专题14 力学计算题专题之力、能量和动量观点的综合应用- 备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】（全国通用）

备战2024年高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编【第01辑】 （全国通用） 专题14 力学计算题专题之力、能量和动量观点的综合应用 一、解答题 1．（2023·黑龙江大庆·统考二模）如图甲所示，一质量的物块放在足够大的粗糙水平面上的点，物块与水平面间的动摩擦因数.长的轻质细线上端固定，下端系着一质量的小球，小球静止时位于点，小球与物块均视为质点.以为原点，水平向右为轴建立坐标.点右侧空间有一特殊的水平外力场，外力随位置的变化关系如图乙所示.现将小球拉至与竖直方向夹角的位置，不计空气阻力，重力加速度大小取。求： （1）碰撞后瞬间物块的速度大小； （2）物块第一次运动到时的动能。 2．（2023秋·辽宁朝阳·高三统考期末）如图所示，在光滑水平面上放有长木板C，C上左端是固定挡板P，在C上右端和中点处各放有可视为质点的物块A和B，P的厚度忽略不计，A、B之间和B、P之间的距离均为L，现给A一个瞬时冲量，使A以某一速度开始向左运动，已知A、C之间和B、C之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B、C（连同挡板P）的质量相同。 （1）若物块A与B能发生碰撞，则物块A的初速度至少多大？ （2）若物块A与B发生弹性碰撞后，物块B能与挡板P发生碰撞，则物块A的初速度至少多大？ 3．（2023春·湖南岳阳·高三湖南省岳阳县第一中学校考开学考试）如图所示，半径的竖直光滑半圆弧轨道的下端B点固定在高的竖直墙壁上端，O为半圆的圆心、BC为竖直直径。现将一质量的小球a从水平地面上的A点以初速度斜向上抛出，抛射角为，小球a刚好能沿水平方向击中静置在B点的小球b，小球b的质量为。已知两小球碰撞过程无能量损失，重力加速度，空气阻力不计。 （1）求A、B间的水平距离。 （2）小球b到达最高点时的动能。 4．（2023·全国·高三假期作业）滑板是冲浪运动在陆地上的延伸，是一种富有挑战性的极限运动，下面是该运动的一种场地简化模型。如图所示，右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道AB，半径，左侧是一固定的光滑曲面轨道CD，两轨道末端C与B等高，曲面在D点的切线与水平方向间的夹角。两轨道间有质量的长木板静止在光滑水平地面上，长木板右端紧靠圆弧轨道AB的B端，木板上表面与圆弧面相切于B点。一质量的小滑块P（可视为质点）从圆弧轨道AB最高点由静止滑下，经B点滑上长木板。已知重力加速度大小，小滑块与木板之间的动摩擦因数，木板厚度，D点离地面的高度，不计空气阻力。 （1）求小滑块P滑到B点时对轨道的压力大小。 （2）若木板只与C端发生了两次碰撞（未与B端发生碰撞），小滑块一直未与木板分离，木板与C端碰撞过程中没有机械能损失且碰撞时间极短。 ①求开始时木板左端离C端的距离； ②求木板的最小长度。 5．（2023秋·四川泸州·高三四川省泸县第一中学校考开学考试）如图所示为某种游戏装置的示意图，水平导轨MN和PQ分别与水平传送带左侧和右侧理想连接，竖直圆形轨道与PQ相切于Q，已知传送带长L=4.0m，且沿顺时针方向以恒定速率v=3.0m/s匀速转动，质量为m的滑块C静止置于水平导轨MN上，另一质量也为m的滑块A以初速度v0沿AC连线方向向C运动且与C发生弹性正碰，若C距离N足够远，滑块C以速度vC=2.0m/s滑上传送带，并恰好停在Q点，已知滑块C与传送带及PQ之间的动摩擦因数均为μ=0.20，装置其余部分均可视为光滑，重力加速度g取10m/s2，求（结果可带根号）： （1）P、Q的距离； （2）v0的大小； （3）已知竖直圆轨道半径为0.55m，若要使C进入但不脱离竖直圆轨道，求v0的范围。 6．（2023·湖南永州·统考一模）如图所示，小明和滑块P均静止在光滑平台上，某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后，滑块P恰好B点无碰撞滑入半径R1=3m的光滑圆弧轨道BC，然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD，与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰，碰后滑块Q冲上静止在光滑水平面上的、半径为的四分之一光滑弧槽S，圆弧槽与水平面相切于点，最高点为。已知滑块P的质量，滑块Q的质量，圆弧槽S的质量，两点的高度差，光滑圆弧轨道对应的圆心角53°，，滑块P与部分的动摩擦因数，点右侧水平面足够长且光滑，将滑块P和Q看做质点，重力加速度，，。求： （1）滑块P被推出时的速度大小v0； （2）滑块P和Q相碰后Q的速度vQ； （3）滑块Q冲上圆弧槽S后能从弧槽S最高点G冲出的最大高度hm。 7．（2023·江西·校联考模拟预测）如图，倾角为的光滑斜面与光滑水平面在B点平滑连接，倾角为的传送带沿逆时针方向匀速转动，传送带的下端与水平面的右端D点通过一小段圆弧连接。在水平面BD上的C点放一质量为3m的小物块b，在斜面上A点由静止释放质量为m的小物块a，A、B间距离为L