2024届高考物理一轮复习重难点逐个击破44 动力学、动量和能量观点的综合应用（原卷版）.docx

专题44 动力学、动量和能量观点的综合应用一．三个基本观点动力学观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题二．五大基本规律牛顿第二定律：F合＝ma动能定理：W合＝mv－mv机械能守恒定律：E1＝E2 mgh1＋mv＝mgh2＋mv动量定理：I合＝Δp F合t＝p′－p动量守恒定律：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′三.选用规律原则1.根据研究对象选取：（1）若多个物体的运动状态不同，则一般不宜对多个物体整体应用牛顿运动定律；（2）若研究对象为单个物体，则不能用动量观点中的动量守恒定律；（3）若研究对象为多物体系统，且系统内的物体与物体间有相互作用，一般用“守恒定律”去解决问题，但必须注意研究对象是否满足定律的守恒条件．2.根据研究过程选取：（1）凡涉及瞬间状态的分析和运动性质的分析，则必须要用动力学观点；（2）凡涉及复杂的直线或曲线运动问题，一般要用能量观点或动量观点；（3）凡涉及短暂的相互作用问题优先考虑用动量定理；（4）凡涉及碰撞、爆炸、反冲等问题，一般应用动量守恒定律。

3.根据所涉及的物理量选取（1）如果涉及加速度的问题，则一般要用牛顿运动定律；（2）如果涉及运动时间或作用时间的问题，一般优先考虑用动量定理，其次考虑用牛顿运动定律；（3）如果涉及运动的位移或路程的问题，一般优先考虑用功能关系，其次再考虑用牛顿运动定律；（4）如果涉及初、末速度问题，一般优先考虑用功能关系，其次考虑用动量观点，最后再考虑用牛顿运动定律1．（2022·全国·高三课时练习）水平地面上有甲、乙两个小滑块在同一直线上运动，两小滑块碰撞前后的速度—时间图像如图所示，小滑块甲的碰前速度为正向，小滑块乙的碰前速度为负向（其中一个小滑块碰后速度变为0）下列说法正确的是（　　）A．碰后乙的速度变为零B．t=2.5 s时，两小滑块之间的距离为7.5 mC．两小滑块之间的碰撞为非弹性碰撞D．碰撞前，两个小滑块组成的系统动量守恒2．如图所示，足够长的光滑细杆PQ水平固定，质量为2m的物块A穿在杆上，可沿杆无摩擦滑动质量为0.99m的物块B通过长度为L的轻质细绳竖直悬挂在A上，整个装置处于静止状态，A、B可视为质点若把A固定，让质量为0.01m的子弹以v0的速度水平射入物块B（时间极短，子弹未穿出）后，物块B恰好能到达水平杆PQ位置，重力加速度为g，则（　　）A．在子弹射入物块B的过程中，子弹和物块B构成的系统动量和机械能都守恒B．子弹射入物块B的初速度v0=100gLC．若物块A不固定，子弹仍以v0射入，物块B仍能摆到水平杆PQ位置D．若物块A不固定，子弹仍以v0射入，当物块B摆到最高点时速度为2gL33．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，小车的上表面固定一个光滑弯曲圆管道，整个小车（含管道）的质量为2m，原来静止在光滑的水平面上。

今有一个可以看作质点的小球，质量为m，半径略小于管道截面半径，以水平速度v从左端滑上小车小球恰好能到达管道的最高点，然后从管道左端滑离小车关于这个过程，下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　）A．小球滑离小车时，小车回到原来位置B．小球滑离小车时相对小车的速度大小为v3C．车上管道中心线最高点离小车上表面的竖直高度为v23gD．小球从滑进管道到滑到最高点的过程中，小车的动量变化量大小是mv34．（2023·浙江·模拟预测）(多选)如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为m的小车，小车的半径R=0.7m四分之一光滑圆弧轨道在最低点与水平轨道相切于A点在水平轨道的右端固定一个轻弹簧，弹簧处于自然长度时左端位于水平轨道的B点正上方，B点右侧轨道光滑，A、B的距离为L=2.5m，一个质量也为m的可视为质点的小物块从圆弧轨道最高点以v0=6m/s的速度开始滑下，则在以后的运动过程中（重力加速度为g=10m/s2，弹簧始终在弹性限度内，空气阻力不计　　）A．若A、B间的轨道也光滑，小车的最大速度为5m/sB．若A、B间的轨道也光滑，物块运动到最高点时到水平轨道的距离为1.8mC．若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5，弹簧的最大弹性势能等于因摩擦产生的总热量D．若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5，小车运动的总位移大小为0.35m5．如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑水平面上，物体A被水平速度为v0的子弹射中并嵌在其中，已知物体B的质量为mB，物体A的质量mA=34mB，子弹的质量m弹=14mB.求：（1）物体A被击中后的速度v1；（2）子弹射入木块后系统损失的机械能ΔE；（3）物体B在运动中的最大速度vB．6．（2021·全国·高三专题练习）如图所示，在高h=0.8m的平台上放置一质量为M=0.99kg的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘距离d =2m，一质量m =0.01kg的子弹以v0=400m/s的速度沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动。

最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上，g=10m/s2，求：(1)小木块滑出平台时的速度v；(2)子弹射入木块的过程中系统损失的机械能；(3)木块与平台间的动摩擦因数μ7．如图，水平轨道的AC段粗糙，长度为L＝5m，其余部分光滑质量为m1=2kg的滑块P1以速度v＝2m/s与静止在A点的质量为m2=1kg的滑块P2发生正碰（碰撞时间极短），碰后滑块P2恰好滑到C点，已知两滑块与平面间的动摩擦因数均为0.04，重力加速度g取10m/s2，求：（1）碰后P1在AC上滑行的时间；（2）P1、P2碰撞过程中损失的能量8. 如图，光滑水平面上有一质量为M=1.98 kg的小车，小车的B点右侧的上表面是粗糙水平轨道，小车的B点左侧固定一半径为R=0.6 m的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在B点相切小车的最右端D点固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度时其左端正好对应小车的C点，B点与C点之间的距离为L=0.9 m一质量为m=2 kg的小物块（可视为质点）位于小车的B点，小车与小物块均处于静止状态，突然有一质量为m0=20 g的子弹，以水平速度v0=500 m/s击中小车并停留在小车中，设子弹击中小车的过程时间极短，已知小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ=0.4，不计空气阻力，重力加速度大小为g=10 m/s2。

求：（1）子弹射入小车的过程中，系统产生的热量；（2）通过计算判断小物块是否能运动到圆弧轨道的最高点A，并求当小物块再次回到B点时，小车的速度大小；（3）若弹簧被小物块压缩的最大压缩量为x=10 cm，求弹簧的最大弹性势能9. 如图所示，小球A质量为m，系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到光滑水平面的距离为h物块B和C的质量分别是5m和3m，B与C用轻弹簧拴接，置于光滑的水平面上，且B物块位于O点正下方现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止释放，运动到最低点时与物块B发生正碰（碰撞时间极短），反弹后上升到最高点时到水平面的距离为ℎ16小球与物块均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求：（1）小球A与物块B碰撞前、后的速度大小；（2）碰撞过程B物块受到的冲量大小；（3）碰后轻弹簧获得的最大弹性势能10.在光滑水平面上静止放置一木板B，B的质量为mB=2kg，B右端离竖直墙s=5m，在B的左端静止一小物体A，其质量为mA=0.99kg，一质量为mC=0.01kg的子弹C以v=600m/s的速度击中A并在极短时间内留存A中，如图所示，A与B间的动摩擦因数为μ=0.4，在运动过程中只是B与墙壁碰撞，碰撞时间极短，且碰撞时无能量损失，取g=10m/s2，求：（1）子弹击中A后，A的速度及子弹击中A过程中产生的热量Q；（2）要使A最终不脱离B，木板B的最短长度L。

11. 2022年北京冬季奥运会冰壶比赛在位于北京赛区的国家游泳中心进行在冰壶比赛中，球员手持毛刷擦刷冰面，可以改变冰壶滑行时受到的阻力在比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在营垒中心发生对心碰撞（如图甲所示），从t=0开始，碰撞前后两壶运动的v—t图像如图乙中实线所示，其中碰后红、蓝两壶的图线平行已知两冰壶质量均为m=20kg，t=1s时两壶相撞，不计碰撞的时间和空气阻力，求：（1）碰撞后蓝壶的速度大小；（2）在碰撞中损失的机械能；（3）碰撞后红壶继续运动的时间12．如图所示，一半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧曲面AB与水平面BC相切于B点，BC右端与内壁光滑、半径r=0.4m的四分之一细圆管CD相切，管口D端正下方直立一根轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端通过一锁定装置将弹簧压缩（压缩量Δx≪r）质量m=1kg的小滑块P在曲面最高点A处从静止开始下滑，到达曲面底端时与静止在该处的相同滑块Q发生弹性碰撞，滑块Q进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后触碰到弹簧，锁定装置立即自动解除已知滑块与BC间的动摩擦因数μ=0.2，滑块尺寸略小于圆管内径且可被视为质点，重力加速度取g=10m/s2，不计各处的空气阻力以及触碰弹簧的能量损失。

求：（1）滑块P达到曲面底端与滑块Q碰撞前瞬间对轨道的压力FN的大小；（2）水平面BC的长度s；（3）要使两滑块能发生第二次碰撞，弹簧原来储存的弹性势能Ep至少为多少？13．（2022·全国·高三开学考试）如图所示，一质量为m1=0.2kg的“T”形杆P竖直放在地面上，有一质量为m2=0.3kg的金属圆环Q套在“T”形杆P的直杆上很难分离某工程师设计了一个方法成功将金属环Q与“T”形杆P分开，该工程师在“T”形杆P与金属圆环Q间装上适量的火药，火药爆炸瞬间化学能中的部分能量转化为系统的机械能E，已知E=278J，金属圆环Q与“T”形杆P的直杆间滑动摩擦力大小恒为f=15N，不计空气阻力重力加速度大小g取10m/s21）求火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的速度大小；（2）求点燃火药爆炸瞬间“T”形杆P和金属圆环Q的加速度大小3）若要求金属环Q与“T”形杆P分开，则直杆长度的最大值是多少？14． 如图所示，固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道，轨道半径R=1.4m平台上静止着两个滑块A、B，mA=0.1kg ，mB=0.7kg，两滑块间夹有少量炸药，平台右侧有一带挡板的小车，静止在光滑的水平地面。

小车质量为M=0.3kg，车面与平台的台面等高，车面左侧粗糙部分长度为L=0.1m，动摩擦因数为μ=0.1，右侧拴接一轻质弹簧，弹簧自然长度所在范围内车面光滑点燃炸药后，滑块A刚进入与圆轨道相切的C点时，对轨道的压力为4.5N，滑块B冲上小车两滑块都可以看做质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，且爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上，且重力加速度g=10m/s2求：（1）爆炸后A与B获得的总动能；（2）滑块A脱离圆轨道的点E与点O的连线同竖直方向的夹角θ；（3）整个过程中弹簧的最大弹性势能是多少？最终滑块B停在离小车左端多远的位置？15．如图所示，光滑水平面上放置着滑板A和滑块C，滑块B置于A的左端，滑板A的上表面由粗糙水平部分和四分之一光滑圆弧组成，三者的质量分别为mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg，开始时C静止，A、B一起以v0=5m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞（时间极短）后C向右运动，经过一段时间后，A、B再次达到共同速度一起向右匀速运动，且。