高考物理二轮复习讲练测专题08 力学中三大观点的综合应用（讲义）（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习讲练测专题08 力学中三大观点的综合应用（讲义）（2份，原卷版+解析版），共7页。试卷主要包含了动量与能量观点的综合应用，力学三大观点的综合应用等内容，欢迎下载使用。

TOC \ "1-4" \h \z \u \l "_Tc6834" 考点一 动量与能量观点的综合应用 PAGEREF _Tc6834 3
\l "_Tc3381" PAGEREF _Tc3381 3
\l "_Tc29257" PAGEREF _Tc29257 5
\l "_Tc11365" 1. 动量与动能的比较 PAGEREF _Tc11365 5
\l "_Tc9343" 2. 冲量与功的比较 PAGEREF _Tc9343 6
\l "_Tc24981" 3. “滑块—木板”模型 PAGEREF _Tc24981 6
\l "_Tc12309" 4. “滑块—斜(曲)面”模型 PAGEREF _Tc12309 7
\l "_Tc4480" 5. “滑块—弹簧”模型 PAGEREF _Tc4480 7
\l "_Tc11245" PAGEREF _Tc11245 8
\l "_Tc28742" 考向一 子弹打木块 滑块与滑板 滑块与弹簧类问题 PAGEREF _Tc28742 8
\l "_Tc14670" 考点二 力学三大观点的综合应用 PAGEREF _Tc14670 13
\l "_Tc26928" PAGEREF _Tc26928 13
\l "_Tc4360" PAGEREF _Tc4360 15
\l "_Tc10679" 1.力的三个作用效果与五个规律 PAGEREF _Tc10679 15
\l "_Tc19191" 2.解动力学问题的三个基本观点 PAGEREF _Tc19191 15
\l "_Tc4478" 3.力学规律的选用原则 PAGEREF _Tc4478 15
\l "_Tc14977" PAGEREF _Tc14977 16
\l "_Tc5986" 考向一 力学三大观点的综合应用 PAGEREF _Tc5986 16
考点一 动量与能量观点的综合应用
1．（2022·全国·高考真题）（多选）质量为的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取。则（ ）
A．时物块的动能为零
B．时物块回到初始位置
C．时物块的动量为
D．时间内F对物块所做的功为
【考向】动量与能量观点的综合应用
【答案】AD
【详解】物块与地面间的摩擦力为，AC．对物块从s内由动量定理可知，即，得，3s时物块的动量为，设3s后经过时间t物块的速度减为0，由动量定理可得，即，解得，所以物块在4s时速度减为0，则此时物块的动能也为0，故A正确，C错误；B．s物块发生的位移为x1，由动能定理可得，即，得，过程中，对物块由动能定理可得，即，得，物块开始反向运动，物块的加速度大小为，发生的位移为，即6s时物块没有回到初始位置，故B错误；D．物块在6s时的速度大小为，拉力所做的功为，故D正确。
故选AD。
2.（2023·浙江·高考真题）为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所示的实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量的滑块a以初速度从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞（时间极短）。已知传送带长，以的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数，其它摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，弹簧的弹性势能（x为形变量）。
（1）求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小vF和所受支持力大小FN；
（2）若滑块a碰后返回到B点时速度，求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能；
（3）若滑块a碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差。
【考向】“滑块—弹簧”模型
【答案】（1）10m/s；31.2；（2）0；（3）0.2m
【详解】（1）滑块a从D到F，由能量关系
在F点
解得
FN=31.2N
（2）滑块a返回B点时的速度vB=1m/s，滑块a一直在传送带上减速，加速度大小为
根据
可得在C点的速度vC=3m/s
则滑块a从碰撞后到到达C点
解得v1=5m/s
因ab碰撞动量守恒，则
解得碰后b的速度v2=5m/s
则碰撞损失的能量
（3）若滑块a碰到滑块b立即被粘住，则ab碰后的共同速度
解得v=2.5m/s
当弹簧被压缩到最短或者伸长到最长时有共同速度
则
当弹簧被压缩到最短时压缩量为x1，由能量关系
解得
同理当弹簧被拉到最长时伸长量为x2=x1
则弹簧最大长度与最小长度之差
3.（2022·福建·高考真题）如图，L形滑板A静置在粗糙水平面上，滑板右端固定一劲度系数为的轻质弹簧，弹簧左端与一小物块B相连，弹簧处于原长状态。一小物块C以初速度从滑板最左端滑入，滑行后与B发生完全非弹性碰撞（碰撞时间极短），然后一起向右运动；一段时间后，滑板A也开始运动．已知A、B、C的质量均为，滑板与小物块、滑板与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为；最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，弹簧始终处于弹性限度内。求：
（1）C在碰撞前瞬间的速度大小；
（2）C与B碰撞过程中损失的机械能；
（3）从C与B相碰后到A开始运动的过程中，C和B克服摩擦力所做的功。
【考向】.“滑块—木板”模型、“滑块—弹簧”模型
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【详解】（1）小物块C运动至刚要与物块B相碰过程，根据动能定理可得
解得C在碰撞前瞬间的速度大小为
（2）物块B、C碰撞过程，根据动量守恒可得
解得物块B与物块C碰后一起运动的速度大小为
故C与B碰撞过程中损失的机械能为
（3）滑板A刚要滑动时，对滑板A，由受力平衡可得
解得弹簧的压缩量，即滑板A开始运动前物块B和物块C一起运动的位移大小为
从C与B相碰后到A开始运动的过程中，C和B克服摩擦力所做的功为
动量与动能的比较
冲量与功的比较
3. “滑块—木板”模型
1）模型图示
2）模型特点
①系统的动量守恒，但机械能不守恒，摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能．
②若滑块未从木板上滑下，当两者速度相同时，木板速度最大，相对位移最大．
3）求解方法
①求速度：根据动量守恒定律求解，研究对象为一个系统；
②求时间：根据动量定理求解，研究对象为一个物体；
③求系统产生的内能或相对位移：根据能量守恒定律或，研究对象为一个系统．
4. “滑块—斜(曲)面”模型
1）模型图示
2）模型特点
①上升到最大高度：m与M具有共同水平速度，此时m的竖直速度.系统水平方向动量守恒，；系统机械能守恒，，其中h为滑块上升的最大高度，不一定等于弧形轨道的高度(相当于完全非弹性碰撞，系统减少的动能转化为m的重力势能)．
②返回最低点：m与M分离点．水平方向动量守恒，；系统机械能守恒相当于完成了弹性碰撞)．
5. “滑块—弹簧”模型
1）模型图示
2）模型特点
①动量守恒：两个物体与弹簧相互作用的过程中，若系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒；
机械能守恒：系统所受的外力为零或除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒；
③弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小(完全非弹性碰撞拓展模型)；
弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时)．
考向一 子弹打木块 滑块与滑板 滑块与弹簧类问题
1．（2024·河南·校联考模拟预测）（多选）如图所示，质量M=3kg表面粗糙的长木板静止在光滑的水平面上，t=0时质量m=3kg表面粗糙的物块（可视为质点）以初速度滑上长木板，物块做匀减速运动，长木板做匀加速运动，经过时间Δt=2s物块和长木板以共同速度做匀速运动，重力加速度g=10m/s²，则下列说法正确的是（ ）
A．长木板做匀加速运动的加速度大小为1m/s²
B．物块与长木板之间的动摩擦因数为0.15
C．长木板的长度至少为6m
D．物块与长木板组成的系统损失的机械能为12J
【答案】AD
【详解】A.对系统由动量守恒定律得，解得，长木板做匀加速运动的加速度大小，故A正确；B.根据牛顿第二定律，对长木板有，解得物块与长木板之间的动摩擦因数为，故B错误；C.前内长木板的位移，物块的位移，所以长木板最小长度，故C错误；D.物块与长木板组成的系统损失的机械能，故D正确。
故选AD。
2．（2023·重庆·一模）如图所示，光滑水平面上质量为2M的物体A以速度v向右匀速滑动，质量为M的B物体左端与轻质弹簧连接并静止在光滑水平面上，在物体A与弹簧接触后，以下判断正确的是（ ）
A．在物体A与弹簧接触过程中，弹簧对A的弹力冲量大小为
B．在物体A与弹簧接触过程中，弹簧对B的弹力做功的功率一直增大
C．从A与弹簧接触到A、B相距最近的过程中，弹簧对A、B做功的代数和为0
D．从A与弹簧接触到A、B相距最近的过程中，最大弹性势能为
【答案】A
【详解】A．在物体A与弹簧接触过程中，根据动量守恒定律得，根据机械能守恒定律得，解得,，根据动量定理得弹簧对A的弹力冲量大小，解得，A正确；B．在物体A与弹簧接触到弹簧最短的过程中，弹簧的弹力和B的速度都增大，弹簧对B的弹力做功的功率增大；在弹簧接近原长时，B的速度接近，而弹簧的弹力几乎等于零，弹簧对B的弹力做功的功率几乎等于零，所以在物体A与弹簧接触过程中，弹簧对B的弹力做功的功率先增大后减小，B错误；CD．从A与弹簧接触到A、B相距最近的过程中，根据动量守恒定律得，解得，弹簧对A、B做功分别为,，弹簧对A、B做功的代数和为，最大弹性势能为，CD错误。
故选A。
3．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）如图所示，长木板C放在光滑水平地面上，木板左端和正中央分别放有两滑块A、B，已知A、B、C的质量分别为、、，滑块A与C间的动摩擦因数为，B与C间的动摩擦因数为，木板长度，开始整个系统静止，某时刻敲击滑块A，使其立即获得的初速度。已知滑块间的碰撞为弹性正碰，滑块大小忽略不计，取求：
（1）经多长时间滑块A、B发生碰撞；
（2）木板C运动的最大速度；
（3）碰后滑块A、B间的最大距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）当A向右运动时，受到向左的摩擦力
加速度为
而B与C之间的滑动摩擦力
故C和B不会相对滑动，BC的加速度为
A向右做匀减速直线运动，BC向右做匀加速直线运动，设A的位移为，BC的位移为，则有
解得或（舍）
故时间为；
（2）当A、B两物块碰撞时，设A的速度为，BC的速度为，则有,
碰撞瞬间,
解得，
而此时C的速度，故C相对于A向右运动，相对于B向左运动，故此时C受到A向左的滑动摩擦力和B向右的滑动摩擦力，所受合力向右，C向右做匀加速运动，由牛顿第二定律
则
B做匀减速运动，加速度为
当BC共速时有
解得
而此时,
则
故B未出C板右侧，之后C做减速运动，此时C的速度为
（3）A做匀加速运动，当时,
之后BC共速，一起做匀减速运动，A和BC速度相等时
解得
B的位移为
A的位移为
故A、B最远距离为
4．（2024·山东·模拟预测）如图所示，水平传送带AB长L=4.5 m，质量为M=1 kg的木块随传送带一起以v1=1 m/s的速度向右匀速运动（传送带的传送速度恒定），木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5.当木块运动到传送带的最右端A点时，一颗质量为m=20 g的子弹以v0=300 m/s水平向左的速度正好射入木块并穿出，穿出速度u=50 m/s，以后每隔1 s就有一颗子弹射穿木块，设子弹穿出木块的时间极短，且每次射入点各不相同，g取10 m/s2，求：
（1）第一个子弹击中后木块的速度大小为多少；
（2）第二颗子弹击中前木块向右运动到离A点多远处；
（3）木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中；
（4）从第一颗子弹射穿木块后到木块滑离传送带的过程中，木块和传送带摩擦时产生的热能是多少。
【答案】（1）v2=4 m/s；（2）1.5 m处；（3）3颗；（4）35.5 J
【详解】（1）第一颗子弹击中木块过程中，设子弹射穿木块后木块的速度为v2，子弹射穿木块的过程中由动量守恒定律得
解得v2=4m/s
（2）假设第二颗子弹击中前，木块已经与传送带共速，设此过程中木块运动的时间为t，对地的位移为x1，以水平向右为正方向，由牛顿第二定律得μMg=Ma
由运动学公式得
联立解得t=1s
假设成立，说明以上过程第二颗子弹还没有射入木块；由动能定理得
解得x1=1.5m
故在被第二颗子弹击中前木块向右运动到离A点1.5m处。
（3）同（2）问规律，第二颗子弹射入后木块相对地面运动的距离仍为1.5 m，假设木块向左运动能减速到零，则设此过程木块对地的位移为x2，由动能定理得
解得x2=1.6m
因L-2x1