新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练大题增分特训4动量(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练大题增分特训4动量(人教版)，共6页。试卷主要包含了8 N，6J等内容，欢迎下载使用。


(1)求物块在木板上滑动过程中产生的热量;
(2)求物块滑到细圆管出口P处时受到细圆管弹力的大小;
(3)求在距离圆心O点正上方多高处的C点放置接收槽能收到从P点飞出的物块恰好水平向左打入接收槽;
(4)若增大滑块的初速度v0,为了使从P点飞出的滑块仍能恰好水平向左打入接收槽,则接收槽放置的位置C点跟P点的连线与水平方向的夹角应满足什么条件?
2.(2023浙江嘉兴高三二模)一个游戏装置的示意图如图所示,固定于地面的水平轨道AB、竖直半圆形轨道BC和竖直圆形管道CD平滑连接,B和C分别是BC和CD的最低点。水平平台EF可在竖直平面内自由移动。锁定的压缩弹簧左右两端分别放置滑块a和b,解除锁定后,a沿轨道ABCD运动并从D点抛出。若a恰好从E点沿水平方向滑上EF且不滑出,则游戏成功。已知BC半径R1=0.2 m,CD半径R2=0.1 m且管道内径远小于R2,对应的圆心角θ=127°,EF长度L=1.08 m,滑块与EF间动摩擦因数μ=0.25,其他阻力均不计,滑块质量ma=0.1 kg,mb=0.2 kg,且皆可视为质点,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。
(1)若弹簧释放的能量Ep=3.0 J,求在B点时圆形轨道对a的支持力大小;
(2)若要游戏成功,a在C点的最小速度是多少?
(3)若固定b,推导并写出游戏成功时a最终位置到D点的水平距离x与弹簧释放的弹性势能Ep的关系式。
3.(2023浙江台州高三二模)如图所示,在水平面上静置一质量m'=450 g的滑块,滑块上表面是一个半径R=0.2 m的四分之一圆弧,圆弧最低点A与水平地面相切。现给质量m=50 g的小球一个大小v0=4 m/s的水平初速度,小球经B点离开滑块时,随即撤去滑块。小球于C点第一次着地,小球每次与地面碰撞前后,水平速度保持不变,竖直速度大小减半,方向反向。A点始终与地面接触,忽略小球通过各轨道连接处的能量损失,不计一切摩擦和空气阻力,g取10 m/s2,求:
(1)小球刚运动到滑块最低点A时,对滑块的压力;
(2)小球离开滑块后所能到达的最大高度;
(3)要使小球能水平进入接收器最低点P,P与C间的最小距离。
4.(2023浙江宁波高三二模)如图所示,某一游戏装置由轻弹簧发射器、长度L=2 m的粗糙水平直轨道AB与半径可调的光滑圆弧状细管轨道CD组成。质量m1=0.03 kg的滑块1被轻弹簧弹出后,与静置于AB中点、质量m2=0.02 kg的滑块2发生完全非弹性碰撞并粘合为滑块组。已知轻弹簧贮存的弹性势能Ep=0.45 J,两滑块与AB的动摩擦因数均为μ=0.25,两滑块均可视为质点,各轨道间连接平滑且间隙不计,若滑块组从D飞出落到AB时不反弹且静止。
(1)求碰撞后瞬间滑块组的速度大小;
(2)调节CD的半径R=0.4 m,求滑块组进入圆弧轨道后在C点时对轨道的压力大小;
(3)改变CD的半径R,求滑块组静止时离B点的最远距离s,并写出R应满足的条件。
参考答案
大题增分特训(四) 动量
1.答案 (1)5.6 J
(2)6.8 N
(3)0.94 m
(4)tanβ=
解析 (1)由动量守恒定律得mv0=mv1+m'v2
解得v1=6m/s
由能量守恒可得Q=
解得Q=5.6J。
(2)物块从B点运动到P点由机械能守恒得mgR(1+sinθ)=
在P处由牛顿第二定律可得mgsinθ+FN=
解得FN=6.8N。
(3)P点到C点的运动可看为平抛运动
lOC=y+Rsinθ
y==0.64m
解得lOC=0.94m。
(4)设CP连线与水平方向的夹角为β,则tanβ=。
2.答案 (1)21 N
(2)m/s
(3)x=0.12(20Ep-11.2)(0.56 J≤Ep≤1.31 J)
解析 (1)滑块a、b相互作用动量守恒,弹性势能转化为a、b的动能
mav1=mbv2
Ep0=mamb
v1=2m/s
FN-mag=ma
FN=21N。
(2)滑块a要到达D点,在D点速度要大于0,则C点的速度至少满足
ma=mag(R2+R2sin37°)
vc=m/s
过半圆环轨道BC的最小速度大小为m/s
m/s>m/s
滑块a在C点的最小速度为m/s。
(3)设滑块a到达D点的速度为v
Ep=mav2+mag(2R1+R2+R2sin37°)
斜抛运动满足
t=
水平位移x1=vtcs53°
得到x1=
EF轨道位移x2=
距离D点的水平位移x=x1+x2
x=0.12(20Ep-11.2)(0.56J≤Ep≤1.31J)。
3.答案 (1)4.5 N,方向竖直向下
(2)0.72 m
(3)m
解析 (1)小球刚运动到滑块最低点A时,对小球,有FN-mg=
得FN=4.5N
由牛顿第三定律可知,小球对滑块的压力FN'=4.5N
方向竖直向下。
(2)小球从滑上滑块到最高点的运动过程中,小球和滑块组成的系统水平方向动量守恒,设小球运动到最高点h时,滑块和小球水平方向的速度大小相等,设为v共
mv0=(m'+m)v共
+mgh
得h=0.72m。
(3)设小球第一次着地前瞬间,竖直方向的速度大小为vy1,初次着地后经t时间,小球与地面发生第n+1次碰撞时与C点的距离为x,则=2gh、x=v共t
解得t=
当n→∞时t=
此时x=m
即要使小球能水平进入接收器最低点P,P与C间的最小距离为m。
4.答案 (1)3 m/s
(2)1 N
(3)0.8 m R大于等于0.1 m
解析 (1)滑块1被弹簧弹出的速度为v1,有Ep=m1
滑块1与滑块2碰撞前速度为v2,有-μm1g·m1m1
滑块1与滑块2粘在一起后速度为v共,有m1v2=(m1+m2)v共
解得v共=3m/s。
(2)滑块组在碰撞后到C点的运动过程中有
-μ(m1+m2)g·(m1+m2)(m1+m2)
FN-(m1+m2)g=(m1+m2)
解得FN=1N
由牛顿第三定律有F压=FN=1N。
(3)当半径为R1时,其滑块组恰好能到达D点,因为是细管轨道,所以此时在D点速度为零,有-μ(m1+m2)g·-(m1+m2)g·2R1=0-(m1+m2)
解得R1=0.1m
所以当圆弧轨道半径小于0.1m时,滑块组能从D点飞出,之后做平抛运动,继续调节圆弧轨道半径,其从D点飞出的速度不同,其落在水平轨道上距离B点的距离也不同,设半径为R时,有-μ(m1+m2)g·-(m1+m2)g·2R=(m1+m2)(m1+m2)
滑块组在从D点飞出之后做平抛运动,有2R=gt2、s=vDt
整理有s=
根据数学知识有,当R=0.05m时,s取最大值,其值为0.2m。
当圆弧轨道半径大于0.1m时,滑块组不能从D点飞出,沿轨道滑回水平轨道,最终静止在水平轨道上,设在水平轨道上滑动路程为s'
由能量守恒-μ(m1+m2)g·s'=0-(m1+m2)
解得s'=1.8m
则滑块组静止时离B点的最远距离为s=s'-=0.8m。