第7章 专题提升练14 动量守恒在子弹打木块模型和滑块—木板模型中的应用(作业课件) -【赢在微点·顶层设计】2026年高中物理高考一轮总复习

专题提升练14 动量守恒在子弹打木块模型和 滑块—木板模型中的应用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 2 3 4 1.(2025·淮安模拟)如图所示，质量为M=9 kg的木块静止于光滑水平面上，一质量为m=1 kg的子弹以水平速度v0=100 m/s打入木块并停在木块中，下列说法正确的是( )  A.子弹打入木块后子弹和木块的共同速度为v=10 m/s B.子弹对木块做的功W=500 J C.木块对子弹做正功 D.子弹打入木块过程中产生的热量Q=3 500 J 梯级Ⅰ 基础练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据动量守恒可得mv0=(M+m)v，解得子弹打入木块后子弹和木块的共同速度为v==10 m/s，A项正确；根据动能定理可知，子弹对木块做的功为W=Mv2-0=450 J，B项错误；由于子弹的动能减小，根据动能定理可知，木块对子弹做负功，C项错误；根据能量守恒可知，子弹打入木块过程中产生的热量为Q=m-(M+m)v2=4 500 J，D项错误。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2025·焦作模拟)如图所示为一款户外游戏的简化图，两等高的平台中间有一段长为x的光滑水平面，在光滑水平面上有长为d的平板车紧靠左侧的平台，平板车的上表面与左、右平台在同一水平线 上。游戏参与者需要在左侧平台边缘给可视为质点的小木块一个初速度，让小木块滑上平板车，最后小木块刚好滑上右侧平台，并静止在平台左边缘处视为胜利。已知小木块与平板车间的动摩擦因数为μ，平板车的质量是小木块的2倍，当平板车碰到右侧平台时立即被锁定，重力加速度为g。要使游戏参与者获得胜利，给小木块的初速度可能是( ) 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A. B. C. D. 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 小木块滑上平板车，设小木块质量为m，初速度为v0，由动量守恒定律得mv0=3mv，小木块在平板车上达到共速小木块相对平板车滑行的距离为L，由能量守恒得m=×3mv2+μmgL，联立解得L=，木板碰到右侧平台侧壁停止运动，物体A刚好减速运动停在右侧平台上，对小木块由动能定理得μmg(d-L)=mv2，联立解得v0=，D项正确。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.(2025·六盘水模拟)如图所示，套筒C可以沿着水平固定的光滑杆(足够长)左右滑动，套筒下方用不可伸长的轻细线悬挂物体B。开始时物体B和套筒C均静止，子弹A以v0=40 m/s的水平初速度在极短时 1 5 6 2 3 4 间内击穿物体B后速度减为。已知子弹A、物体B、套筒C的质量分别为mA= 0.1 kg、mB=mC=1.5 kg，重力加速度g取 10 m/s2。求： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)子弹A击穿物体B的过程，子弹A对物体B的冲量大小； 子弹A击穿物体B的过程，动量守恒，规定向右为正方向，则 mAv0=mA×v0+mBv1， 对物体B根据动量定理有I=mBv1， 解得I=3 N·s。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)物体B能上升的最大高度； 由(1)可解得子弹A击穿物体B后，B的速度为v1=2 m/s，物体B上升过程中，B、C组成的系统水平方向动量守恒，设最大高度为h，则有mBv1=(mB+mC)v2， mBgh=mB-(mB+mC)， 解得h=0.1 m。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)套筒C可以达到的最大速度。 当B回到最低点时，C的速度最大，根据B、C系统动量守恒可知 (mB+mC)v2=-mBv3+mCv4， 根据能量守恒定律有 mBgh+(mB+mC)=mB+mC， 解得v4=2 m/s。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(2025·唐山模拟)如图所示，光滑水平面上有一质量M=1.98 kg的小车，小车上表面有一半径为R=1 m的光滑圆弧轨道，与水平轨道在B点相切，B点右侧粗糙，小车的最右端D点竖直固定轻质弹簧片CD，已知滑块与弹簧片碰撞时无机械能损失，BD之间距离为 0.3 m，一个质量m=2 kg的滑块置于车的B点，车与滑块均处于静止状态，有一质量m0=20 g的子弹，以速度v0=800 m/s击中小车并停留在车中，设子弹击中小车的过程时间极短，已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5，g取10 m/s2。求： 1 5 6 2 3 4 梯级Ⅱ 能力练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)子弹击中小车后的瞬间，小车的速度； 取向右为正方向，子弹打小车过程，子弹和小车系统动量守恒 m0v0=(m0+M)v， 解得v=8 m/s。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)滑块再次返回圆弧轨道最低点时，滑块的速度大小； 子弹、小车和滑块构成的系统动量守恒 (m0+M)v=(m0+M)v1+mv2， 子弹、小车和滑块构成的系统机械能守恒 (m0+M)v2=(m0+M)+m， 联立可得v1=0，v2=8 m/s。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)滑块最终相对于B点的距离。 滑块最终状态是三者共速时，有 (m0+M)v=(m0+m+M)v3， (m0+M)v2-(m0+m+M)=μmgs， 联立可得s=3.2 m， 所以滑块最终相对于B点的距离是 x=s-0.3×10 m=0.2 m。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2024·安徽卷)如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着轨道运动，已知细线长L=1.25 m。小球质量m=0.20 kg。物块、小车质量均为M=0.30 kg。小车上的水平轨道长s=1.0 m。圆弧轨道半径R=0.15 m。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)求小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小； 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理得mgL=m-0， 解得v0=5 m/s， 在最低点，对小球由牛顿第二定律得 FT-mg=m， 解得小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小为FT=6 N。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小； 小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律得 mv0=mv1+Mv2， m=m+M， 解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为 v2=v0=4 m/s。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围。 若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体，由水平方向动量守恒得Mv2=2Mv3， 由能量守恒定律M=×2M+μ1Mgs， 解得μ1=0.4， 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体，由水平方向动量守恒得Mv2=2Mv4， 由能量守恒定律得M=×2M+μ2Mgs+MgR， 解得μ2=0.25， 综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数μ的取值范围为 0.25≤μ<0.4。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6.如图所示，木块放在光滑水平地面上，一颗子弹水平射入木块中，木块受到的平均阻力为f，射入深度为d，此过程中木块位移为s，子弹射入木块的过程中，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.2.5 J B.4.2 J C.5.0 J D.5.6 J 1 5 6 2 3 4 梯级Ⅲ 创新练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设子弹的质量为m，初速度为v0，木块的质量为M，则子弹打入木块的过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒，取向右为正方 向，即mv0=(m+M)v，此过程产生的内能等于系统损失的动能，由能量守恒定律m=(m+M)v2+E内，即产生的内能为E内=，而木块获得的动能为Ek=Mv2=M()2=5 J，联立可得=>1，即E内>5 J，D项正确。 解析 1 5 6 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 $$