第一部分 专题二 微专题2 应用能量和动量的观点解决子弹打木块和板块模型-【创新教程】2024高考物理总复习大二轮专题增分方案教师用书word（新教材）

对应学生用书　P41 “子弹打木块模型”和“含弹簧的板块模型”是近几年高考命题的热点，两类模型常涉及动能定律、机械能守恒、动量守恒等主干知识，具有条件隐蔽、过程复杂等特点，既能训练学生的科学思维，又能联系科学、生产和生活实际，是很好的能力考查类题目的命题背景． [模型一]　 子弹打木块模型 子弹射入静止在光滑的水平面上的木块，若最终一起运动，动量守恒，机械能减小；若穿出，系统动量仍守恒，系统损失的动能ΔE＝FfL(L为木块的长度)． [例1]　(多选)如图所示，质量为m的子弹水平射入质量为M、放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，此过程中木块动能增加了5 J，那么此过程中系统产生的内能可能为(　　) A．16 J　 B．11.2 J　　 C．4.8 J　 D．3.4 J [解析]　设子弹的初速度为v0，与木块的共同速度为v，则由动量守恒定律，有mv0＝(M＋m)v.系统产生的内能Q＝Ffd＝mv－(m＋M)v2，木块得到的动能Ek1＝Ffx＝Mv2＝5 J，其中，Ff为子弹与木块间的摩擦力，d为子弹在木块内运动的位移，x为木块相对于地面运动的位移，联立上式变形可得Q＝Ek1＞Ek1，故选项A、B正确． [答案]　AB 1．如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．子弹射入木块后瞬间，速度大小为 B．子弹射入木块后瞬间，轻绳拉力等于(M＋m0)g 8 学科网（北京）股份有限公司 C．子弹射入木块后瞬间，环对轻杆的压力大于(M＋m＋m0)g D．子弹射入木块后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒 解析：C　[子弹射入木块过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，则m0v0＝(M＋m0)v1，解得射入后瞬间速度大小为v1＝，选项A错误；子弹射入木块后瞬间，根据牛顿第二定律得FT－(M＋m0)g＝(M＋m0)，可知轻绳拉力大于(M＋m0)g，选项B错误；子弹射入木块后瞬间，对圆环有FN＝FT＋mg>(M＋m＋m0)g，选项C正确；子弹射入木块后，圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒，选项D错误．] 2．如图所示，在光滑水平面上有一辆质量M＝8 kg的平板小车，车上有一个质量m＝1.9 kg的木块，木块距小车左端6 m(木块可视为质点)，车与木块一起以v＝1 m/s的速度水平向右匀速行驶．一颗质量m0＝0.1 kg的子弹以v0＝179 m/s的初速度水平向左飞，瞬间击中木块并留在其中．如果木块刚好不从车上掉下，求木块与平板小车之间的动摩擦因数μ(g取10 m/s2)． 解析：设子弹射入木块后的共同速度为v1，以水平向左为正方向，则由动量守恒定律有 m0v0－mv＝(m＋m0)v1① 代入数据解得v1＝8 m/s. 它们恰好不从小车上掉下来，则它们相对平板车滑行s＝6 m时它们跟小车具有共同速度v2，则由动量守恒定律有 (m＋m0)v1－Mv＝(m＋m0＋M)v2② 由能量守恒定律有 Q＝μ(m＋m0)gs＝(m＋m0)v＋Mv2－(m＋m0＋M)v③ 联立①②③并代入数据解得μ＝0.54. 答案：0.54 3．一质量M＝0.080 kg、边长b＝10 cm的正方体木块放置在光滑的水平面上，现有一质量m＝0.020 kg的子弹，以v1＝100 m/s的速度水平射向木块，子弹的速度方向与木块表面垂直，如果用钉子将木块固定在桌上，则子弹可穿过木块，穿过后子弹的速度变为v2＝50 m/s. (1)求子弹穿过木块的过程中受到的平均阻力大小f； (2)如果木块不固定，试推理判断子弹能否穿过木块； (3)在(2)的情况下，木块和子弹的最终速度分别为多大？ 8 学科网（北京）股份有限公司 解析：(1)子弹穿木块过程，对子弹，由动能定理得－fb＝mv－mv， 代入数据解得f＝750 N. (2)如果木块不固定，子弹击中木块过程系统动量守恒，设子弹恰好射穿木块时木块的长度为d，木块和子弹的速度均为v，以向右为正方向，由动量守恒定律得mv1＝(M＋m)v，由能量守恒定律得mv＝(M＋m)v2＋fd，代入数据解得d≈0.11 m＝11 cm>b，因此子弹能穿过木块． (3)子弹射穿木块过程系统动量守恒，设最终子弹的速度为v3，木块的速度为v4，以向右为正方向，由动量守恒定律得mv1＝mv3＋Mv4 由能量守恒定律得mv＝mv＋Mv＋fb 代入数据解得v3＝40 m/s，v4＝15 m/s(v3＝0， v4＝25 m/s不符合实际，舍去)． 答案：(1)750 N　(2)子弹能穿过木块 (3)15 m/s　40 m/s [模型二]　含弹簧的板块模型 1．板块模型 (1)把滑块