(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)第6章熱點(diǎn)強(qiáng)化練8《力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用》(含解析)

熱點(diǎn)強(qiáng)化練8力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用(時(shí)間：40分鐘)1.(2018·全國(guó)卷Ⅱ，24)汽車(chē)A在水平冰雪路面上行駛。駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車(chē)B，立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車(chē)B。兩車(chē)碰撞時(shí)和兩車(chē)都完全停止后的位置如圖1所示，碰撞后B車(chē)向前滑動(dòng)了4.5m，A車(chē)向前滑動(dòng)了2.0m。已知A和B的質(zhì)量分別為2.0×103kg和1.5×103kg，兩車(chē)與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，兩車(chē)碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車(chē)輪均沒(méi)有滾動(dòng)，重力加速度大小g＝10m/s2。求：圖1(1)碰撞后的瞬間B車(chē)速度的大小；(2)碰撞前的瞬間A車(chē)速度的大小。答案(1)3.0m/s(2)4.3m/s解析(1)設(shè)B車(chē)的質(zhì)量為mB，碰后加速度大小為aB。根據(jù)牛頓第二定律有μmBg＝mBaB①式中μ是汽車(chē)與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。設(shè)碰撞后瞬間B車(chē)速度的大小為vB′，碰撞后滑行的距離為sB。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB′2＝2aBsB②聯(lián)立①②式并利用題給數(shù)據(jù)得vB′＝3.0m/s。③(2)設(shè)A車(chē)的質(zhì)量為mA，碰后加速度大小為aA。根據(jù)牛頓第二定律有μmAg＝mAaA④設(shè)碰撞后瞬間A車(chē)速度的大小為vA′，碰撞后滑行的距離為sA。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vA′2＝2aAsA⑤設(shè)碰撞前的瞬間A車(chē)速度的大小為vA。兩車(chē)在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，有mAvA＝mAvA′＋mBvB′⑥聯(lián)立③④⑤⑥式并利用題給數(shù)據(jù)得vA＝4.25m/s≈4.3m/s。⑦2.(2020·山東臨沂市上學(xué)期期末)如圖2所示，一質(zhì)量M＝0.8kg的小車(chē)靜置于光滑水平地面上，其左側(cè)用固定在地面上的銷(xiāo)釘擋住。小車(chē)上表面由光滑圓弧軌道BC和水平粗糙軌道CD組成，圓弧軌道BC與水平軌道CD相切于C處，圓弧BC所對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝37°、半徑R＝5m，CD的長(zhǎng)度l＝6m。質(zhì)量m＝0.2kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))從某一高度處的A點(diǎn)以大小v0＝4m/s的速度水平拋出，恰好沿切線方向從B點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道，物塊恰好不滑離小車(chē)。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，空氣阻力不計(jì)。求：圖2(1)物塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)物塊滑到圓弧軌道的C點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大小FN；(3)物塊與水平軌道CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。答案(1)5m/s(2)3.8N(3)0.3解析(1)設(shè)物塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為vB，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有eq\f(v0,vB)＝cosθ，代入數(shù)值解得vB＝5m/s。(2)物塊從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋mgR(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)代入數(shù)值可得vC＝3eq\r(5)m/s設(shè)物塊滑到C點(diǎn)時(shí)受到圓弧軌道的支持力大小為F，有F－mg＝meq\f(veq\o\al(2,C),R)，代入數(shù)值解得F＝3.8N由牛頓第三定律可知FN＝F＝3.8N。(3)設(shè)物塊到達(dá)軌道CD的D端時(shí)的速度大小為vD，由動(dòng)量守恒定律有mvC＝(M＋m)vD由功能關(guān)系有μmgl＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,D)代入數(shù)值解得μ＝0.3。3.如圖3所示，在光滑水平面上有B、C兩個(gè)木板，B的上表面光滑，C的上表面粗糙，B上有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A，A、B、C的質(zhì)量分別為3m、2m、m。A、B以相同的初速度v向右運(yùn)動(dòng)，C以速度v向左運(yùn)動(dòng)。B、C的上表面等高，二者發(fā)生完全非彈性碰撞但并不粘連，碰撞時(shí)間很短。A滑上C后恰好能到達(dá)C的中間位置，C的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，不計(jì)空氣阻力。求：圖3(1)木板C的最終速度大小；(2)木板C與物塊A之間的摩擦力Ff大?。?3)物塊A滑上木板C之后，在木板C上做減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。答案(1)eq\f(5,6)v(2)eq\f(mv2,3L)(3)eq\f(3L,2v)解析(1)設(shè)水平向右為正方向，B、C碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，有2mv－mv＝(2m＋m)v1解得v1＝eq\f(v,3)A滑到C上，A、C動(dòng)量守恒3mv＋mv1＝(3m＋m)v2解得v2＝eq\f(5,6)v。(2)根據(jù)能量關(guān)系可知，在A、C相互作用過(guò)程中，木板C與物塊A之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(1,2)(3m)v2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)(3m＋m)veq\o\al(2,2)Q＝Ff·eq\f(L,2)聯(lián)立解得Ff＝eq\f(mv2,3L)。(3)在A、C相互作用過(guò)程中，以C為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得Fft＝mv2－mv1解得t＝eq\f(3L,2v)。4.(2020·山東濰坊市4月模擬)如圖4所示，水平軌道左端固定一輕彈簧，彈簧右端可自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，軌道右端與一光滑豎直半圓軌道相連，圓軌道半徑R＝0.5m，圓軌道最低點(diǎn)為C，最高點(diǎn)為D。在直軌道最右端放置小物塊N，將小物塊M靠在彈簧上并壓縮到P點(diǎn)，由靜止釋放，之后與N發(fā)生彈性正碰，碰后N恰能通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)D。已知物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，M的質(zhì)量為2kg，N的質(zhì)量為4kg，OP＝0.5m，OC＝1.5m，重力加速度g＝10m/s2圖4(1)求N剛進(jìn)入圓軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)求將彈簧壓縮到P點(diǎn)時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能；(3)若將M與彈簧拴接，將物塊N靠在M上，壓縮彈簧到P點(diǎn)后由靜止釋放，求N最終停在什么位置？答案(1)240N，方向豎直向下(2)76.25J(3)距離C點(diǎn)0.54m處解析(1)物塊N在D點(diǎn)時(shí)，有Mg＝Meq\f(veq\o\al(2,D),R)物塊N碰后速度為v2，由圓軌道C點(diǎn)到D點(diǎn)過(guò)程機(jī)械能守恒eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,D)＋Mg·2R在圓軌道最低點(diǎn)C時(shí)FN－Mg＝Meq\f(veq\o\al(2,2),R)，解得FN＝240N根據(jù)牛頓第三定律知，N剛進(jìn)入圓軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為FN′＝FN＝240N，方向豎直向下。(2)物塊M與N碰前速度為v0，碰后速度為v1，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝mv1＋Mv2碰撞過(guò)程機(jī)械能守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)彈簧彈開(kāi)到碰前過(guò)程Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋μmgLPC解得Ep＝76.25J。(3)若物塊M、N靠在一起釋放，則兩者在O點(diǎn)分離，設(shè)分離時(shí)的速度為vEp＝eq\f(1,2)(M＋m)v2＋μ(M＋m)gLOP分離后物塊N到達(dá)C點(diǎn)速度為vC，eq\f(1,2)Mv2＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,C)＋μMgLOC假設(shè)物