高考物理二轮总复习精品课件 第一编 核心专题突破 专题2 能量与动量 第二讲动量和能量观点的应用 (7).ppt

分层演练——拿高分练真题·明考向(命题角度1、2)(2023浙江6月选考)为了探究物体间碰撞特性,设计了如图所示的实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接,两半径均为R=0.4m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数k=100N/m的轻质弹簧连接,静置于轨道FG上。现有质量m=0.12kg的滑块a以初速度v0=m/s从D处进入,经DEF管道后,与FG上的滑块b碰撞(时间极短)。已知传送带长L=0.8m,以v=2m/s的速率顺时针转动,滑块a与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,其他摩擦和阻力均不计,(1)求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小vF和所受支持力大小FN。(2)若滑块a碰后返回到B点时速度vB=1m/s,求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能ΔE。(3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住,求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差Δx。答案(1)10m/s31.2N(2)0(3)0.2m解析(1)对滑块a从D到F,根据动能定理得解得FN=31.2N。(2)滑块a返回传送带的过程一直在做减速运动,设滑块a与滑块b碰后的速度为va,滑块a从碰后到返回到传送带的B点,根据动能定理得解得va=5m/sa和b相互作用的过程满足动量守恒,mvF=m(-va)+3mvb解得vb=5m/sa和b碰撞过程损失的机械能为解得ΔE=0。(3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住,则根据动量守恒定律得mvF=(m+3m)v解得v=2.5m/s弹簧被压缩到最短和最长,均有mvF=(m+3m+2m)v弹簧最大长度与最小长度之差为Δx=2x解得Δx=0.2m。练模拟·提能力1.(命题角度1)如图为游乐场一款弹射游戏的侧视图,弹射装置K将质量为m1=0.1kg的小球(可视为质点)沿水平轨道弹出,在A点与静止的质量为m2=0.1kg的物块发生碰撞并粘在一起形成系统,系统通过A点时对轨道的压力大小为5.2N,其后进入圆心角θ=53°、半径R=0.5m的圆弧轨道AB,从圆弧轨道末端沿切线飞出,恰好能够垂直穿过竖直挡板M的小孔中心,不考虑一切阻力,已知重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8。求:(1)小球与物块碰撞前的速度大小v0;(结果保留根号)(2)竖直挡板的小孔中心离圆弧B端的水平距离x和竖直高度h。解析(1)根据牛顿第三定律可知,小球与物块组成的系统通过A点时受到的支持力大小为FN=5.2N根据牛顿第二定律有小球与物块的碰撞过程,根据动量守恒定律有m1v0=(m1+m2)vA(2)系统由A点运动到B点,根据机械能守恒定律有解得vB=2m/s系统从B点到竖直挡板的小孔中心的过程做斜抛运动,且小孔中心恰好为轨迹的最高点,则系统从B点到竖直挡板的小孔中心的运动时间为竖直挡板的小孔中心离圆弧B端的水平距离为x=vBcosθ·t=0.192m2.(命题角度1、3)如图所示,质量为m0=2kg的滑槽静止在光滑的水平地面上,滑槽的AB部分是长为l=1m的粗糙水平面,BC部分是半径为R=0.2m的四分之一光滑圆弧轨道,滑块P置于滑槽上面的A点。一根长为L=0.9m、不可伸长的轻质细绳一端固定于O,另一端系着小球Q。将小球Q拉至细绳与竖直方向成60°角的位置,由静止释放,小球Q到达最低点时与滑块P发生弹性碰撞且时间极短,最终滑块P未离开滑槽。已知滑块P和小球Q的质量均为m=1kg,它们均可视为质点,g取10m/s2,忽略空气阻力,设滑块P与滑槽AB之间的动摩擦因数0μ1。(1)求碰撞瞬间滑块P所受冲量I的大小。(2)若滑块P刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C,求动摩擦因数μ0。(3)讨论滑块P在整个运动过程中,是否有可能在某段时间里相对地面向右运动?如不可能,说明理由;如可能,试求出P向右滑动时动摩擦因数μ的取值范围。答案(1)3N·s(2)0.1(3)滑块P有可能在某段时间里相对地面向右运动0.15≤μ0.225解析(1)对小球Q摆到最低点的过程,根据机械能守恒定律可知解得v1=3m/s因Q和P质量相等且发生弹性碰撞,因此碰撞后Q静止,P以v1的速度在滑槽上开始运动,所以碰撞瞬间滑块P所受的冲量为I=mv1=1×3N·s=3N·s。(2)若滑块P刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C,取向左为正,对滑块P和滑槽组成的系统,由水平方向动量守恒可得mv1=(m+m0)v根据能量守恒定律可得解得v=1m/s,μ0=0.1。(3)当滑块P从圆弧轨道滑回B点速度恰好为