2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課件-第七章-階段復(fù)習(xí)(三)-能量和動(dòng)量

能量和動(dòng)量階段復(fù)習(xí)(三)(2023·江蘇南通市海安高級(jí)中學(xué)檢測(cè))如圖所示，小明和滑塊P均靜止在光滑水平平臺(tái)上，某時(shí)刻小明將滑塊P以一定速度從A點(diǎn)水平推出后，滑塊P恰好在B點(diǎn)無(wú)碰撞滑入半徑R1＝3m的光滑圓弧軌道BC，然后從C點(diǎn)進(jìn)入與圓弧軌道BC相切于C點(diǎn)的水平面CD，與放置在水平面E點(diǎn)的滑塊Q發(fā)生彈性正碰，碰后滑塊Q沖上靜止在水平面上半徑為R2＝0.3m的四分之一光滑圓弧槽S，圓弧槽與水平面相切于E點(diǎn)，最高點(diǎn)為G。已知滑塊P的質(zhì)量m1＝30kg，滑塊Q的質(zhì)量m2＝60kg，圓弧槽S的質(zhì)量m3＝90kg，A、B兩點(diǎn)的高度差h＝0.8m，光滑圓弧軌道BC對(duì)應(yīng)的圓心角53°，LCE＝1.3m，滑塊P與CE部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，E點(diǎn)右側(cè)水平面足夠長(zhǎng)且光滑，將滑塊P和Q看作質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：(1)滑塊P被推出時(shí)的速度大小v0；答案3m/s設(shè)滑塊P在B點(diǎn)的速度為vB，其豎直分速度為vBy，聯(lián)立①②式代入數(shù)據(jù)解得v0＝3m/s ③(2)滑塊P和Q相碰后Q的速度vQ；答案4m/s，方向水平向右滑塊P從A點(diǎn)到E點(diǎn)，設(shè)到E點(diǎn)的速度為vP1，代入數(shù)據(jù)解得vP1＝6m/s ⑤滑塊P、Q碰后，設(shè)P的速度為vP2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律及能量守恒定律有m1vP1＝m1vP2＋m2vQ

⑥聯(lián)立⑤⑥⑦式代入數(shù)據(jù)得vQ＝4m/s，方向水平向右⑧(3)滑塊Q沖上圓弧槽S后能從圓弧槽S最高點(diǎn)G沖出的最大高度hm。答案0.18m滑塊Q從E點(diǎn)沖上圓弧槽S，對(duì)Q與S組成的系統(tǒng)，水平方向根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m2vQ＝(m2＋m3)vS ⑨根據(jù)能量守恒定律有聯(lián)立⑧⑨⑩式代入數(shù)據(jù)得hm＝0.18m。關(guān)鍵表述關(guān)鍵表述解讀滑塊P恰好在B點(diǎn)無(wú)碰撞滑入光滑圓弧軌道BC滑塊P做平拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)速度方向恰好與圓弧相切與放置在水平面E點(diǎn)的滑塊Q發(fā)生彈性正碰；滑塊P與CE部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5先求出碰撞前滑塊P的速度，利用彈性正碰規(guī)律求出滑塊P和Q相碰后Q的速度大小vQ四分之一光滑圓弧槽S，滑塊Q沖上圓弧槽S后能從圓弧槽S最高點(diǎn)G沖出的最大高度hm屬于滑塊與曲面模型，滑塊在最大高度處時(shí)二者速度相同，利用動(dòng)量守恒觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)求出階段復(fù)習(xí)練1.(2024·江蘇揚(yáng)州市期中)如圖所示，質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過(guò)路面abc，其中ab段為斜坡，bc段水平，重力加速度為g，汽車A.在ab段，克服重力做功的功率為mgvB.在ab段，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等于克服重

力做功的功率C.在bc段，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等于克服阻力做功的功率D.發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率保持不變12345678√910設(shè)ab段與水平方向夾角為θ，克服重力做功的功率為PG＝mgvsinθ，故A錯(cuò)誤；在ab段，對(duì)汽車受力分析，有F牽＝Ff＋mgsinθ，依題意，汽車以恒定的速率行駛，可知發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等于克服重力和阻力做功的總功率，故B錯(cuò)誤；同理，在bc段，有F牽′＝Ff′，則發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等于克服阻力做功的功率，故C正確；根據(jù)

P＝Fv，可知發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率在不同路段，會(huì)有所變化，不能保持不變，故D錯(cuò)誤。123456789102.(2024·江蘇鎮(zhèn)江市期中)如圖所示，一質(zhì)量為M的內(nèi)表面粗糙的半圓軌道靜止在水平地面上，質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)正上方由靜止釋放，小球從A點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B后又從C點(diǎn)沖出，整個(gè)過(guò)程半圓軌道始終保持靜止，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是A.小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速率最大B.小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，半圓軌道對(duì)地面的壓力小于MgC.小球從A到B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間D.小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，半圓軌道對(duì)地面的壓力等于(M＋m)g12345678√910由于小球在半圓軌道受到摩擦力的作用，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，重力沿切線方向的分力為0，可知小球在B點(diǎn)前已經(jīng)做減速運(yùn)動(dòng)，所以小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速率不是最大，故A錯(cuò)誤；小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，受到的摩擦力向下，則小球?qū)Π雸A軌道的摩擦力向上，以半圓軌道為研究對(duì)象，豎直方向根據(jù)受力平衡，可得FN地＝Mg－Ff<Mg，根據(jù)牛頓第三定律可知，半圓軌道對(duì)地面的壓力小于Mg，故B正確；12345678910由于小球在半圓軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程需要克服摩擦力做功，小球的機(jī)械能逐漸減小，根據(jù)對(duì)稱性可知，小球經(jīng)過(guò)半圓軌道左右兩邊等高兩點(diǎn)時(shí)，都是左邊速度大于右邊速度，所以小球從A到B的平均速率大于從B到C的平均速率，則小球從A到B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，故C錯(cuò)誤；小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，小球的加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，所以小球?qū)Π雸A軌道的壓力大于mg，則半圓軌道對(duì)地面的壓力大于(M＋m)g，故D錯(cuò)誤。123456789103.(2023·江蘇徐州市三模)如圖所示，某同學(xué)將兩相同羽毛球A、B從同一高度處以相同速率v0水平打出。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中羽毛球僅受到重力及恒定的水平風(fēng)力作用，逆風(fēng)時(shí)，球A落至地面上的P處，順風(fēng)時(shí)，球B落至地面上的Q處。則A.A球飛行時(shí)間比B球長(zhǎng)B.兩球落地時(shí)速度大小相同C.兩球飛行過(guò)程中合外力的沖量相同D.兩球落地時(shí)重力的功率不同12345678√910A、B兩球豎直方向均做自由落體運(yùn)動(dòng)，由h＝

可知，兩球飛行時(shí)間相等，故A錯(cuò)誤；A球水平方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則vAx＝v0－at，B球水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則vBx＝v0＋at，兩球飛行時(shí)間相等，所以落地時(shí)兩球豎直方向速度相等，但A球水平速度小于B球水平速度，落地速度大小為v＝

，所以A球落地時(shí)的速度小于B球的落地速度，故B錯(cuò)誤；12345678910兩球合外力的沖量為I＝F合t，由于兩球受到相同的重力和恒定的風(fēng)力，所以兩球的合外力相同，飛行時(shí)間相等，所以兩球飛行過(guò)程中合外力的沖量相同，故C正確；落地時(shí)重力的功率為P＝mgvy＝mg·gt＝mg2t，由此可知，兩球落地時(shí)重力的功率相同，故D錯(cuò)誤。123456789104.(2024·江蘇無(wú)錫市調(diào)研)雜技演員表演“胸口碎大石”時(shí)，當(dāng)大石獲得的速度較小時(shí)，下面的人感受到的震動(dòng)就會(huì)較小，人的安全性就較強(qiáng)。若大石塊的質(zhì)量是鐵錘的100倍，則撞擊后大石塊的速度可能為鐵錘碰撞前速度的√12345678910123456789105.(2024·江蘇淮安市五校聯(lián)盟聯(lián)考)豎直放置的輕彈簧下端固定在地上，上端與鋼板連接，鋼板處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。一物塊從鋼板正上方0.2m處的P點(diǎn)自由落下，打在鋼板上(碰撞時(shí)間極短)并與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng)0.1m后到達(dá)最低點(diǎn)Q。已知物塊和鋼板的質(zhì)量都為1kg，重力加速度大小為g＝10m/s2，下列說(shuō)法正確的是A.物塊與鋼板碰后一起向下做減速運(yùn)動(dòng)B.物塊與鋼板碰后一起運(yùn)動(dòng)的加速度一直增大C.從P到Q的過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能的增加量為3JD.從P到Q的過(guò)程中，物塊、鋼板、彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒√12345678910物塊與鋼板碰后一起向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，開(kāi)始物塊與鋼板的合重力大于彈簧的彈力，合重力與彈力的合力方向向下，由牛頓第二定律可知，產(chǎn)生的加速度向下，物塊與鋼板一起向下做加速運(yùn)動(dòng)，隨著向下運(yùn)動(dòng)位移增大，彈簧的彈力增大，其合力減小，加速度減?。划?dāng)彈簧的彈力大小等于合重力時(shí)，其合力是零，加速度是零，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，彈力大于合重力，其合力向上，加速度向上，物塊與鋼板做減速運(yùn)動(dòng)，彈力繼續(xù)增大，加速度繼續(xù)增大，后到達(dá)最低點(diǎn)Q，加速度最大，可知物塊與鋼板碰后一起先向下加速，后減速，則運(yùn)動(dòng)的加速度先向下減小后反向增大，A、B錯(cuò)誤；12345678910物塊與鋼板碰撞前，物塊從P點(diǎn)開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落到鋼板時(shí)的速度大小由速度位移關(guān)系公式，可知v0＝

＝2m/s，物塊與鋼板碰撞過(guò)程中，因碰撞時(shí)間極短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于合外力，則有物塊與鋼板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)物塊與鋼板碰撞后的共同速度為v1，取向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律可得mv0＝2mv1，解得v1＝1m/s，物塊與鋼板碰撞后，物塊、鋼板與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有

×2mv12＋2mgx2＝ΔEp，代入數(shù)據(jù)解得彈簧彈性勢(shì)能的增加量為ΔEp＝3J，C正確；12345678910物塊與鋼板碰撞前，物塊從P點(diǎn)開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落到鋼板時(shí)的速度大小由速度位移關(guān)系公式，可知v0＝

＝2m/s，物塊與鋼板碰撞過(guò)程中，因碰撞時(shí)間極短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于合外力，則有物塊與鋼板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)物塊與鋼板碰撞后的共同速度為v1，取向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律可得mv0＝2mv1，解得v1＝1m/s，物塊與鋼板碰撞后，物塊、鋼板與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有

×2mv12＋2mgx2＝ΔEp，代入數(shù)據(jù)解得彈簧彈性勢(shì)能的增加量為ΔEp＝3J，C正確；12345678910物塊與鋼板碰撞后一起運(yùn)動(dòng)，其碰撞是完全非彈性碰撞，碰撞過(guò)程中有機(jī)械能的減少，因此從P到Q的過(guò)程中，物塊、鋼板、彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤。123456789106.(2024·江蘇連云港市期中)如圖所示，質(zhì)量均為m的小球A、B固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)的直輕桿兩端，兩球半徑忽略不計(jì)。初始時(shí)直桿置于直角光滑槽內(nèi)處于豎直狀態(tài)，由于微小擾動(dòng)，A球沿豎直槽向下運(yùn)動(dòng)，B球沿水平槽向右運(yùn)動(dòng)。已知sin37°＝0.6，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是A.滑動(dòng)過(guò)程中A球機(jī)械能守恒B.滑動(dòng)過(guò)程中A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.A球剛達(dá)到水平滑槽時(shí)機(jī)械能最小D.當(dāng)小球A沿槽下滑距離為0.4L時(shí)，A球的速度大小為√1234567891012345678910滑動(dòng)過(guò)程中，B球機(jī)械能增加，A球機(jī)械減少，故A錯(cuò)誤；滑動(dòng)過(guò)程中A、B系統(tǒng)豎直方向上合外力不為0，動(dòng)量不守恒，故B錯(cuò)誤；B的動(dòng)能開(kāi)始是0，最終還是0，中間不為0。由系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知，A球的機(jī)械能先減小后增大，則A球剛達(dá)到水平滑槽時(shí)機(jī)械能不是最小，故C錯(cuò)誤；123456789107.如圖所示，滑塊以一定的初動(dòng)能從斜面底端O點(diǎn)沖上足夠長(zhǎng)的粗糙斜面，斜面傾角為α，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。取O點(diǎn)所在的水平面為參考平面，以O(shè)點(diǎn)為位移的起點(diǎn)、沿斜面向上為位移的正方向，已知μ<tanα。下列描述滑塊的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep、機(jī)械能E隨滑塊位移x變化的圖像中，不可能正確的是12345678√910由動(dòng)能定理可得ΔEk＝F合x(chóng)，即Ek－x圖像的斜率表示合外力，由題可知，上滑時(shí)，合外力為F1＝－mgsinα－μmgcosα，下滑時(shí)，合外力為F2＝－mgsinα＋μmgcosα，A可能；根據(jù)重力勢(shì)能Ep＝mgxsinα，B可能；根據(jù)功能關(guān)系，上滑和下滑時(shí)均有摩擦力做負(fù)功，則機(jī)械能一直減小，且摩擦力大小不變，則上滑過(guò)程機(jī)械能隨x增大均勻減小，下滑過(guò)程，機(jī)械能隨x減小均勻減小，且兩段過(guò)程斜率大小相同，D可能。故選C。123456789108.(2024·江蘇無(wú)錫市輔仁高級(jí)中學(xué)期中)離子發(fā)動(dòng)機(jī)是利用電場(chǎng)加速離子形成高速離子流而產(chǎn)生推力的航天發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)適用于航天器的姿態(tài)控制、位置保持等。某航天器質(zhì)量為M，單個(gè)離子質(zhì)量為m，帶電荷量q，加速電場(chǎng)的電壓為U，高速離子形成的等效電流大小為I，根據(jù)以上信息計(jì)算該航天器發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力為√12345678910123456789109.(2023·江蘇淮安市三模)如圖，光滑水平面上有一質(zhì)量為m＝1kg的滑塊A靜止在P點(diǎn)，在O點(diǎn)有一質(zhì)量為M＝2kg、長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝0.6m的長(zhǎng)木板B，其兩側(cè)有固定擋板，在長(zhǎng)木板B上最右側(cè)放置一質(zhì)量也為M＝2kg小物塊C，滑塊A在外力F＝2N作用下，經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝1.5s到達(dá)O點(diǎn)時(shí)，在O點(diǎn)立即撤去外力同時(shí)與B發(fā)生碰撞。已知小物塊C與長(zhǎng)木板B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1，所有碰撞均為彈性碰撞，且碰撞時(shí)間極短，g＝10m/s2，求：(1)滑塊A剛到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的速度；答案3m/s，方向水平向右12345678910設(shè)滑塊A剛到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的速度為v0，根據(jù)動(dòng)量定理有Ft＝mv0解得v0＝3m/s，方向水平向右。12345678910答案2m/s，方向水平向右滑塊A與長(zhǎng)木板B碰后瞬間，設(shè)滑塊和長(zhǎng)木板的速度分別為v0′和v1，根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律分別有mv0＝mv0′＋Mv1聯(lián)立解得v0′＝－1m/s，v1＝2m/s滑塊A與長(zhǎng)木板B碰后瞬間，長(zhǎng)木板的速度大小為2m/s，方向水平向右。(2)滑塊A與長(zhǎng)木板B碰后瞬間，長(zhǎng)木板的速度；12345678910答案0.2m(3)物塊C最終與長(zhǎng)木板B右側(cè)擋板的距離。12345678910長(zhǎng)木板B和物塊C組成的系統(tǒng)在水平方向所受合外力為零，所以動(dòng)量守恒，設(shè)B、C最終達(dá)到的共同速度為v，則有Mv1＝2Mv，設(shè)C相對(duì)B滑動(dòng)的路程為Δx，對(duì)B、C組成的系統(tǒng)根據(jù)能量守恒定律可得所以物塊C最終與長(zhǎng)木板B右側(cè)擋板的距離為x0＝2L－Δx＝0.2m。1234567891010.(2023·江蘇鹽城市高級(jí)實(shí)驗(yàn)中學(xué)三模)如圖，一小車上固定有處于豎直平面內(nèi)的特殊形狀的圓管，小車(含圓管)的質(zhì)量M＝2kg，圓管內(nèi)壁處處光滑且圓管可以忽略內(nèi)徑，其中AB段圓弧所對(duì)應(yīng)的半徑R1＝0.5m，圓心角∠AOB＝53°，B點(diǎn)切線方向豎直，圓管的BC段是一段四分之一圓弧，對(duì)應(yīng)的半徑R2＝0.35m，C點(diǎn)與小車表面平滑銜接，小車CD部分足夠長(zhǎng)，且CD部分與小球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.1，小車置于水平地面的光滑段。現(xiàn)將質(zhì)量m＝2kg的小球由A點(diǎn)左上方某點(diǎn)以v0＝4m/s的初速度水平拋出，使小球剛好可以無(wú)碰撞的進(jìn)入到圓管中。小球穿過(guò)圓管后，滑上CD段。當(dāng)小球與小車共速時(shí)，小車也剛好運(yùn)動(dòng)至水平面的粗糙