专题强化训练(十一) 动力学中三大观点的综合应用-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微练word（新教材新高考）

专题强化训练(十一)　动力学中三大观点的综合应用 1.如图所示,静置于水平地面的两辆手推车同向沿直线排列,质量均为m,t=0时刻某同学水平推第一辆车,脱手后小车继续运动,t0时刻与第二辆车发生正碰,碰撞时间极短,碰后两车以共同速度继续运动距离L后停止。车运动时所受阻力为车重的k倍,重力加速度为g,求: (1)碰后瞬间两车的速度v的大小; (2)碰撞过程中损失的机械能ΔE; (3)该同学给第一辆车的冲量I的大小。 解析　(1)碰撞后根据动能定理 -k·2mgL=0-·2mv2, 解得v=。 (2)设碰撞前第1辆车的速度为v0,根据动量守恒定律得mv0=2mv, 解得v0=2, 碰撞过程中损失的机械能为 ΔE=m-·2mv2=2kmgL。 (3)对第一辆车根据动量定理得 I-kmgt0=mv0-0, 解得I=kmgt0+2m。 答案　(1)　(2)2kmgL (3)kmgt0+2m 2.如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=3.2 m的光滑水平桌面上。现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=5 m高处由静止开始下滑,与滑块B发生碰撞(时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出。已知mA=mB=1 kg,mC= 3 kg,g=10 m/s2。求: (1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度大小; (2)被压缩弹簧的最大弹性势能; (3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离。 解析　(1)滑块A从光滑曲面上h高处由静止下滑的过程,机械能守恒,设其滑到底面的速度为v1,由机械能守恒定律有mAgh=mA, 滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得mAv1=(mA+mB)v2, 解得v2=5 m/s。 (2)滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A、B、C速度相等,设为速度v3,以向右为正方向,由动量守恒定律得 (mA+mB)v2=(mA+mB+mC)v3, 由机械能守恒定律得 (mA+mB)=(mA+mB+mC)+Ep, 联立解得Ep=15 J。 (3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设滑块A、B的速度为v4,滑块C的速度为v5,以向右为正方向,由动量守恒定律得 (mA+mB)v2=(mA+mB)v4+mCv5, 由机械能守恒定律得 (mA+mB)=(mA+mB)+mC, 滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动, 水平方向s=v5t, 竖直方向H=gt2, 解得s=3.2 m。 答案　(1)5 m/s　(2)15 J　(3)3.2 m 3.(2022·广东卷)某同学受自动雨伞开伞过程的启发,设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块,初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10 m/s向上滑动时,受到滑杆的摩擦力Ff为1 N,滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞,带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m=0.2 kg,滑杆的质量M=0.6 kg,A、B间的距离l=1.2 m,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。求: (1)滑块在静止时和向上滑动的过程中,桌面对滑杆支持力的大小FN1和FN2; (2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v1; (3)滑杆向上运动的最大高度h。 解析　(1)当滑块处于静止时桌面对滑杆的支持力等于滑块和滑杆的重力,即 FN1=(m+M)g=8 N, 滑块向上滑动过程中,受到滑杆的摩擦力为1 N,根据牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为1 N,方向竖直向上,则此时桌面对滑杆的支持力为 FN2=Mg-Ff'=5 N。 (2)滑块向上运动到碰前瞬间根据动能定理有-mgl-Ffl=m-m, 代入数据解得v1=8 m/s。 (3)由于滑块和滑杆发生完全非弹性碰撞,即碰后两者共速,碰撞过程根据动量守恒有mv1=(m+M)v, 碰后滑块和滑杆以速度v整体向上做竖直上抛运动,根据动能定理有 -(m+M)gh=0-(m+M)v2, 代入数据联立解得h=0.2 m。 答案　(1)8 N　5 N　(2)8 m/s　(3)0.2 m 4.(2022·河北卷)如图,光滑水平面上有两个等高的滑板A和B,质量分别为1 kg和2 kg,A右端和B左端分别放置物块C、D,物块质量均为1 kg,A和C以相同速度v0=10 m/s向右运动,B和D以相同速度kv0向左运动,在某时刻发生碰撞,作用时间极短,碰撞后C与D粘在一起形成一个新滑块,A与B粘在一起形成一个新滑板,物块与滑板之间的动摩擦因数均为μ=0.1。重力加速度大小取g=10 m/s2。 (1)若0<k<