内容正文:
高考复习顶层设计·物理
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专题强化训练(十一)
动力学中三大观点的综合应用
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高考复习顶层设计 物理
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专题强化训练(十一) 动力学中三大观点的综合应用
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赢在字里行间
专题强化训练(十一) 动力学中三大观点的综合应用
本部分内容讲解结束
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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,