分组练(5)动量与能量A组-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理专项分组练(湖南专版)

分组练(5) 动 (限时4 1.(12分)如图所示，质量m=1kg的小球A系在不 可伸长的细线的一端，细线的另一端固定在O点， O点到水平面的距离h=0.8m。质量M=5kg 的物块B静置于粗糙的水平面，且位于O点正下 方，物块B与水平面间的动摩擦因数：=0.4。现 拉动小球A使细线水平拉直，将小球A由静止释 放，运动到最低点时与物块B发生正碰（碰撞时间 极短)，小球A反弹后上升至最高点时到水平面的 距离为名。小球A与物块B均可视为质点，不计 空气阻力，重力加速度g=10m/s2,求： (1)碰撞过程中小球A对物块B做功的大小； (2)碰撞过程中系统损失的机械能； (3)物块B在水平面上滑行的时间。 AO 777777777777 7777777 物理(XD)第4 量与能量A组 0分钟) 2.(12分)如图所示，光滑水平面上有静止的物块A、 B和木板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27J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2kg,B的质量为1kg,C的质量 为3kg,D的质量为1.5kg,C的长度为1m,重力 加速度g=10m/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。 D 9页（共66页） 3.(22分)如图所示，水平轨道左段粗糙，右段BC部 分光滑且足够长，质量1=2kg的物块P和质量 m2=1kg的物块Q压缩着一轻质弹簧并锁定（物 块与弹簧不连接)，三者静置于BC段中间，物块 P、Q可视为质点。紧靠C的右侧水平地面上停放 着质量m3=3kg的小车，其上表面DE段粗糙， 与BC等高，长度LE=0.1m,EG段为半径R= 0.5m的四分之一光滑圆弧轨道。现解除弹簧锁 定，物块P、Q由静止被弹出（物块P、Q脱离弹簧 后立即撤走弹簧)，其中物块P进人AB段粗糙水 平轨道，而物块Q滑上小车，物块P、Q与AB、DE 段间的动摩擦因数均为以=0.5，不计物块经过各 连接点时的机械能损失，不计小车与地面间的阻 力和空气阻力，重力加速度g=10m/s2。 物理(XD)第5 (1)若物块P向左滑行后恰好能到达A点，且LB =0.4m,求物块P通过B点时的速度大小； (2)在(1)的前提下，试分析物块Q能否冲出小车 的最高点G,若能冲出G点，求物块Q从飞离G点 到再次回到G点的过程中小车通过的位移；若物 块Q不能飞离G点，请说明理由； (3)若弹簧解除锁定后，物块Q向右滑上小车后能 通过E点，并且后续运动过程始终不滑离小车，求 弹簧被锁定时弹性势能的取值范围。 00-..G R 777777777777 B 77 0页（共66页）物理(XD) UBy=vB sin 0 (1分) 铁球在水平方向的位移x=t=1.2m (2分) 解得时间t=0.3s (2分) 铁球竖直速度，'=v一gt (1分) 解得U'=0 (1分) 则铁球与挡板碰撞时恰好运动到最高点，竖直方向的 速度为零，则铁球与挡板碰撞时的速度大小v=,= 4 m/s (1分) 分组练(4)曲线运动B组 1.【解析】(1)设装置静止时，轻杆a、c中的弹力分别为 F1、T,小球M受力平衡，有 F1cos37°+T1cos37°=mg (2分) F1sin37°=T1sin37 (2分) 解得F=T=名m8 (1分) (2)装置静止时，圆环P受到弹簧的弹力F1=k· (2Lcos37°-号L)=0.26L,方向竖直向上 (2分) 圆环P受力平衡，有 Fm=mg+2T cos 37 (2分) 解得k=10mg L (1分) (3)设轻杆与竖直方向的夹角均变为53°时，轻杆a、c 中的弹力分别为F2、T2,圆环P受到的弹力F2= k:(号L-2Lcas53)=2mg方向竖直向下2分》 圆环P受力平衡，有 2T2cos53°=mg十F2 (2分) 解得T,=5m竖 (1分) 2 对小球M有 F2c0s53°=T2c0s53°+mg (2分) F2sin53°+T2sin53°=mna'Lsin53° (2分) 20g 解得ω=√3L (1分) 2.【解析】(1)小球到达A点时，轨道对小球的压力等于 小球重力的一半，由牛顿第二定律有号mg=m爱 (1分) 设C、B两点的高度差为h,则小球从C点到A点，由 动能定理有mgh一2R)=方m (1分) 解得n=Y巫，h=迟 2 4 (2分) (2)设小球从A点到D点的运动时间为t,由平抛运 1 动的规律有x=wnt,y=交g (2分) 由几何关系有R-y=tan9 (1分) 小球在D点时的速度正好与斜面垂直，有=tanB gt (1分) 解得tan= 2=Wg (2分) ·2 参考答案及解析 (3)由机械能守恒定律得小球在E、A两点的速度大 小相等，则有== V6gR (1分) 2 小球在E点时重力的瞬时功率P=mngvesin0(1分) 由数学知识可得sin9=√西 5 (1分) 解得P=3mg√10gR (1分) 10 3.【解析】(1)水滴沿车盖下滑过程中有 mgsin =ma (1分) 1 cos 02ai (1分) 联立解得4=2√gsin20 (1分) 又0<<受，则当=平时水滴下滑的时间最短 (1分) 解得tan=2√g (1分) (2)因为日=灭，所以水滴沿车盖下落的过程有 1 mgr=2 mv (1分) 水滴离开车盖后做斜下抛运动，有水平和竖直两个分 速度 = (1分) 竖直方向有 h=o:十3gi (1分) 水平方向有 x=vty (1分) 由几何关系可知 (x+)=d+()” (1分) 妖立期得d乐， (2分) 分组练(5)动量与能量A组 1,【解析】(1)设小球A运动到最低点与物块B碰撞前 的速度大小为0，根据动能定理可得 mgh=之m (1分) 解得o=4m/s (1分) 设碰撞后小球A的速度大小为 ,h1 由动能定理可得mg·16=2m (1分) 解得1=1m/s (1分) 由于小球A与物块B发生正碰，碰撞时间极短，内力 远大于外力，所以小球A和物块B组成的系统动量 守恒，设水平向右为正方向，根据动量守恒定律得 mvo =Mv-mv (1分) 解得碰撞后物块B的速度v2=1m/s (1分) 碰撞过程中小球A对物块B做的功W=号M= 参考答案及解析 2.5J (1分) (2)碰撞过程中系统损失的机械能△E=gh一mg· 务-M=5J (2分) (3)物块B在水平面上滑行时受到摩擦力f=Mg (1分) 设物块B在水平面上滑行的时间为t,根据动量定 理得 -ft=0-Mv2 (1分) 解得t=0.25s (1分) 2.【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 0=AUA一mBUB (1分) 对物块A与物块B组成的系统，根据能量守恒定律 可得E=子m或十之m呢 (2分) 联立解得ug=6m/s (1分) (2)物块B与木板C组成的系统在碰撞过程中满足 动量守恒，则有 7nBUB=nBUB1十cUC (1分) 物块B与木板C组成的系统在碰撞过程中满足机械 能守恒，则有 .1 1 之mao唱=之mwvi十2mc好 (1分) 解得g1=一3m/s,c=3m/s (2分) 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，则有 cvc=(D十nc)U (1分) 对木板C与物块D组成的系统由能量守恒定律可得 Hmng告=子e呢-合(mn十me)t 1 (2分) 联立解得u=0.6 (1分) 3.【解析】(1)物块P从B点运动到A点的过程中，根 据动能定理有 1 一Wm1gLaB=0-2m1呢 (1分) 解得vB=2m/s (1分) (2)对物块P、Q构成的系统，根据动量守恒定律有 miUp-m2vg =0 (1分) 其中p=vB=2m/s 解得a=4m/s (1分) 若Q能到G点，则Q与小车在水平方向共速。无论 物块Q能否冲出小车上的G点，对物块Q与小车组 成的系统，在水平方向根据动量守恒定律有 72a=(7n2十73)U (1分) 解得v.=1m/s (1分) 根据能量守恒定律有弓川，6=m:ge十之m,心十 之m(u2十心)十mgR (1分) 解得v,=1m/s>0 (1分) 故物块Q能冲出小车上的G点，物块Q从飞离G点 到再次回到G点的过程中，运动的时间二少(1分) g ·30 物理(XD) 小车的位移x=u,t (1分) 解得x=0.2m (1分) (3)当物块Q向右滑上小车后恰好到达E点与小车 共速时，弹簧的弹性势能最小，对弹簧弹开两物块的 过程有 1pl一2al=0 (1分) 1 Emn=之m呢十26l (1分) 弹簧弹开后对物块Q运动的过程，有 2Q1=(2十n3)U共 (1分) 1 且之m:6i=m:gLe十2(m:十m)4 (1分) 解得Epmin=1J (1分) 由于2gR>a2gLDE 故当物块Q冲上圆弧之后又返回D点与小车共速 时，弹簧的弹性势能最大，对弹簧弹开两物块的过 程有 l1vpg一2Uae=0 (1分) 1 且Ei=之m1i,十之m6e (1分) 对物块Q冲上小车之后又返回D点与小车共速的过 程有 n2Q2=（72十173）共 (1分) 1 交m,6e=2pum:gLe十之（m:十m)共' (1分) 解得Epmnx=2J (1分) 综上所述，弹簧被锁定时弹性势能的取值范围为1J <E。2J (1分) 分组练(6)动量与能量B组 1.【解析】(1)根据题意，小物块在传送带上，由牛顿第 二定律有g=a (1分) 解得a=5m/s2 (1分) 设小物块与传送带共速时所需的时间为，由运动学 公式可得v=at (1分) 解得t1=1s (1分) 小物块做加速运动的位移x1=2a片=2.5m<L传= 3.6m (1分) 可知小物块运动到传送带右端前与传送带共速，1时 间内传送带运动的距离x传=t1=5m (1分) 则碰撞前小物块与传送带之间因摩擦而产生的热量 Q=ug(x传-x1)=1.25J (2分) (2)小物块运动到右端与小球发生正碰，碰撞时间极 短，小物块与小球组成的系统动量守恒，以水平向右 为正方向，由动量守恒定律有mu=m十球2 (1分) 其中碰前小物块的速度w=5m/s 碰后小物块的速度=一1m/s 解得碰后小球的速度=3m/s (1分) 由能量守恒定律，可知小物块与小球碰撞过程中，两 者构成的系统损失的总动能△E.=子m-子m 2n球砖 (2分)