5模块2 高考热点强化练3 力学三大观点的综合应用-【备考最优解】2025年高考物理二轮专题复习教用word

高考热点强化练3　力学三大观点的综合应用 1．(2024·山东济宁市期末)如图所示，一无弹性的轻绳一端悬挂于O点，另一端拴接一可视为质点的小球，小球的右侧有一放在光滑水平面上的木板C，在木板上从左向右依次放有A、B两个可视为质点的滑块。开始时该装置均处于静止状态，现把小球拉到水平位置由静止释放(轻绳刚好绷紧)，小球摆到最低点时恰好与A发生弹性正碰，碰撞时间极短，最终滑块A、B均未从木板C上滑下，且滑块A、B也未发生碰撞。已知小球的质量为3m，绳长为L，滑块A的质量为3m，滑块B的质量为m，木板C的质量为m，两滑块与木板C之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求： (1)小球与滑块A相碰后瞬间，滑块A的速度大小； (2)整个过程中，系统因摩擦而产生的热量； (3)从滑块A开始运动到滑块A与木板C恰好保持相对静止时所用的时间； (4)开始时，滑块A、B之间的最小距离。 解析：(1)小球从开始到最低点的过程中，由动能定理得 3mgL＝×3mv－0 小球与A发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律得 3mv0＝3mv1＋3mv2 ×3mv＝×3mv＋×3mv 解得滑块A的速度v2＝。 (2)A、B、C三者最终共速，由动量守恒定律得3mv2＝5mv3 由能量守恒定律得 Q＝×3mv－×5mv 解得Q＝mgL。 (3)在滑块A开始运动到与木板C刚要保持相对静止的过程中，经分析知A、C先达到共同速度，对A由动量定理得 －μ·3mgt1＝3mv4－3mv2 对C由动量定理得 μ·3mgt1－μmgt1＝mv4 联立解得t1＝。 (4)滑块A与木板C共速时二者之间的相对位移 Δx1＝t1－t1＝ 从开始到A、B、C三者共速的过程中，由能量守恒定律得 Q＝μ·3mgΔx1＋μmgΔx2 滑块A、B之间的最小距离 l＝Δx1＋Δx2 解得l＝。 答案：(1)　(2)mgL　(3)　(4) 2．(2024·云南省一模)如图所示，光滑水平面上有静止的物块A、B和长木板C，在木板中点静置一小物块D(可视为质点)。A、B间有少量炸药，某时刻炸药爆炸，使A、B沿水平方向运动，爆炸过程中有27 J的能量转化成了A、B的动能。一段时间后，B与C发生弹性正碰且碰撞时间极短，最终D刚好不滑离C。已知A的质量为2 kg，B的质量为1 kg，C的质量为3 kg，D的质量为1.5 kg，木板C的长度为1 m，重力加速度大小g取10 m/s2。求： (1)B与C碰撞前瞬间B的速度大小； (2)C与D之间的动摩擦因数。 解析：(1)物块A与物块B组成的系统在爆炸过程中满足动量守恒，则有 mAvA＝mBvB 对物块A与物块B组成的系统，根据能量转化可得E＝mAv＋mBv 联立解得vB＝6 m/s。 (2)物块B与木板C组成的系统在碰撞过程中由动量守恒定律和机械能守恒定律有mBvB＝mBvB1＋mCvC mBv＝mBv＋mCv 解得vB1＝－3 m/s，vC＝3 m/s 物块B与木板C碰撞后分离，木板C与物块D组成的系统满足动量守恒和能量守恒，则有mCvC＝(mD＋mC)v μmDg＝mCv－(mD＋mC)v2 联立解得μ＝0.6。 答案：(1)6 m/s　(2)0.6 3.(2024·安徽黄山市二模)如图所示，a、b、c均为质量为m的物块，其中b、c通过轻弹簧连接并静置在水平地面上，弹簧的劲度系数为k，a物块从距离b高为h处由静止释放，与b碰撞后黏在一起，碰撞时间极短。重力加速度为g。 (1)求a、b碰撞后瞬间a、b整体的速度和加速度大小。 (2)若a物块从距离b高为h0处由静止释放，弹簧恰好能恢复原长，求初始时弹簧的弹性势能(结果用含h0的式子表示)。 (3)若a物块从距离b高为hx处由静止释放，c恰好能离开地面，求hx。 解析：(1)a做自由落体运动，有 mgh＝mv 解得v0＝ a、b碰撞过程动量守恒，则mv0＝2mv1 所以v1＝＝ 碰撞后瞬间，对a、b整体，根据牛顿第二定律有2mg－kx0＝2ma kx0＝mg 解得加速度大小a＝。 (2)若a物块从距离b高为h0处由静止释放，则有mgh0＝mv0′2 a、b碰撞过程动量守恒，则mv0′＝2mv2 弹簧恰好能恢复原长，根据能量守恒定律可得·2mv＋Ep＝2mgx0 联立可得Ep＝－。 (3)若a物块从距离b高为hx处由静止释放，且c恰好能离开地面，则 mghx＝mv0″2 mv0″＝2mv3 ·2mv＝2mg·2x0 联立可得hx＝。 答案：(1)　　(2)－ (3) 4．(2024·东北三校一模)如图所示，质量为2m的木板C静止在光滑的水平地面上，质量分别为m和2m的物块A、B(可视为质点)紧挨着放在木板C上。某时刻A、B分别以v0和2v0的初速度向相反方向运动，A、B均刚好不从C上滑落，已知A、B两物块与木板C之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求： (1)最初时刻A、B、C三个物体各自的加速度大小； (2)木板C的最大速度的大小； (3)木板C的长度。 解析：(1)最初时刻对A由牛顿第二定律可得μmg＝maA 解得aA＝μg 最初时刻对B由牛顿第二定律可得 2μmg＝2maB 解得aB＝μg 最初时刻对C由牛顿第二定律可得 2μmg－μmg＝2maC 解得aC＝μg。 (2)假设A、C先共速，设从初始时刻至A、C共速所用的时间为t1，有 －v0＋aAt1＝aCt1 解得t1＝ 假设B、C先共速，设从初始时刻至B、C共速所用的时间为t2，有 2v0－aBt2＝aCt2 解得t2＝ 由于t2<t1，故B、C先共速是成立的，假设B、C共速后一起向右减速，则对B、C组成的整体由牛顿第二定律有 μmg＝(2m＋2m)aBC 解得aBC＝μg<aB，故假设成立，所以C与B共速前做匀加速直线运动，而与B共速后做匀减速直线运动，因此当B、C共速时，C的速度最大 所以vCmax＝aCt2＝v0。 (3)对B和C发生相对运动的过程，有 xB＝2v0t2－aBt＝ xC＝aCt＝ 由于地面光滑，则A、B、C组成系统的动量守恒，规定水平向右为正方向，则从初始时刻到三者共速的过程有 4mv0－mv0＝(2m＋m＋2m)v 解得v＝v0 该过程，A相对于地面的位移大小为 xA＝＝，方向水平向左 C相对于地面的位移大小为 xC′＝xC＋＝， 则A、C的相对位移大小为 xAC＝xA＋xC′＝ 由于A、B刚好不从C上滑落，则当A、B、C三者共速时，A位于C的最左端，B位于C的最右端，所以C的长度为LC＝xB－xC＋xAC＝。 答案：(1)μg　μg　μg　(2)v0　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $