专题5 动力学、动量和能量观点的综合应用(课时作业word)-【成功方案】2023年高考物理艺术生文化课总复习

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 量b.2 xxk.com 您身边的互联网+教辅专家 专题五 动力学、动量和能量观点的综合应用 1.如图，一滑雪道由AB和BC两段滑道组成，其中AB段倾角为O,BC段水平，AB 段和BC段由一小段光滑圆弧连接，一个质量为2kg的背包在滑道顶端A处由静止滑下， 若1s后质量为48kg的滑雪者从顶端以1.5ms的初速度、3ms2的加速度匀加速追赶，恰 好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起，背包与滑道的动摩擦因数为弘=112， 重力加速度取g=10m/s2,si0=725,cos0=2425,忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与 背包的重心变化，求： (1)滑道AB段的长度： (②)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。 【答案】(1)L=9m(2)0=7.44ms 【解析】 (I)设斜面长度为L,背包质量为m,=2kg,在斜面上滑行的加速度为1， 由牛顿第二定律有 mgsin 0-umgcos 0=ma 解得41=2m/s2 滑雪者质量为=48kg,初速度为%=1.5m/s,加速度为a2=3m/s2,在斜面上滑行 时间为，落后时间。=1s,则背包的滑行时间为十to,由运动学公式得L=12a1(1十o)2 L=o1+12a2 联立解得t=2s或=一1s(舍去) 故可得L=9m (2)背包和滑雪者到达水平轨道时的速度为01、2，有=a1(t十)=6m/s h=0o十azt=7.5m/s 滑雪者拎起背包的过程，系统在光滑水平面上外力为零，动量守恒，设共同速度为， 有 m十m2=(m十m2)D 解得o=7.44m/s 2.如图所示，某超市两辆相同的手推购物车质量均为m、相距1沿直线排列，静置于 水平地面上。为节省收纳空间，工人给第一辆车一个瞬间的水平推力使其运动，并与第二辆 车相碰，且在极短时间内相互嵌套结为一体，以共同的速度运动了距离12，恰好停靠在墙 边。若车运动时受到的摩擦力恒为车重的k倍，忽路空气阻力，重力加速度为g。求： ·独家授权侵权必究· 享学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (①)购物车碰撞过程中系统损失的机械能： (2)工人给第一辆购物车的水平冲量大小。 【答案】(1)mkgl(2)m6gk1 【解析】()设第一辆车碰前瞬间的速度为1，与第二辆车碰后的共同速度为2。 由动量守恒定律有1=2w2 由动能定理有-2kmg12=0-12(2m)22 则碰撞中系统损失的机械能△E=12o21一12(2m)22 联立以上各式解得△E=mkgl (②)设第一辆车推出时的速度为o 由动能定理有-amg1=12mo21-12mo20 冲量I=0o 联立解得I=m6gk1。 3.如图所示，竖直平面内由倾角a=60°的斜面轨道AB、半径均为R的半圆形细圆管轨 道BCDE和圆周细圆管轨道EFG构成一游戏装置固定于地面，B、E两处轨道平滑连接，轨 道所在平面与竖直墙面垂直。轨道出口处G和圆心O2的连线，以及O2、E、O和B等四 点连成的直线与水平线间的夹角均为0=30°，G点与竖直墙面的距离d=3R。现将质量为m 的小球从斜面的某高度h处静止释放。小球只有与竖直墙面间的碰撞可视为弹性碰撞，不计 小球大小和所受阻力。 (I)若释放处高度h=o,当小球第一次运动到圆管最低点C时，求速度大小o。及在此 过程中所受合力的冲量的大小和方向： (2)求小球在圆管内与圆心O点等高的D点所受弹力FN与h的关系式： (3)若小球释放后能从原路返回到出发点，高度h应该满足什么条件？ 【答案】(1)p=2gh0,I=m2gh0,水平向左(2)FN=2mghR-1(h≥R)(3)h≤52R或 h=92R 【解析】 (1)机械能守恒mgho=122C 解得c=2gh0 独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com□ 您身边的互联网+教辅专家 动量定理I=moc=m2gh0 方向水平向左 (2)机械能守恒mg(h一R)=12n2D牛顿第二定律FN=2R解得FN=2nghR一1 满足的条件h≥R (3)第1种情况：不滑离轨道原路返回，条件是h≤52R 第2种情况：与墙面垂直碰撞后原路返回，在进入G之前是平抛运动0,1=%，yg 其中0.=0sin0,3,=0ccos0,则gsin0 vGcos0g=d得tg=2gR 机械能守恒mg\,a\vs4\al\co1h-\f(52)R)=12mo2Gh满足的条件h=92R 4.如图所示，轨道ABCDP位于竖直平面内，其中圆弧段CD与水平段AC及倾斜段 DP分别相切于C点和D点，水平段AB、圆弧段CD和倾斜段DP都光滑，水平段BC粗糙， DP段与水平面的夹角0=37°，D、C两点的高度差h=0.1m,