2020届高考物理二轮复习专题四力学中的动量和能量问题模拟试题(带解析).pdf

专题四力学中的动量和能量问题 考向预测 能量观点是高中物理解决问题的三大方法之一，既在选择题中出 现，也在综合性的计算题中应用，常将动量与能量等基础知识融入其他 问题考查，也常将动能定理、机械能守恒、功能关系、动量定理和动量 守恒定律作为解题工具在综合题中应用考查的重点有以下几方面：(1) 动量定理和动量守恒定律的应用；(2)“碰撞模型”问题； (3)“爆炸模 型”和“反冲模型”问题；(4)“板块模型”问题 知识与技巧的梳理 1解决力学问题的三大观点 (1)力的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合，常涉及物体 的受力、加速度或匀变速运动的问题 (2)动量的观点：主要应用动量定理或动量守恒定律求解，常涉及物体 的受力和时间问题，以及相互作用物体的问题 (3)能量的观点：在涉及单个物体的受力和位移问题时，常用动能定理 分析；在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律 2力学规律的选用原则 (1)单个物体：宜选用动量定理、 动能定理和牛顿运动定律 若其中涉 及时间的问题，应选用动量定理；若涉及位移的问题，应选用动能定理； 若涉及加速度的问题，只能选用牛顿第二定律 (2)多个物体组成的系统： 优先考虑两个守恒定律， 若涉及碰撞、爆炸、 反冲等问题，应选用动量守恒定律，然后再根据能量关系分析解决。

3系统化思维方法 (1)对多个物理过程进行整体分析，即把几个过程合为一个过程来处 理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动 (2)对多个研究对象进行整体分析，即把两个或两个以上的独立物体 合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成 一个整体 (或系统) 限时训练 1(多选)如图所示， (a)图表示光滑平台上，物体A 以初速度 v0滑到 上表面粗糙的水平小车上，车与水平面间的动摩擦因数不计；(b)图为物 体 A 与小车 B 的 vt 图象，重力加速度已知，由此可求出() A小车上表面长度 B物体 A 与小车 B 的质量之比 CA 与小车 B 上表面的动摩擦因数 D小车 B 获得的动能 【解析】 由图象可知， A、B最终以共同速度v1匀速运动，不能确 定小车上表面长度，选项A 错误；由动量守恒定律得mAv0(mA mB)v1，解得 mA mB v1 v0v1，故可以确定物体 A 与小车 B 的质量之比，选项 B 正确；由图象可以知道A 相对小车 B 的位移 x 1 2v0t1，根据能量守恒 得 m Ag x1 2mAv 2 0 1 2(m AmB)v21，根据选项 B 中求得质量的关系，可以 经典常规题 解出动摩擦因数，选项C 正确；由于小车B 的质量不知道，故不能确定 小车 B 获得的动能，故 D 错误。

【答案】 BC 2某兴趣小组设计了一个玩具轨道模型如图甲所示，将一质量为m 0.5 kg的玩具小车 (可以视为质点 )放在 P 点，用弹簧装置将其从静止弹 出(弹性势能完全转化为小车初始动能)，使其沿着半径为r1.0 m 的光 滑圆形竖直轨道 OAO 运动，玩具小车受水平面PB 的阻力为其自身重力 的 0.5倍(g 取 10 m/s2)，PB16.0 m，O 为 PB 中点B 点右侧是一个高 h1.25 m，宽 L2.0 m 的壕沟求： (1)要使小车恰好能越过圆形轨道的最高点A，则此种情况下，小车 在 O 点受到轨道弹力的大小； (2)要求小车能安全的越过A 点，并从 B 点平抛后越过壕沟，则弹簧 的弹性势能至少为多少； (3)若在弹性限度内，弹簧的最大弹性势能Epm40 J，以 O 点为坐 标原点， OB 为 x 轴，从 O 到 B 方向为正方向，在图乙坐标上画出小车 能进入圆形轨道且不脱离轨道情况下，弹簧弹性势能Ep与小车停止位置 坐标 x 关系图 【解析】 (1)在最高点 mg 2 A v m r ，得 vA10 m/s OA：mg2r 1 2mv 2 A1 2mv 2 O，得 vO5 2 m/s FNOmg 2 O v m r ，得 FNO6mg30 N。

(2)要求 1：越过 A 点，vO5 2 m/s PO：EP弹1kmgxPO 1 2mv 2 O0，得 Ep弹132.5 J 要求 2：平抛运动 LvBt，h1 2gt 2，得 vB4 m/s Ep弹2kmgxPB 1 2mv 2 B0，得 Ep弹244 J 综上所述，弹簧弹性势能的最小值为44 J (3)分类讨论：因为最大弹性势能为40 J 由 Epmmgs 0，得 s16 m，所以至多运动到B 点，必不平抛 情况 1：能越过 O 点，弹性势能32.5 J Ep弹140 J 当 Ep弹1kmgx100，得 13 m x116 m ， 又因为 O 点是坐标原点，所以实际坐标值为5 m x118 m 情况 2：恰能到达圆轨道圆心等高点， 当 Ep弹2kmgxPOmgr00，得 Ep弹225 J mgrkmgx21，得 x212 m，又因为 O 点是坐标原点， 所以实际坐标值为x212 m 恰能进入圆形轨道，当Ep弹2kmgxPO00，得 Ep弹 220 J，此时 坐标值为 0 由动能定理表达式知，Ep弹与 x 是线性函数，图象如图所示 1如图， abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为 2R；bc 是半径为 R的四分之一圆弧，与ab 相切于 b 点。

一质量为 m 的小球，始 高频易错题 终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a 点处从静止开始向右运 动重力加速度大小为g小球从 a 点开始运动到其轨迹最高点，机械能 的增量为 () A2mgRB4mgR C5mgRD6mgR 【解析】设小球运动到 c 点的速度大小为vc，则对小球由 a 到 c 的过 程， 由动能定理有 F3 RmgR1 2mv 2 c，又 Fmg，解得 vc2 gR小球 离开 c 点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重 力作用下做匀减速直线运动， 由牛顿第二定律可知， 小球离开 c 点后水平 方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从 离开 c 点到其轨迹最高点所需的时间为tv c g 2 R g，在水平方向的位移 大小为 x1 2gt 22R由以上分析可知，小球从 a 点开始运动到其轨迹最 高点的过程中， 水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量为 E F5 R5mgR，C 正确，A、B、D 错误 【答案】 C 2某电影里两名枪手在房间对决，他们各自背靠墙壁，一左一右 假设他们之间的地面光滑随机放着一均匀木块，木块到左右两边的距离不 一样。

两人拿着相同的步枪和相同的子弹同时朝木块射击一发子弹，听天 由命但是子弹都没有射穿木块， 两人都活了下来反而成为了好朋友假 设你是侦探，仔细观察木块发现右边的射孔(弹痕)更深设子弹与木块的 。