2021年高考物理二轮复习核心考点专项突破动量与能量的综合应用练习含解析20210208285.docx

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1、高考动量与能量的综合应用1.如图所示，质量M＝1.5kg的小车静止于光滑水平面上并紧靠固定在水平面上的桌子右边，其上表面与水平桌面相平，小车的左端放有一质量为0.5kg的滑块Q。水平放置的轻弹簧左端固定，质量为0.5kg的小物块P置于光滑桌面上的A点并与弹簧的右端接触，此时弹簧处于原长。现用水平向左的推力F将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内)，推力做功WF＝4J，撤去F后，P沿桌面滑到小车左端并与Q发生弹性碰撞，最后Q恰好没从小车上滑下。已知Q与小车表面间动摩擦因数μ＝0.1。(取g＝10m/s2)求：(1)P刚要与Q碰撞前的速度是多少？

2、(2)Q刚在小车上滑行时的初速度v0是多少？(3)为保证Q不从小车上滑下，小车的长度至少为多少？【解析】(1)推力F通过P压缩弹簧做功，根据功能关系有Ep＝WF①当弹簧完全推开物块P时，有Ep＝mPv2②由①②式联立解得v＝4m/s。(2)P、Q之间发生弹性碰撞，设碰撞后Q的速度为v0，P的速度为v′，由动量守恒和能量守恒得mPv＝mPv′＋mQv0③15/15高考mPv2＝mPv′2＋mQv④由③④式解得v0＝v＝4m/s，v′＝0。(3)设滑块Q在小车上滑行一段时间后两者的共同速度为u，由动量守恒可得mQv0＝(mQ＋M)u⑤根据能量守

3、恒，系统产生的摩擦热μmQgL＝mQv－(mQ＋M)u2⑥联立⑤⑥解得L＝6m。【答案】(1)4m/s　(2)4m/s　(3)6m2.如图所示，竖直平面MN与纸面垂直，MN右侧的空间内存在着垂直纸面向内的匀强磁场和水平向左的匀强电场，MN左侧的水平面光滑，右侧的水平面粗糙。质量为m的物体A静止在MN左侧的水平面上，已知物体A带负电，所带电荷量的大小为q。一质量为m、不带电的物体B以速度v0冲向物体A并发生弹性碰撞，碰撞前后物体A的电荷量保持不变。A与MN右侧的水平面的动摩擦因数为μ，重力加速度的大小为g，磁感应强度的大小为B＝，电场强度的大

4、小为E＝。已知物体A在MN右侧区域中运动到与MN的距离为l的C点(图中未画出)时，速度达到最大值。物体A、B均可以看作质点，重力加速度为g。求：(1)碰撞后物体A的速度大小；15/15高考(2)物体A从进入MN右侧区域到运动到C点的过程中克服摩擦力所做的功W。【解析】(1)设A、B碰撞后的速度分别为vA、vB，由于A、B发生弹性碰撞，动量、能量均守恒，则有mv0＝mvB＋mvA①·mv＝·mv＋mv②联立①②可得vA＝v0③(2)A的速度达到最大值vm时合力为零，受力如图所示竖直方向上合力为零，有FN＝qvmB＋mg④水平方向上合力为零，有

5、qE＝μFN⑤根据动能定理，有qEl－W＝mv－mv⑥联立解得vm＝v0，W＝4μmgl－mv。【答案】(1)v0　(2)4μmgl－mv15/15高考3.光滑水平面上，用轻质弹簧连接的质量为mA＝2kg、mB＝3kg的A、B两物体都处于静止状态，此时弹簧处于原长状态。将质量为mC＝5kg的物体C，从半径R＝3.2m的光滑圆弧轨道最高点由静止释放，如图所示，圆弧轨道的最低点与水平面相切，B与C碰撞后粘在一起运动。求：(1)B、C碰撞刚结束时的瞬时速度的大小；(2)在以后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。【解析】(1)对C下滑过程中，根据动能

6、定理得mCgR＝mCv设B、C碰撞后的瞬间速度为v1，以C的速度方向为正方向，由动量守恒定律得mCv0＝(mB＋mC)v1代入数据得v1＝5m/s。(2)由题意可知，当A、B、C速度大小相等时弹簧的弹性势能最大，设此时三者的速度大小为v2，以C的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得(mC＋mB)v1＝(mA＋mB＋mC)v2设弹簧的最大弹性势能为Epm，则对B、C碰撞后到A、B、C15/15高考速度相同过程中，由能量守恒定律得(mB＋mC)v＝(mA＋mB＋mC)v＋Ep代入数据得Ep＝20J。【答案】(1)5m/s　(2)20J4.电磁轨

7、道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意图如图所示，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：(1)

8、磁场的方向；(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。【解析】(1)垂直于导轨平面向下。(2)电容器完全充电后，两极板间电压为E，当