第六章 课时作业(18) 力学观点的综合应用（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

课时作业(18)　力学观点的综合应用 [基础应用] 1．(2021·福建漳州模拟) (多选)竖直放置的轻弹簧下端固定在地上，上端与质量为m的钢板连接，钢板处于静止状态．一个质量也为m的物块从钢板正上方h处的P点自由落下，打在钢板上并与钢板一起向下运动x0后到达最低点Q.下列说法正确的是(　　) A．物块与钢板碰后的速度为 B．物块与钢板碰后的速度为 C．从P到Q的过程中，弹性势能的增加量为mg(2x0＋) D．从P到Q的过程中，弹性势能的增加量为mg(2x0＋h) BC　解析：物体下落h，由机械能守恒有mgh＝mv，物体与钢板碰撞，则动量守恒mv1＝2mv2，解得v2＝v1＝，A错误，B正确；从碰撞到Q点，由能量关系有·2mv＋2mgx0＝Ep，则弹性势能的增加量为Ep＝mg(2x0＋)，C正确，D错误． 2．如图所示，光滑水平轨道右边与墙壁连接，木块A、B和半径为0.5 m的光滑圆轨道C静置于光滑水平轨道上，A、B、C质量分别为1.5 kg、0.5 kg、4 kg.现让A以6 m/s的速度水平向右运动，之后与墙壁碰撞，碰撞时间为0.3 s，碰后速度大小变为4 m/s.当A与B碰撞后会立即粘在一起运动，已知g取10 m/s2，求： (1)A与墙壁碰撞过程中，墙壁对小球平均作用力的大小； (2)AB第一次滑上圆轨道所能达到的最大高度h. 答案：(1)50 N　(2)0.3 m 解析：(1)A与墙壁碰撞过程，规定水平向左为正方向，对A由动量定理有Ft＝mAv2－mA(－v1)， 解得F＝50 N. (2)A与B碰撞过程，对A、B系统，水平方向动量守恒有 mAv2＝(mB＋mA)v3， A、B滑上斜面到最高点的过程，对A、B、C系统，水平方向动量守恒有(mB＋mA)v3＝(mB＋mA＋mC)v4， 由能量守恒得 (mB＋mA)v＝(mB＋mA＋mC)v＋(mB＋mA)gh， 解得h＝0.3 m． 3．(2021·河北秦皇岛模拟)如图所示，在光滑的水平面上有三个小物块A、B、C，三者处于同一直线上，质量分别为mA＝3m、mB＝m、mC＝m，初始A、B用轻弹簧栓连处于静止状态，C以初速度v0向左运动，B、C相碰后以相同速度向左运动但不粘连，求 (1)弹簧压缩量最大时储存的弹性势能Ep1； (2)弹簧伸长量最大时储存的弹性势能Ep2. 答案：(1) 　 (2) mv 解析：(1)B、C碰撞动量守恒，有mCv0＝(mB＋mC)vBC， 第一次A、B、C共速时弹簧压缩量最大，以A、B、C组成系统为研究对象(mB＋mC)vBC＝(mA＋mB＋mC)v1， Ep1＝ － ＝ . (2)B与C碰后至弹簧第一次恢复原长为研究过程，A、B、C组成系统为研究对象，由系统动量守恒： (mB＋mC)v1＝(mB＋mC)v2＋mAv3， 由系统机械能守恒有 (mB＋mC)v＝ (mB＋mC)v＋mAv， 可得v2＝－ ，v3＝， 即弹簧第一次恢复原长时B、C正在向右运动，此后C将一直向右匀速运动，B先向右减速到0，再向左加速至与A共速时弹簧的伸长量最大，该过程A、B组成的系统动量守恒、机械能守恒，所以有 mBv2＋mAv3＝(mA＋mB)v4， Ep2＝mBv＋mAv－(mA＋mB)v， 由v2、v3的值及v4的值可解得Ep2＝ mv. [素养提升] 4．(2021·黑龙江大庆模拟)如图所示，光滑曲面与长度L＝1 m的水平传送带BC平滑连接，传送带以v＝1 m/s的速度顺时针运行．质量m1＝1 kg的物块甲(可视为质点)从曲面上高h＝1 m的A点由静止释放，物块甲与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2.传送带右侧光滑水平地面上有一个光滑的四分之一圆轨道状物体乙，轨道末端与地面相切，质量m2＝3 kg，重力加速度g取10 m/s2.求： (1)甲第一次运动到C点的速度大小； (2)甲第二次运动到C点的速度大小； (3)甲第二次到C点后经多长时间再次到达C点． 答案：(1)4 m/s　(2)2 m/s　(3)2.25 s 解析：(1)物块甲从A运动至B，由动能定理得 m1gh＝m1v， 解得v1＝ m/s>v， 假设物块在传送带上一直做匀减速运动，由动能定理得 －μm1gL＝m1v－m1v， 解得v2＝4 m/s. 因v2>v，故物块甲第一次运动至C点的速度大小为v2＝4 m/s. (2)以物块甲和物块乙为研究对象，从甲滑上乙开始至甲滑下来的过程中，系统水平方向上动量守恒，则有 m1v2＝m1v3＋m2v4， 系统能量守恒，则有m1v＝m1v＋m2v， 联立解得v3＝－2 m/s， 则甲从乙物体上滑下后向左做匀速运动，第二次到达C点的速度大小为2 m/s. (3)甲向左进入传送带，做匀减速运动，根据牛顿第二定律得μm1g＝m1a， 解得a＝2 m/s2， 从C