专题01 力学三大观点的综合应用（湖南专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题01 力学三大观点的综合应用（解析版） 【考点分析】 【知识点梳理】动量（定义、单位、矢量性）；动量与动量变化量；动量与动能的区别；冲量（定义、单位、矢量性）；恒力的冲量与变力的冲量；动量与功的区别；动量定理及其简单应用；缓冲与蹦极；动量定理解决流体问题；动量守恒的判断；动量守恒定律的简单应用；碰撞及多次碰撞问题；弹性碰撞与完全非弹性碰撞；爆炸与反冲；人船模型；子弹、木块与板块模型；滑块与斜（曲）面模型；滑块与弹簧模型； 力学三大观点（牛顿运动定律、功和能、动量与冲量）区别、联系及综合应用； 【公式梳理】 物理概念、规律 公式 备注 牛顿运动定律 牛顿第二定律 a与F合的方向一致 牛顿第三定律 作用力与反作用力等大反向,作用在不同物 体 物理概念、规律 公式 备注 功 功 a是F与l的夹角 功率 a是F与v的夹角 机械效率 物理概念、规律 公式 备注 能 动能 标量 重力势能 与零势能面的选择有关 动能定理 W为合外力做的功 机械能守恒定律 或 守恒条件:只有重力或系统内弹力做功 物理概念、规律 公式 备注 动量 动量 矢量 冲量 矢量 动量定理 动量守恒定律 适用条件:系统所受合外力为零 力学三大观点的综合应用 1．（23-24高二下·湖南·期末）2024年3月25日国际体联蹦床世界杯科特布斯站比赛，中国蹦床队夺得3金2银的优异成绩。训练时为确保运动员能够准确掌握发力技巧，教练组将压力传感器安装在蹦床上﹐记录运动员对弹性网的压力。从运动员运动到最高点时开始计时﹐力传感器显示力随时间的变化情况如图所示。忽略空气阻力，运动员近似沿竖直方向运动。下列说法正确的是（　　） A．时刻，运动员开始减速 B．时刻，运动员的动量最大 C．时间内，弹性网对运动员做的功为零 D．时间内，弹性网对运动员的冲量为零 【答案】C 【详解】A．时刻后弹性网开始有弹力，但在一段时间内弹性网的弹力仍小于运动员的重力，运动员所受合力向下，加速度方向向下，做加速运动，故A错误； B．时刻，弹性网的弹力最大，运动员位于最低点，速度为零，动量为零，故B错误； C．和时刻，弹性网的弹力均刚好为零，运动员的高度相同，速度反向（大小不变），可知弹性网的弹力做的功为零，故C正确； D．时间内，弹性网对运动员的弹力方向始终向上，根据冲量公式可知，弹力的冲量不为零，故D错误。 故选C。 2．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）如图甲所示，质量分别为、的物块A和B静止在光滑的水平地面上，其中物块B左端拴接一轻弹簧，弹簧开始处于原长.给物块A一向右的相速度，物块A与弹簧作用的过程中，物块A、B的速度，的部分大小关系如图乙所示，弹簧始终在弹性限度内，已知，结合图乙中的数据，下列说法正确的是（    ） A．物块A的初速度 B．物块B的质量 C．从物块A碰到弹簧到弹簧压缩最短的过程中，弹簧给物块B的冲量大小为0.36N·s D．弹簧第一次恢复原长时，物块B的速度大小为2m/s 【答案】C 【详解】A．由图乙可得物块A的初速度为，故A错误； B．根据系统动量守恒可得，由图乙可得，当时，，代入可得物块B的质量为，故B错误； C．弹簧压缩最短时，物块A、B速度相等，根据动量守恒可得，解得 由动量定理可得弹簧给物块B的冲量大小为，故C正确； D．从接触弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程，相当于弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒可得，，解得，故D错误。 故选C。 3．（23-24高二下·湖南湘西·期末）一固定光滑弧形轨道底端与水平轨道平滑连接，将滑块A从弧形轨道上离水平轨道高度为h处由静止释放，滑块A在弧形轨道底端与滑块B相撞后合为一体，一起向前做匀减速直线运动，停止时距光滑弧形轨道底端的距离为s。已知滑块A，滑块B的质量均为m，重力加速度大小为g，则滑块与水平轨道之间的动摩擦因数为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设滑块A到达弧形轨道底端时的速度大小为，根据动能定理可得，两滑块碰撞后的速度大小为v，根据动量守恒可得，两滑块碰撞后一起向前做匀减速直线运动，根据动能定理可得，联立解得 故选D。 4．（23-24高二下·湖南·期末）如图所示，在光滑的水平面上，质量为2m、长为L的木板右端紧靠竖直墙壁，与墙壁不粘连。一质量为m的滑块（可视为质点）从木板左端以水平向右的速度v滑上木板，当滑到木板右端时速度恰好为零。现让滑块从木板左端以水平速度kv（k未知）滑上木板，滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞﹐且刚好未从木板左端滑落。已知重力加速度为g。求： （1）滑块与木板间的动摩擦因数； （2）k的大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）滑块从木板左端以水平向右的速度v滑上木板，当滑到木板右端时速度恰好为零，根据匀变速直线运动规律可知 解得 根据牛顿第二定律有 解得 （2）滑块以水平速度v向右滑时，由动能定理有 滑块以速度kv滑上木板到运动至碰墙时速度为，由动能定理有 滑块与墙壁碰后向左运动到木板左端，此时滑块、木板的共同速度为，由动量守恒定律有 由能量守恒定律可得 解得 5．（23-24高二下·湖南邵阳·期末）如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，子弹以速度沿水平方向击中物体A，并嵌在其中。随后物体A（含子弹）与物体B通过弹簧相互作用。已知子弹和物体A的质量均为m，物体B的质量为2m。求： （1）A物体获得的最大速度； （2）弹簧压缩量最大时B物体的速度大小； （3）弹簧压缩量最大时的弹性势能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据题意可知，子弹与物体作用后，的速度最大，根据动量守恒定律有 解得 （2）弹簧压缩量最大时，A、B速度相等，根据动量守恒定律有 解得 （3）弹簧压缩量最大时，根据能量守恒定律有 解得 6．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为，将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出，现将此游戏进行简化，如图乙所示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距，弹珠B与坑的间距。某同学将弹珠A以的初速度水平向右瞬间弹出，与弹珠B正碰（碰撞时间极短），碰后瞬间弹珠A的速度大小为1m/s，方向向右，且不再与弹珠发生碰撞，已知两弹珠的质量m均为25g，取重力加速度，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均为0.5，并将弹珠的运动视为滑动，求： （1）碰撞前瞬间弹珠A的速度大小； （2）两弹珠碰撞过程损失的机械能，并判断该同学能否胜出。 【答案】（1）4m/s；（2）0.075J，该同学恰好能够胜出 【详解】（1）碰撞前弹珠A做匀减速直线运动，根据动能定理有 解得 （2）令碰撞后A、B的速度分别为、，在两弹珠碰撞过程，根据动量守恒定律有 解得 则碰撞过程损耗的机械能 解得 碰撞后B做匀减速直线运动，速度减为0过程，根据动能定理有 解得 可知，该同学恰好能够胜出。 7．（23-24高二下·湖南娄底·期末）一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是200kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。 （1）士兵射击第一颗子弹后皮划艇的速度是多少？ （2）士兵连续射击10颗子弹后皮划艇的速度是多大？ （3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】设皮划艇、枪（含子弹）及人构成的系统的质量为，每发子弹的质量为，子弹射出的反方向为正方向，子弹相对步枪的速度大小为u。 （1）设第1次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得 解得 代入数据得 （2）设第2次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得到 解得 设第3次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律得到 解得 …… 若第10次射出后艇的速度大小为，由动量守恒定律应得到 解得 通过归纳得出，射出子弹n发，每次射击后皮划艇速度 连续射击10次后，可得 解得 （3）设士兵连续射击时间 对整个过程应用动量定理得到 解得 8．（23-24高二下·湖南岳阳·期末）如图，光滑水平地面上有一固定墙壁，紧靠墙面左侧停放一长为L=3.5m，质量为M=0.1kg的长木板，在距长木板左端为kL（）处放置着A、B两小木块，A、B质量均为m=0.1kg。某时刻，A、B在强大内力作用下突然分开，分开瞬间A的速度为vA=4m/s，方向水平向左。B与墙壁碰撞瞬间不损失机械能，A、B与长木板间的动摩擦因数分别为μA=0.2和μB=0.4。 （1）求A、B两小木块分离瞬间，B的速度v1； （2）若k=0.5，求A离开木板时，B的速度大小v2； （3）若μA=0，试讨论摩擦力对B所做的功。 【答案】（1）；（2）；（3）若，；若， 【详解】（1）在A、B分离瞬间，A、B系统动量守恒，有 解得 （2）对A，从与B分离到离开木板过程中，有 解得， 假设此时B还没有撞到墙，对B有 解得 末速度为 位移为 假设成立，即此时B速度为 （3）若B恰好不撞墙壁，则有 解得 若，则B未以墙壁就减速为0，则摩擦力对B所做的功为 若，则B与墙碰撞后反弹，再与板共速，设碰前速度为v3，共速速度为v4，则B向右减速过程，有 B反弹后，至B与板共速，有 摩擦力对B所做的功为 6 / 9 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D．弹簧第一次恢复原长时，物块B的速度大小为2m/s 3．（23-24高二下·湖南湘西·期末）一固定光滑弧形轨道底端与水平轨道平滑连接，将滑块A从弧形轨道上离水平轨道高度为h处由静止释放，滑块A在弧形轨道底端与滑块B相撞后合为一体，一起向前做匀减速直线运动，停止时距光滑弧形轨道底端的距离为s。已知滑块A，滑块B的质量均为m，重力加速度大小为g，则滑块与水平轨道之间的动摩擦因数为（    ） A． B． C． D． 4．（23-24高二下·湖南·期末）如图所示，在光滑的水平面上，质量为2m、长为L的木板右端紧靠竖直墙壁，与墙壁不粘连。一质量为m的滑块（可视为质点）从木板左端以水平向右的速度v滑上木板，当滑到木板右端时速度恰好为零。现让滑块从木板左端以水平速度kv（k未知）滑上木板，滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞﹐且刚好未从木板左端滑落。已知重力加速度为g。求： （1）滑块与木板间的动摩擦因数； （2）k的大小。 5．（23-24高二下·湖南邵阳·期末）如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，子弹以速度沿水平方向击中物体A，并嵌在其中。随后物体A（含子弹）与物体B通过弹簧相互作用。已知子弹和物体A的质量均为m，物体B的质量为2m。求： （1）A物体获得的最大速度； （2）弹簧压缩量最大时B物体的速度大小； （3）弹簧压缩量最大时的弹性势能。 6．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为，将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出，现将此游戏进行简化，如图乙所示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距，弹珠B与坑的间距。某同学将弹珠A以的初速度水平向右瞬间弹出，与弹珠B正碰（碰撞时间极短），碰后瞬间弹珠A的速度大小为1m/s，方向向右，且不再与弹珠发生碰撞，已知两弹珠的质量m均为25g，取重力加速度，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均为0.5，并将弹珠的运动视为滑动，求： （1）碰撞前瞬间弹珠A的速度大小； （2）两弹珠碰撞过程损失的机械能，并判断该同学能否胜出。 7．（23-24高二下·湖南娄底·期末）一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是200kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。 （1）士兵射击第一颗子弹后皮划艇的速度是多少？ （2）士兵连续射击10颗子弹后皮划艇的速度是多大？ （3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？ 8．（23-24高二下·湖南岳阳·期末）如图，光滑水平地面上有一固定墙壁，紧靠墙面左侧停放一长为L=3.5m，质量为M=0.1kg的长木板，在距长木板左端为kL（）处放置着A、B两小木块，A、B质量均为m=0.1kg。某时刻，A、B在强大内力作用下突然分开，分开瞬间A的速度为vA=4m/s，方向水平向左。B与墙壁碰撞瞬间不损失机械能，A、B与长木板间的动摩擦因数分别为μA=0.2和μB=0.4。 （1）求A、B两小木块分离瞬间，B的速度v1； （2）若k=0.5，求A离开木板时，B的速度大小v2； （3）若μA=0，试讨论摩擦力对B所做的功。 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$