新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)難點(diǎn)11 碰撞模型的拓展（含解析）

難點(diǎn)11碰撞模型的拓展一、“滑塊—彈簧”模型1．模型圖示2．模型特點(diǎn)(1)動(dòng)量守恒：兩個(gè)物體與彈簧相互作用的過(guò)程中，若系統(tǒng)所受外力的矢量和為零，則系統(tǒng)動(dòng)量守恒．(2)機(jī)械能守恒：系統(tǒng)所受的外力為零或除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(3)彈簧處于最長(zhǎng)(最短)狀態(tài)時(shí)兩物體速度相等，彈性勢(shì)能最大，系統(tǒng)動(dòng)能通常最小(相當(dāng)于完全非彈性碰撞，兩物體減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能)．(4)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，彈性勢(shì)能為零，系統(tǒng)動(dòng)能最大(相當(dāng)于剛完成彈性碰撞)．【例1】(多選)如圖甲所示，一個(gè)輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊A、B相連接并靜止在光滑的水平地面上．現(xiàn)使A以3m/s的速度向B運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，速度—時(shí)間圖像如圖乙，則有()A．在t1、t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，且彈簧都處于壓縮狀態(tài)B．從t3到t4時(shí)刻彈簧由壓縮狀態(tài)恢復(fù)原長(zhǎng)C．兩物塊的質(zhì)量之比為m1∶m2＝1∶2D．在t2時(shí)刻A與B的動(dòng)能之比Ek1∶Ek2＝1∶8【答案】CD【解析】由題圖乙可知t1、t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，且此時(shí)系統(tǒng)動(dòng)能最小，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知，此時(shí)彈性勢(shì)能最大，t1時(shí)刻彈簧處于壓縮狀態(tài)，而t3時(shí)刻處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；結(jié)合圖像弄清兩物塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，開(kāi)始時(shí)A逐漸減速，B逐漸加速，彈簧被壓縮，t1時(shí)刻二者速度相同，系統(tǒng)動(dòng)能最小，勢(shì)能最大，彈簧被壓縮到最短，然后彈簧逐漸恢復(fù)原長(zhǎng)，B仍然加速，A先減速為零，然后反向加速，t2時(shí)刻，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)狀態(tài)，由于此時(shí)兩物塊速度相反，因此彈簧的長(zhǎng)度將逐漸增大，兩物塊均減速，在t3時(shí)刻，兩物塊速度相等，系統(tǒng)動(dòng)能最小，彈簧最長(zhǎng)，因此從t3到t4過(guò)程中彈簧由伸長(zhǎng)狀態(tài)恢復(fù)原長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒定律，t＝0時(shí)刻和t＝t1時(shí)刻系統(tǒng)總動(dòng)量相等，有m1v1＝(m1＋m2)v2，其中v1＝3m/s，v2＝1m/s，解得m1∶m2＝1∶2，故C正確；在t2時(shí)刻A的速度為vA＝－1m/s，B的速度為vB＝2m/s，根據(jù)m1∶m2＝1∶2，求出Ek1∶Ek2＝1∶8，故D正確．【例2】如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的一端固定在滑塊B上，另一端與滑塊C接觸但未連接，該整體靜止放在離地面高為H＝5m的光滑水平桌面上．現(xiàn)有一滑塊A從光滑曲面上離桌面h＝1.8m高處由靜止開(kāi)始滑下，與滑塊B發(fā)生碰撞并粘在一起壓縮彈簧推動(dòng)滑塊C向前運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，滑塊C脫離彈簧，繼續(xù)在水平桌面上勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后從桌面邊緣飛出．已知mA＝1kg，mB＝2kg，mC＝3kg，取g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力．求：(1)滑塊A與滑塊B碰撞結(jié)束瞬間的速度大小；(2)被壓縮彈簧的最大彈性勢(shì)能；(3)滑塊C落地點(diǎn)與桌面邊緣的水平距離．【答案】(1)2m/s(2)3J(3)2m【解析】(1)滑塊A從光滑曲面上h高處由靜止開(kāi)始滑下的過(guò)程機(jī)械能守恒，設(shè)其滑到水平桌面時(shí)的速度為v1，由機(jī)械能守恒定律有mAgh＝eq\f(1,2)mAv12，解得v1＝6m/s滑塊A與B碰撞的過(guò)程，A、B系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，碰撞結(jié)束瞬間具有共同速度，設(shè)為v2，由動(dòng)量守恒定律有mAv1＝(mA＋mB)v2，解得v2＝eq\f(1,3)v1＝2m/s(2)滑塊A、B發(fā)生碰撞后與滑塊C一起壓縮彈簧，壓縮的過(guò)程機(jī)械能守恒，被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，滑塊A、B、C速度相等，設(shè)為v3，由動(dòng)量守恒定律有mAv1＝(mA＋mB＋mC)v3，解得v3＝eq\f(1,6)v1＝1m/s由機(jī)械能守恒定律有Ep＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v22－eq\f(1,2)(mA＋mB＋mC)v32解得Ep＝3J(3)被壓縮彈簧再次恢復(fù)自然長(zhǎng)度時(shí)，滑塊C脫離彈簧，設(shè)此時(shí)滑塊A、B的速度為v4，滑塊C的速度為v5，由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律有(mA＋mB)v2＝(mA＋mB)v4＋mCv5eq\f(1,2)(mA＋mB)v22＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v42＋eq\f(1,2)mCv52解得v4＝0，v5＝2m/s滑塊C從桌面邊緣飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)x＝v5t，H＝eq\f(1,2)gt2解得x＝2m.二、“滑塊—斜(曲)面”模型1．模型圖示2．模型特點(diǎn)(1)上升到最大高度：m與M具有共同水平速度v共，此時(shí)m的豎直速度vy＝0.系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，mv0＝(M＋m)v共；系統(tǒng)機(jī)械能守恒，eq\f(1,2)mv02＝eq\f(1,2)(M＋m)v共2＋mgh，其中h為滑塊上升的最大高度，不一定等于弧形軌道的高度(相當(dāng)于完全非彈性碰撞，系統(tǒng)減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為m的重力勢(shì)能)．(2)返回最低點(diǎn)：m與M分離點(diǎn)．水平方向動(dòng)量守恒，mv0＝mv1＋Mv2；系統(tǒng)機(jī)械能守恒，eq\f(1,2)mv02＝eq\f(1,2)mv12＋eq\f(1,2)Mv22(相當(dāng)于完成了彈性碰撞)．【例3】(多選)質(zhì)量為M的帶有eq\f(1,4)光滑圓弧軌道的小車(chē)靜止置于光滑水平面上，如圖所示，一質(zhì)量也為M的小球以速度v0水平?jīng)_上小車(chē)，到達(dá)某一高度后，小球又返回小車(chē)的左端，重力加速度為g，則()A．小球以后將向左做平拋運(yùn)動(dòng)B．小球?qū)⒆鲎杂陕潴w運(yùn)動(dòng)C．此過(guò)程小球?qū)π≤?chē)做的功為eq\f(1,2)Mv02D．小球在圓弧軌道上上升的最大高度為eq\f(v02,2g)【答案】BC【解析】小球上升到最高點(diǎn)時(shí)與小車(chē)相對(duì)靜止，有相同的速度v′，由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律有：Mv0＝2Mv′，eq\f(1,2)Mv02＝2×(eq\f(1,2)Mv′2)＋Mgh，聯(lián)立解得h＝eq\f(v02,4g)，故D錯(cuò)誤；從小球滾上小車(chē)到滾下并離開(kāi)小車(chē)過(guò)程，系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，由于無(wú)摩擦力做功，機(jī)械能守恒，此過(guò)程類似于彈性碰撞，作用后兩者交換速度，即小球速度變?yōu)榱?，開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，小車(chē)速度變?yōu)関0，動(dòng)能為eq\f(1,2)Mv02，即此過(guò)程小球?qū)π≤?chē)做的功為eq\f(1,2)Mv02，故B、C正確，A錯(cuò)誤．【例4】如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上．某時(shí)刻小孩將冰塊以相對(duì)冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h＝0.3m(h小于斜面體的高度)．已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m1＝30kg，冰塊的質(zhì)量為m2＝10kg，小孩與滑板始終無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)．取重力加速度的大小g＝10m/s2.(1)求斜面體的質(zhì)量；(2)通過(guò)計(jì)算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？【答案】(1)20kg(2)不能，理由見(jiàn)解析【解析】(1)規(guī)定向左為正方向．冰塊在斜面體上上升到最大高度時(shí)兩者達(dá)到共同速度，設(shè)此共同速度為v，斜面體的質(zhì)量為m3.對(duì)冰塊與斜面體，由水平方向動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律得m2v0＝(m2＋m3)v①eq\f(1,2)m2v02＝eq\f(1,2)(m2＋m3)v2＋m2gh②式中v0＝3m/s為冰塊推出時(shí)的速度，聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得v＝1m/s，m3＝20kg③(2)設(shè)小孩推出冰塊后的速度為v1，對(duì)小孩與冰塊，由動(dòng)量守恒定律有m1v1＋m2v0＝0④代入數(shù)據(jù)得v1＝－1m/s⑤設(shè)冰塊與斜面體分離后的速度分別為v2和v3，對(duì)冰塊與斜面體，由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律有m2v0＝m2v2＋m3v3⑥eq\f(1,2)m2v02＝eq\f(1,2)m2v22＋eq\f(1,2)m3v32⑦聯(lián)立③⑥⑦式并代入數(shù)據(jù)得v2＝－1m/s⑧由于冰塊與斜面體分離后的速度與小孩推出冰塊后的速度相同且冰塊處在小孩后方，故冰塊不能追上小孩．一、單選題1．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，在光滑的水平面上，有兩個(gè)質(zhì)量都是m的小車(chē)A和B，兩車(chē)之間用輕質(zhì)彈簧相連，它們以共同的速度v0向右運(yùn)動(dòng)，另有一質(zhì)量為m的粘性物體，從高處自由落下，正好落在A車(chē)上，并與之黏合在一起，求這以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能為（）A．SKIPIF1<0mv02 B．SKIPIF1<0mv02 C．SKIPIF1<0mv02 D．SKIPIF1<0mv02【答案】C【解析】粘性物體和A相互作用，水平方向動(dòng)量守恒，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律有mv0=2mv1得SKIPIF1<0以后三個(gè)物體一起相互作用，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，當(dāng)B車(chē)與A車(chē)速度相等時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大．根據(jù)動(dòng)量守恒定律得2mv0=3mv2得SKIPIF1<0由能量守恒定律得，彈簧的最大彈性勢(shì)能SKIPIF1<0ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。2．（2020·全國(guó)·高三專題練習(xí)）質(zhì)量分別為3m和m的兩個(gè)物體，用一根細(xì)繩相連，中間夾著一根被壓縮的輕彈簧，在光滑的水平面上以速度v0勻速運(yùn)動(dòng)．某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，質(zhì)量為m的物體離開(kāi)彈簧時(shí)速度變?yōu)関=2v0，如圖所示．則在這一過(guò)程中彈簧做的功和兩物體之間轉(zhuǎn)移的動(dòng)能分別是A．SKIPIF1<0

SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0

SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0

SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0

SKIPIF1<0【答案】D【解析】設(shè)質(zhì)量為3m的物體離開(kāi)彈簧時(shí)的速度為υ'，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，則有：SKIPIF1<0，解得：SKIPIF1<0，根據(jù)動(dòng)能定理，彈簧對(duì)兩個(gè)物體做的功分別為：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，所以彈簧做的總功：W=W1+W2=SKIPIF1<0，質(zhì)量為m的物體動(dòng)能的增量為：SKIPIF1<0，此過(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能的減小量為彈簧彈力做的功即為SKIPIF1<0，由機(jī)械能守恒可知，所以兩物體之間轉(zhuǎn)移的動(dòng)能為：SKIPIF1<0．故應(yīng)選D．3．（2021·廣東·高三專題練習(xí)）如圖，三個(gè)質(zhì)量分別為SKIPIF1<0的物塊SKIPIF1<0靜止在光滑水平直軌道上。SKIPIF1<0間用一根細(xì)線相連，然后在SKIPIF1<0間夾一壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧，此時(shí)輕彈簧的彈性勢(shì)能為SKIPIF1<0?，F(xiàn)在剪斷細(xì)線，A和B向兩邊滑出，當(dāng)輕質(zhì)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，B與C發(fā)生彈性碰撞，下列說(shuō)法正確的是（）A．彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，SKIPIF1<0B．彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，SKIPIF1<0C．若SKIPIF1<0，則B與C彈性碰撞后均以原速度大小的SKIPIF1<0返回D．若SKIPIF1<0，則B與C彈性碰撞后均以原速度大小的一半返回【答案】D【解析】AB．設(shè)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)SKIPIF1<0的速度大小分別為SKIPIF1<0，由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律可得SKIPIF1<0聯(lián)立兩式解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0AB錯(cuò)誤；CD．設(shè)B與C發(fā)生彈性碰撞后速度大小分別為SKIPIF1<0，該過(guò)程由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律可得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，SKIPIF1<0，當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，SKIPIF1<0，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．（2021·陜西·韓城市象山中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，一輕質(zhì)彈簧兩端連著物體SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，放在光滑的水平面上。物體SKIPIF1<0被水平速度為SKIPIF1<0的子彈射中并嵌在其中。已知物體SKIPIF1<0的質(zhì)量為SKIPIF1<0，物體SKIPIF1<0與子彈的質(zhì)量均是SKIPIF1<0，求彈簧壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】C【解析】子彈射入物體A的過(guò)程，據(jù)動(dòng)量守恒定律可得SKIPIF1<0之后在彈力作用下，A（含子彈）向右做減速運(yùn)動(dòng)，B向右做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度相等時(shí)，彈簧壓縮到最短，彈性勢(shì)能最大，據(jù)動(dòng)量守恒定律可得SKIPIF1<0據(jù)機(jī)械能守恒定律可得SKIPIF1<0聯(lián)立解得彈簧壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能為SKIPIF1<0故選C。5．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，光滑水平面上有兩輛小車(chē)，用細(xì)線（未畫(huà)出）相連，中間有一個(gè)被壓縮的輕彈簧（與兩小車(chē)未連接），小車(chē)處于靜止?fàn)顟B(tài)，燒斷細(xì)線后，由于彈力的作用兩小車(chē)分別向左、右運(yùn)動(dòng)。已知兩小車(chē)的質(zhì)量之比為m1∶m2＝2∶1，下列說(shuō)法正確的是（）A．彈簧彈開(kāi)后左右兩小車(chē)的速度大小之比為1∶2B．彈簧彈開(kāi)后左右兩小車(chē)的動(dòng)量大小之比為1∶2C．彈簧彈開(kāi)過(guò)程左右兩小車(chē)受到的沖量大小之比為2∶1D．彈簧彈開(kāi)過(guò)程彈力對(duì)左右兩小車(chē)做功之比為1∶4【答案】A【解析】A．兩小車(chē)及彈簧系統(tǒng)所受合力為零，動(dòng)量守恒，以水平向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故A正確；B．由動(dòng)量守恒定律知，彈簧彈開(kāi)后左右兩小車(chē)的動(dòng)量大小相等，故B錯(cuò)誤；C．彈簧彈開(kāi)過(guò)程中，左右兩小車(chē)受到的彈力大小相等，作用時(shí)間相同，由SKIPIF1<0知，左右兩小車(chē)受到的沖量大小之比為1∶1，C錯(cuò)誤；D．由動(dòng)能定理得，彈簧彈開(kāi)過(guò)程彈力對(duì)左右兩小車(chē)做功之比為SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選A。6．（2020·江蘇·高三階段練習(xí)）如圖甲所示，一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1、m2的兩物塊A、B，并靜止在光滑水平面上?，F(xiàn)使A獲得水平向右、大小為3m/s的瞬時(shí)速度，從此刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，兩物塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，從圖象提供的信息可得（）A．兩物塊的質(zhì)量之比為m1：m2=2：1B．在t2時(shí)刻A、B兩物塊的動(dòng)能之比為1：4C．在t1～t2時(shí)間內(nèi)A、B的距離逐漸增大，t2時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能為零D．在t1和t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，且彈簧都處于壓縮狀態(tài)【答案】C【解析】A．系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以A的初速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得，t=0時(shí)刻和t=t1時(shí)刻系統(tǒng)總動(dòng)量相等，有SKIPIF1<0即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤；B．由圖示圖象可知，在t2時(shí)刻A、B兩物塊的速度分別為：vA=－1m/s，vB=2m/s，則A、B兩物塊的動(dòng)能之比為SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；CD．由圖象乙可知，從0到t1的過(guò)程中，A的速度大于B的速度，A、B的距離逐漸減小，彈簧被壓縮，在t1時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，此時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)。從t1到t2過(guò)程，A的速度小于B的速度，A、B的距離逐漸增大，到達(dá)t2時(shí)刻，A的速度最大，B的速度最小，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，t2時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能為零；之后，彈簧開(kāi)始伸長(zhǎng)，從t2到t3過(guò)程，B的速度減小，A的速度先減小后增大，到t3時(shí)刻，A、B的速度相等，為1m/s，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量最大，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。7．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，光滑的圓弧軌道B靜止于光滑的水平面上，其下端與水平面平滑連接。小球A以一定的初速度向右滑上圓弧軌道，當(dāng)小球A與圓弧軌道B上與其共速時(shí)，小球A與圓弧軌道B的動(dòng)能之比為1：3，則此時(shí)小球的動(dòng)能與其重力勢(shì)能之比為（以水平面為零勢(shì)能面，不計(jì)二者之間的能量損失。）（）A．1：12 B．1：6 C．1：4 D．1：3【答案】A【解析】設(shè)題目中小球A的質(zhì)量為m，圓弧軌道B的質(zhì)量為M，當(dāng)小球與軌道速度相同時(shí)，小球A與圓弧軌道B的動(dòng)能之比為1:3，即SKIPIF1<0系統(tǒng)減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為小球A的重力勢(shì)能。此時(shí)二者的速度方向都為水平方向，設(shè)小球A的初速度為SKIPIF1<0，兩者的共同速度為SKIPIF1<0。根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0小球A此時(shí)的動(dòng)能為SKIPIF1<0小球A此時(shí)的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)損失的動(dòng)能SKIPIF1<0可得此時(shí)小球A的動(dòng)能與其重力勢(shì)能之比為1:12，A正確。故選A。8．（2020·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，質(zhì)量為M的足夠高光滑斜槽靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球以一定的水平初速度沖上斜槽且不脫離斜槽，后又返回斜槽底部，則下列說(shuō)法正確的是（）A．小球獲得的最大重力勢(shì)能等于小球初始動(dòng)能B．小球到達(dá)斜槽最高點(diǎn)處，小球的速度為零C．小球回到斜槽底部時(shí)，小球速度方向一定向右D．小球回到斜槽底部時(shí)，小球速度方向可能向左【答案】D【解析】A．小球沖上斜槽的過(guò)程中，斜槽向左運(yùn)動(dòng)，獲得了動(dòng)能，所以小球獲得的最大重力勢(shì)能小于小球初始動(dòng)能，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．小球到達(dá)斜槽最高點(diǎn)處時(shí)速度與斜槽速度相同，由水平方向動(dòng)量守恒得mv＝（M＋m）v′可得v′＝SKIPIF1<0≠0故B項(xiàng)錯(cuò)誤；CD．設(shè)小球回到斜槽底部時(shí)，由水平方法動(dòng)量守恒得mv＝mv1＋Mv2根據(jù)機(jī)械能守恒定律得SKIPIF1<0mv2＝SKIPIF1<0mv12＋SKIPIF1<0Mv22解得v1＝SKIPIF1<0v若m＞M，得v′＞0，說(shuō)明小球速度方向向左，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。故選D。9．（2022·全國(guó)·三模）如圖所示，質(zhì)量為m的子彈以v0的水平初速度射向放在光滑水平面上的物塊，物塊質(zhì)量為5m。水平面左端與一固定光滑圓弧軌道平滑相接，子彈進(jìn)入物塊后沒(méi)有射出，物塊恰好能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，下列說(shuō)法正確的是（）A．物塊和子彈的最大重力勢(shì)能為SKIPIF1<0mv02B．圓弧軌道的半徑為SKIPIF1<0C．子彈進(jìn)入物塊后一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物塊和子彈動(dòng)量守恒D．整個(gè)作用過(guò)程中，物塊和子彈的機(jī)械能守恒【答案】B【解析】A．子彈進(jìn)入物塊后，該過(guò)程由于克服摩擦力做功，物塊和子彈的系統(tǒng)機(jī)械能減小，故物塊和子彈的最大重力勢(shì)能小于SKIPIF1<0mv02，A錯(cuò)誤；B．子彈進(jìn)入物塊后，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)共同的速度為SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0子彈和物塊達(dá)到共速后，到達(dá)軌道最高點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能守恒，設(shè)軌道的半徑為SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0B正確；C．子彈進(jìn)入物塊后一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于豎直方向所受合外力不為零，則物塊和子彈的動(dòng)量不守恒，C錯(cuò)誤；D．整個(gè)作用過(guò)程中，由于克服摩擦阻力做功，故物塊和子彈的機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤。故選B。10．（2022·云南·宣威市第三中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，輕彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為2m的光滑弧形槽靜止放在光滑水平面上，弧形槽底端與水平面相切，一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊從槽高h(yuǎn)處開(kāi)始自由下滑，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．在下滑過(guò)程中，物塊和弧形槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．在下滑過(guò)程中，物塊和槽的水平方向動(dòng)量守恒C．物塊被彈簧反彈后，離開(kāi)彈簧時(shí)的速度大小為v=2SKIPIF1<0D．物塊壓縮彈簧的過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep=mgh【答案】D【解析】A．滑塊下滑過(guò)程中，物塊和弧形槽組成的系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A正確，不符合題意；B．滑塊下滑過(guò)程，滑塊與弧形槽組成的系統(tǒng)水平方向所受合外力為零，系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，B正確，不符合題意；C．設(shè)小球到達(dá)水平面時(shí)速度大小為v1，槽的速度大小為v2，且可判斷球速度方向向右，槽的速度方向向左，以向右為正方向，在球和槽在球下滑過(guò)程中，系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得SKIPIF1<0由機(jī)械能守恒定律得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0物塊與彈簧相互作用過(guò)程系統(tǒng)機(jī)械能守恒，物塊離開(kāi)彈簧時(shí)速度大小與物塊接觸彈簧前的速度大小相等，則SKIPIF1<0C正確，不符合題意；D．物塊與彈簧相互作用過(guò)程系統(tǒng)機(jī)械能守恒，物塊速度為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，由機(jī)械能守恒定律可知，最大彈性勢(shì)能為SKIPIF1<0D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。11．（2022·廣東·高三專題練習(xí)）如圖所示，質(zhì)量為4m的光滑物塊a靜止在光滑水平地面上，物塊a左側(cè)面為圓弧面且水平地面相切，質(zhì)量為m的滑塊b以初速度SKIPIF1<0向右運(yùn)動(dòng)滑上a，沿a左側(cè)面上滑一段距離后又返回，最后滑離a，不計(jì)一切摩擦，滑塊b從滑上a到滑離a的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．滑塊b沿a上升的最大高度為SKIPIF1<0B．滑塊a運(yùn)動(dòng)的最大速度SKIPIF1<0C．滑塊b沿a上升的最大高度為SKIPIF1<0D．滑塊a運(yùn)動(dòng)的最大速度SKIPIF1<0【答案】B【解析】AC．b沿a上升到最大高度時(shí)，兩者速度相等，在水平方向，由動(dòng)量守恒定律得SKIPIF1<0由機(jī)械能守恒定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0AC錯(cuò)誤；BD．滑塊b從滑上a到滑離a后，滑塊a運(yùn)動(dòng)的速度最大。系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，對(duì)整個(gè)過(guò)程，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得SKIPIF1<0由機(jī)械能守恒定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0B正確，D錯(cuò)誤。故選B。12．（2020·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，質(zhì)量為M的小車(chē)的上表面由均勻粗糙的水平段ac和光滑的四分之一圓弧段cd組成，b是ac段的中點(diǎn)，小車(chē)靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從小車(chē)左端點(diǎn)a處以水平初速度v0沖上小車(chē)水平段。如果小車(chē)固定，小物塊恰好能返回a處，如果小車(chē)不固定，下列說(shuō)法正確的是（）A．小物塊還是恰好能返回a處B．小物塊一定能通過(guò)c處再返回C．如果M＝m，小物塊一定相對(duì)小車(chē)停在b處D．如果M＝m，小物塊一定相對(duì)小車(chē)停在c處【答案】D【解析】A．設(shè)ac的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，當(dāng)小車(chē)固定時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0當(dāng)小車(chē)不固定時(shí)，物塊和小車(chē)組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，最終小物塊和小車(chē)將以共同的速度運(yùn)動(dòng)，根據(jù)能量守恒可知小物塊將不能滑離小車(chē)，故A錯(cuò)誤；BCD．小車(chē)和小物塊組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，有mv0＝(m＋M)v得最后小物塊和小車(chē)的共同速度v＝SKIPIF1<0v0小物塊相對(duì)于小車(chē)滑動(dòng)的距離為s，由功能關(guān)系－μmgs＝SKIPIF1<0(M＋m)v2－SKIPIF1<0可得s＝SKIPIF1<0L當(dāng)m大于M時(shí)，小物塊相對(duì)于小車(chē)滑動(dòng)的距離小于L，即小物塊不能滑到c處，當(dāng)M＝m時(shí)，可得共同速度v＝SKIPIF1<0，s＝L即小物塊相對(duì)于小車(chē)停在c處，故BC錯(cuò)誤，D正確。故選D。二、多選題13．（2021·安徽·六安一中高三階段練習(xí)）如圖所示，小球A與小球B由輕彈簧連接，置于光滑水平面上，一顆質(zhì)量為SKIPIF1<0的子彈，以大小為SKIPIF1<0的水平速度射入小球A，并在極短時(shí)間內(nèi)嵌在其中。已知小球A的質(zhì)量為SKIPIF1<0，小球B的質(zhì)量為SKIPIF1<0，小球A和小球B始終未發(fā)生碰撞，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（）A．子彈射入小球A后，小球A（含子彈）和小球B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B．子彈射入小球A的過(guò)程中，小球A和子彈的總動(dòng)能保持不變C．彈簧的彈性勢(shì)能最大值為SKIPIF1<0D．小球A（含子彈）和小球B相互作用過(guò)程中，B所能達(dá)到的最大速度為SKIPIF1<0【答案】AC【解析】A．子彈射入小球A后，小球A（含子彈）和小球B組成的系統(tǒng)水平方向不受力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故A正確；B．子彈射入小球A的過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒可知，小球A和子彈的總動(dòng)能保持減小，故B錯(cuò)誤；C．子彈擊中A球過(guò)程，子彈與A球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)子彈與A球的共同速度為vSKIPIF1<0A、B速度相等時(shí)彈簧壓縮量最大，彈簧的彈性勢(shì)能最大，設(shè)A、B的共同速度為v′SKIPIF1<0設(shè)彈簧的最大彈性勢(shì)能為Ep，由能量守恒定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C正確；D．當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，B的速度最大SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選AC。14．（2022·河南·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，質(zhì)量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的A、B兩個(gè)小球置于光滑的水平面上，B與輕質(zhì)彈簧栓接在一起，A不與彈簧栓接，彈簧處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)給A一個(gè)向左的水平初速度SKIPIF1<0，A與彈簧發(fā)生相互作用，最終與彈簧分離。下列說(shuō)法正確的是（）A．A與彈簧分離之前，A與B的加速度之比為1：2B．A、B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能為SKIPIF1<0，若將小球B固定，彈簧的最大彈性勢(shì)能為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0C．若在B的左側(cè)某處固定一擋板（位置未知，圖中未畫(huà)出），在A與彈簧分離前，B與擋板發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短），則碰后彈簧的最大彈性勢(shì)能不可能大于SKIPIF1<0D．若在B的左側(cè)某處固定一擋板（位置未知，圖中未畫(huà)出），在A與彈簧分離前，B與擋板發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短），則碰后彈簧的最大彈性勢(shì)能不可能小于SKIPIF1<0【答案】BCD【解析】A．A與彈簧分離之前，根據(jù)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0可得A與B的加速度之比為SKIPIF1<0A錯(cuò)誤；B．A、B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)A、B共速SKIPIF1<0時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，則有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0若將小球B固定，則彈簧的最大彈性勢(shì)能為SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0B正確；C．系統(tǒng)的總機(jī)械能不可能增加，因此碰后彈簧的最大彈性勢(shì)能不可能大于SKIPIF1<0，C正確；D．當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，設(shè)此時(shí)A、B的速度分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0可知在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)B與擋板碰撞，碰后系統(tǒng)具有向右的最大動(dòng)量，當(dāng)兩者共速時(shí)，此時(shí)彈簧的最大彈性勢(shì)能是所有B與擋板碰撞情景中彈簧最大彈性勢(shì)能最小的，則有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0可知B與擋板碰后彈簧的最大彈性勢(shì)能不可能小于SKIPIF1<0，D正確；故選BCD。15．（2022·山西·運(yùn)城市景勝中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，c是半徑為R的SKIPIF1<0圓周的圓弧形光滑槽，其質(zhì)量為3m，靜置于光滑水平面上，A為與c的圓心等高的點(diǎn)，B為c的最低點(diǎn)，與水平面相切。一可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量未知的小球b靜止在c右邊的水平面上。將另一可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m的小球a從槽口A點(diǎn)自由釋放，到達(dá)水平面上與小球b發(fā)生彈性正碰。整個(gè)過(guò)程中，不計(jì)一切阻力，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（）A．小球a第一次下滑到B點(diǎn)過(guò)程中，小球a和光滑槽c組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動(dòng)量守恒B．小球a第一次下滑到B點(diǎn)時(shí)，光滑槽c的速率為SKIPIF1<0C．小球a第一次下滑到B點(diǎn)時(shí)所受支持力大小為SKIPIF1<0D．當(dāng)小球b的質(zhì)量為3m時(shí)，小球a與小球b碰撞后，小球a沿光滑槽c上升最大高度為SKIPIF1<0【答案】BD【解析】A．小球a第一次下滑到B點(diǎn)過(guò)程中，小球a和光滑槽c組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，水平方向受合外力為零，則水平方向動(dòng)量守恒，A錯(cuò)誤；B．小球a第一次下滑到B點(diǎn)過(guò)程中SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0B正確；C．小球a第一次下滑到B點(diǎn)時(shí)SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0C錯(cuò)誤；D．當(dāng)小球b的質(zhì)量為3m時(shí)，小球a與小球b碰撞后，則SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0即小球以SKIPIF1<0的速度反彈向左運(yùn)動(dòng)，然后滑上凹槽，當(dāng)共速時(shí)SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0D正確。故選BD。16．（2022·廣東·興寧市齊昌中學(xué)高三期末）如圖所示，質(zhì)量為M的滑槽靜止在光滑的水平地面上，滑槽的SKIPIF1<0部分是粗糙水平面，SKIPIF1<0部分是半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的小滑塊從A點(diǎn)以速度SKIPIF1<0沖上滑槽，并且剛好能夠滑到滑槽軌道的最高點(diǎn)C點(diǎn)，忽略空氣阻力。則在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．滑塊滑到C點(diǎn)時(shí)，速度大小等于SKIPIF1<0B．滑塊滑到C點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)?C．滑塊從A點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過(guò)程中，滑槽與滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都守恒D．滑塊從B點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過(guò)程中，滑槽與滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒【答案】AD【解析】AB．滑槽與滑塊組成的系統(tǒng)，水平方向不受外力，系統(tǒng)水平動(dòng)量守恒。設(shè)滑塊滑到C點(diǎn)時(shí)，速度大小為v。取水平向右為正方向，根據(jù)水平動(dòng)量守恒得SKIPIF1<0得SKIPIF1<0故A正確，B錯(cuò)誤；C．滑塊從A滑到B的過(guò)程，滑槽與滑塊組成的系統(tǒng)合外力為零，動(dòng)量守恒，由于要產(chǎn)生內(nèi)能，所以系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，從滑塊從B滑到C的過(guò)程，滑塊減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為滑槽增加的動(dòng)能和滑塊增加的重力勢(shì)能，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但是滑槽與滑塊水平方向上不受外力，豎直方向上合外力不為零，則系統(tǒng)僅水平方向上動(dòng)量守恒，豎直方向上動(dòng)量不守恒，故C錯(cuò)誤；D．滑塊從B滑到C的過(guò)程，滑塊豎直方向有分加速度，根據(jù)牛頓第二定律知系統(tǒng)的合外力不為零，則滑槽與滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，由于只有重力做功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故D正確。故選AD。三、解答題17．（2020·湖南·寧鄉(xiāng)一中高三階段練習(xí)）如圖所示，在光滑的水平面上，有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小車(chē)A和B，兩車(chē)之間用輕質(zhì)彈簧相連，它們以共同的速度v0向右運(yùn)動(dòng)，另有一質(zhì)量為m的黏性物體，從高處自由落下，正好落在A車(chē)上，并與之粘合在一起，粘合之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：(1)彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能；(2)B車(chē)運(yùn)動(dòng)的最小速度?！敬鸢浮?1)SKIPIF1<0；(2)SKIPIF1<0【解析】(1)黏性物體落在A車(chē)上，由動(dòng)量守恒有SKIPIF1<0

解得SKIPIF1<0最大彈性勢(shì)能時(shí)，AB有相等的速度SKIPIF1<0，整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0最大彈性勢(shì)能SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0(2)設(shè)B物體速度最小SKIPIF1<0，此時(shí)A物體速度為SKIPIF1<0，彈簧彈性勢(shì)能為零，則有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<018．（2020·天津河西·二模）如圖所示，在光滑水平桌面AB上靜止著兩個(gè)小滑塊1、2，質(zhì)量分別為SKIPIF1<0kg、SKIPIF1<0kg，兩滑塊之間有一被壓縮輕彈簧（滑塊與輕彈簧之間不拴接），A的左端固定著與AB相切的光滑豎直半圓軌道，滑塊恰好可以在其內(nèi)部滑行；B的右端與一水平傳送帶相連，傳送帶長(zhǎng)L=0.9m，且順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)釋放被壓縮的彈簧，兩滑塊在桌面上被彈出，滑塊1恰好能過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)F；滑塊2從傳送帶的右端離開(kāi)后，落在水平地面上的D點(diǎn)，已知滑塊2被彈出時(shí)的速度SKIPIF1<0m/s，與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0，C點(diǎn)距地面高h(yuǎn)=0.2m。不計(jì)半圓軌道的孔徑的大小，取g=10m/s2，求：(1)被壓縮的輕彈簧的彈性勢(shì)能EP；(2)滑塊1經(jīng)過(guò)雙半圓環(huán)軌道最低點(diǎn)A時(shí)對(duì)軌道的壓力大小