是712mg,方向豎直向上4.(2019貴州十校聯(lián)考)如圖所示,一小車上表面由粗糙的水平部分AB和光滑的半圓弧軌道BCD組成,小車緊靠臺階靜止在光滑水平地面上,且左端與粗糙水平臺等高。水平臺與物塊P間的滑動摩擦因數(shù)為=0.2,水平臺上有一彈簧,彈簧左端固定,彈簧右端與一個(gè)質(zhì)量為m1=5 kg的小物塊接觸但不固定,此時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)并鎖定,彈簧的彈性勢能Ep=100 J?，F(xiàn)解除彈簧的鎖定,物塊P從M點(diǎn)出發(fā),MN間的距離為d=1 m。物塊P到N點(diǎn)后與靜止在小車左端的質(zhì)量為m2=1 kg的物塊Q(可視為質(zhì)點(diǎn))發(fā)生彈性碰撞(碰后立即將物塊P取走,使之不影響后續(xù)物體的運(yùn)動)。已知AB長為L=10 m,小車的質(zhì)量為M=3 kg。取重力加速度g=10 m/s2。(1)求碰撞后瞬間物塊Q的速度大小;(2)若物塊Q在半圓弧軌道BCD上經(jīng)過一次往返運(yùn)動(運(yùn)動過程中物塊始終不脫離軌道),最終停在小車水平部分AB的中點(diǎn),求半圓弧軌道BCD的半徑至少多大;(3)若小車上表面AB和半圓弧軌道BCD面均光滑,半圓弧軌道BCD的半徑為R=1.2 m,物塊Q可以從半圓弧軌道BCD的最高點(diǎn)D飛出,求其再次落回小車時(shí),落點(diǎn)與B點(diǎn)的距離s為多少。(結(jié)果可用根號表示)答案(1)10 m/s(2)1.25 m(3)1253 m解析(1)物塊P被彈簧彈開運(yùn)動到N點(diǎn)速度為v1,由能量守恒得Ep=m1gd+12m1v12解得v1=6 m/s物塊P、Q發(fā)生彈性碰撞,碰后P、Q的速度為v1、v2,規(guī)定向右為正方向,由動量守恒定律得m1v1=m1v1+m2v2由機(jī)械能守恒定律得12m1v12=12m1v12+12m2v22解得v1=4 m/s,v2=10 m/s或v1=6 m/s,v2=0(舍)(2)物塊Q從開始運(yùn)動到與小車相對靜止過程,共同速度為v3,系統(tǒng)水平方向動量守恒,規(guī)定向右為正方向,由動量守恒定律得m2v2=(m2+M)v3解得v3=2.5 m/s系統(tǒng)能量守恒,有12m2v22=m2g32L+12(m2+M)v32解得=0.25Q至C點(diǎn)與車共速時(shí),半徑R最小,系統(tǒng)能量守恒,有12m2v22=m2gL+m2gR+12(m2+M)v32解得R=1.25 m(3)設(shè)Q通過D點(diǎn)時(shí),Q與小車的速度分別為v4、v5