2024年高考物理复习第一轮：专题强化课(06)　“三大观点”解答力学综合问题

这是一份2024年高考物理复习第一轮：专题强化课(06)　“三大观点”解答力学综合问题，共19页。试卷主要包含了解决力学问题的三大观点，应对策略等内容，欢迎下载使用。

命题点一　动量与能量的综合问题(多维探究)
1．解决力学问题的三大观点
动力学观点
运用牛顿运动定律结合运动学知识，可解决匀变速运动问题
能量观点
用动能定理和能量守恒定律等，可解决非匀变速运动问题
动量观点
用动量守恒定律等，可解决非匀变速运动问题
2.动量观点和能量观点的比较
相同点
(1)研究对象都是相互作用的物体组成的系统
(2)研究过程都是某一运动过程
不同点
动量守恒定律是矢量表达式，还可以写出分量表达式；而动能定理和能量守恒定律都是标量表达式，绝无分量表达式
第1维度：动量定理和动能定理的综合应用…………………
　某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v＝1 m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m＝2 kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数μ＝0.5.设皮带足够长，取g＝10 m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：

(1)邮件滑动的时间t；
(2)邮件对地的位移大小x；
(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W.
解析：(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则
F＝μmg①
取向右为正方向，对邮件应用动量定理，有
Ft＝mv－0②
由①②式并代入数据得t＝0.2 s．③
(2)邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有
Fx＝mv2－0④
由①④式并代入数据得x＝0.1 m．⑤
(3)邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s，则
s＝vt⑥
摩擦力对皮带做的功W＝－Fs⑦
由①③⑥⑦式并代入数据得W＝－2 J．⑧
答案：(1)0.2 s　(2)0.1 m　(3)－2 J
第2维度：动力学观点和动量守恒定律的综合应用…………………
　汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B．两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m，已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g＝10 m/s2.求：

(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；
(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小．
解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB，根据牛顿第二定律有
μmBg＝mBaB①
式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数．
设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB′，碰撞后滑行的距离为sB．由运动学公式有
vB′2＝2aBsB②
联立①②式并利用题给数据得
vB′＝3.0 m/s③
(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA．根据牛顿第二定律有
μmAg＝mAaA④
设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA′，碰撞后滑行的距离为sA．
由运动学公式有vA′2＝2aAsA⑤
设碰撞前瞬间A车速度的大小为vA，两车在碰撞过程中动量守恒，
有mAvA＝mAvA′＋mBvB′⑥
联立③④⑤⑥式并利用题给数据得vA＝4.25 m/s.
答案：(1)3.0 m/s　(2)4.25 m/s
第3维度：动量守恒定律与能量守恒定律的综合应用…………………
　如图，一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上．物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ(μ mB
C．B运动后，弹簧的最大形变量等于x
D．S1－S2＝S3
解析：ABD　将A、弹簧、B看成一个系统，0到t1时间内，重力、支持力对系统的冲量的矢量和为零，墙对系统的冲量等于系统动量的变化量，即墙对B的冲量等于mAv0，A正确；t1时刻之后，A、B组成的系统动量守恒，由题图(b)可知，t1到t2这段时间内，S3＞S2，故B物体速度的变化量大于A物体速度的变化量，可知A物体的质量大于B物体的质量，B正确；撤去外力F后，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，B运动后，A、B具有动能，根据系统机械能守恒可知，弹簧的最大形变量小于x，C错误；t2时刻，A、B的加速度均最大，此时弹簧拉伸到最长，A、B共速，设速度为v，a­t图像与时间轴所围图形的面积代表速度的变化量，0～t2时间内，A的速度变化量为S1－S2，t1～t2时间内，B的速度变化量为S3，两者相等，即S1－S2＝S3，D正确．
10．(2022·大连模拟)如图所示，在倾角θ＝30°足够长的斜面上分别固定着两个相距L＝0.2 m的物体A、B，它们的质量mA＝mB＝2 kg，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μA＝和μB＝.在t＝0时刻同时撤去固定两物体的外力后，A物体将沿斜面向下运动，并与B物体发生多次碰撞(碰撞时间极短，没有机械能损失)，求：(g取10 m/s2)

(1)A与B第一次碰撞后B的速率；
(2)从A开始运动到两物体第二次相碰经历的时间及因摩擦而产生的热量．
解析：(1)A物体沿斜面下滑时由牛顿第二定律得：
mAgsin θ－μAmAgcos θ＝mAaA
解得：aA＝2.5 m/s2
同理B物体沿斜面下滑时有：aB＝0
所以撤去固定A、B的外力后，物体B恰好静止于斜面上，物体A将沿斜面向下做匀加速直线运动，
A与B第一次碰撞前的速度满足v＝2aAL
解得：vA＝1 m/s
由动量守恒和机械能守恒定律得：
mAvA＝mAvA1＋mBvB1
mAv＝mAv＋mBv
故A、B第一次碰后瞬时，B的速率vB1＝vA＝1 m/s.
(2)从A开始运动到第一次碰撞用时：L＝aAt
解得：t1＝0.4 s
两物体第一次相碰后，A物体的速度变为零，以后再做匀加速运动，而B物体将以vB1＝1 m/s的速度沿斜面向下做匀速直线运动，设再经t2时间相碰，
则有vB1t2＝aAt
解得：t2＝0.8 s
故从A开始运动到两物体第二次相碰，共经历时间
t＝t1＋t2＝(0.4＋0.8) s＝1.2 s
第1次碰前，因摩擦产生的热量
Q1＝μAmAgcos θ·L＝1 J
A、B第一次碰后至第二次碰前xA＝xB＝vB1t2＝0.8 m
此过程因摩擦产生的热量
Q2＝μAmAgcos θ·xA＋μBmBgcos θ·xB＝12 J
因摩擦而产生的总热量：Q＝Q1＋Q2＝13 J.
答案：(1)1 m/s　(2)1.2 s　13 J