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1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第六部分机械能专题6.19与动量相关的功能问题（基础篇）一、选择题1. （6分）（2019河北邯郸一模）质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经时间t身体伸直并刚好离开水平地面，该过程中，地面对他的冲量大小为I,重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A.运动员在加速上升过程中处于超重状态B.运动员离开地面时的速度大小为工mt 2c.该过程中，地面对运动员做的功为L2mD.该过程中，人的动量变化大小为I - mgt【参考答案】AD【名师解析】运动员在加速上升过程中加速度向上，处于超重状态，故A正确；取向上为正，根据动量定理可得I - mgt=mv,解
2、得v=- - gt,故B错误； mC、该过程中，地面对运动员做的功为0,故C错误；根据动量定理可得：该过程中，人的动量变化大小为 AP=I - mgt,故 D 正确。2. （2018福建质检）为了进一步探究课本中的迷你小实验，某同学从圆珠笔中取出轻弹簧，将弹簧一端固 定在水平桌面上，另一端套上笔帽，用力把笔帽往下压后迅速放开，他观察到笔帽被弹起并离开弹簧向上 运动一段距离。不计空气阻力，忽略笔帽与弹簧间的摩擦，在弹簧恢狂原长的过程中（）A.笔帽一直做加速运动B.弹簧对笔帽做的功和对桌面做的功相等C.弹簧对笔帽的冲量大小和对桌面的冲量大小相等D.弹簧对笔帽的弹力做功的平均功率大于笔帽克服重力做功
3、的平均功率【参考答案】CD【考查内容】本题以课本中迷你小实验为载体，主要考查位移、速度和加速度，功和功率，动量、动能定 理及其应用等知识，侧重考查理解能力，要求考牛.理解力与运动的关系以及功、功率和冲量等概念。体现 运动观念、相互作用观念、能量观念与建立轻弹簧模型等物理核心素养的考查。【名师解析】弹簧恢复原长的过程中，笔帽向上加速运动，弹簧压缩量减小，弹力减小，当弹力等于重力 时，加速度为零，速度最大，此后弹力小于重力，合力向下，加速度与速度反向，笔帽做减速运动，选项A 错误；笔帽向上运动，受到的弹力方向向上，力与位移同向，故弹力对笔帽作正功，重力方向向下，与位 移反向，对笔帽做负功，由于笔帽
4、动能增加，所以弹簧对笔帽做的功大于笔帽克服重力做的功，时间相同， 根据功率的定义，选项D正确；弹簧对桌面虽然有弹力，但没有位移，所以不做功，选项B错误；由于轻 弹簧质量不计，所以弹簧对桌面的弹力等于对笔帽的弹力，作用时间相同，冲量大小相等，选项C正确。 本题的解题关键是正确分析各过程的力与运动的关系，理解各物理概念、公式的确切含义以及适用条件。【教学建议】教学应加强审题能力训练，引导学生理解题中“轻弹簧”的含义；教学中要注重引导学生理解物 理概念如“功”“功率”冲吊等；引导学生根据题意建立弹簧模型，对与弹簧相关问题的过程与状态分析应加 强训练，要注意培养学生分析物体的运动过程中各物理量的变化的
5、能力。对多过程运动相关的物理问题进 行拓展变化，如运动对象离开弹簧后的过程研究、弹簧水平放置等。3.（201-8届安徽省合肥四中段考）如图所示，（a）图表示光滑平台上，物体A以初速度vo滑到上表面粗糙的 水平小车上，车与水平面间的动摩擦因数不计；（b）图为物体A与小车B的v-t图象，由此可知（）A.小车上表面长度B.物体A与小车B的质量之比C. A与小车B上表面的动摩擦因数D.小车B获得的动能【参考答案】BC 【名师解析】由图象可知，AB最终以共同速度匕匀速运动，不能确定小车上表面长度，故A错误；由动最/、m. v.守恒定律得，=。%+，沏）匕，解得： =，故可以确定物体A与小车B的质量之比，
6、故% 一 VlB正确；由图象可以知道A相对小车B的位移根据能量守恒得：八=-3（匕+%）匕2,根据B中求得质量关系，可以解出动摩擦因数，故C正确；由于小车B的质量不可知，故不能确定小车B获得的动能，故D错误。二.计算题第2页，共7页1.(25分)(2018鹰潭模拟)如图所示是某游乐场过山车的娱乐装置原理图,弧形轨道末端与一个半径为R的光 滑半圆轨道平滑连接，两辆质量均为m的相同小车(大小可忽略)，中间夹住一轻弹簧后连接在一起，两车从光滑 弧形轨道上的某一高度由静止滑下，当两车刚滑入半圆最低点时连接两车的挂钩突然断开，弹簧将两车弹开, 其中后车刚好停下，前车沿半圆轨道运动恰能越过半圆轨道最高点，
7、求：(1)前车被弹出时的速度。(2)前车被弹出的过程中弹簧释放的弹性势能。(3)两车从静止卜.滑到最低点的高度ho【名师解析】(1)设前车在最高点速度为V2,依题意有:mg=mR1 21 2设前车在最低位置与后车分离后速度为vi,根据机械能守恒得:_m“+mg-2R=_mU：2 22 1解得:vi=、5gR(2)设两车分离前速度为vo,由动量守恒定律得：2mvo=mviyj5gR1212 5解得:v(尸上;一设分离前弹簧弹性势能为%,根据系统机械能守恒得:彳二一mgR22 4(3)两车从h高处运动到最低处机械能守恒，则：17 2mgh=2m Vn5解得:h=_R855一mgR (3)-R482
8、.(25分)如图,质量为6m、长为L的薄木板AB放在光滑的平台上，木板B端与台面右边缘齐平。B端上放有第3页，共7页1质量为3m且可视为质点的滑块C,C与木板之间的动摩擦因数为一 3第3页，共7页。质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的0点，细绳竖直时小球恰好与C接触。现将 小球向右拉至细绳水平并由静止释放，小球运动到最低点时细绳恰好断裂,小球与C碰撞后反弹速率为碰前的 一半。(1)求细绳能够承受的最大拉力。(2)若要使小球落在释放点的正下方P点,平台高度应为多大?(3)通过计算判断C能否从木板上掉下来。【名师解析】(1)设小球运动到最低点的速率为vo,小球向下摆动过程机械能守恒
9、，由机械能守恒定律1得:mgL二一ml?2小球在圆周运动最低点,由牛顿第二定律得：vorT-mg=m一 L由牛顿第三定律可知，小球对细绳的拉力:Ft=Ft解得:Fr=3mg(2)小球碰撞后做平抛运动，则：1在竖直方向上：h二gt?2水平方向:L=_t2解得:h=L(3)小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒，设C碰后速率为vi,以小球的初速度方I可为正方IE,由动量守恒定律得:mvo=m( - j+3mvi假设木板足够长，在C与木板相对滑动直到相对静止过程，设两者最终共同速率为V2,以C的初速度方向为正 方向,由动量守恒定律得：3mvi=(3m+6m)V2第4页，共7页由能量守恒定律得
10、:第4页，共7页2 12%=_(3m+6m )t?2+K3mgs1联汇解得:s=-L2由sL可知，滑块C不会从木板上掉下来答案:(l)3mg (2)L(3)C不会从木板上掉下来3.(25分)如图所示，质量M=1.0 kg的木块随传送带一起以v=2.0 m/s的速度向左匀速运动，木块与传送带间的 动摩擦因数-0.50。当木块运动至最左端A点时，一颗质最为m=20g的子弹以vo=3.OxlO2 m/s水平向右的速 度击穿木块，穿出时子弹速度w=50 m/s。设传送带的速度恒定，了弹击穿木块的时间极短，且不计木块质量变 化,g 取 10 m/s2o 求:事门“b也二。(1)在被子弹击穿后，木块向右运
11、动距A点的最大距离。(2)子弹击穿木块过程中产生的内能。(3)从子弹击穿木块到最终木块相对传送带静止的过程中，木块与传送带间由于摩擦产生的内能。【名师解析】(1)设木块被子弹击穿时的速度为K子弹击穿木块过程动量守恒，则：mvo-Mv=mvi+Mvr解得:v，=3.0 m/s设子弹穿出木块后，木块向右做匀减速运动的加速度大小为a,根据牛顿第二定律得平Mg=Ma解得:a=5.0 m/s2木块向右运动到离A点最远时，速度为零,设木块向右移动最大距离为si, 则:v?=2asi 解得:si=0.90 m1Mv221Mv2211根据能量守恒定律可知子弹射穿木块过程中产生的内能为:E=_mu，-Mv2-m
12、2 22解得:E=872.5 J(3)设木块向右运动至速度减为零所用时间为5然后再向左做加速运动,经时间12与传送带达到相对静止，木块向左移动的距离为S2o根据运动学公式得:v2=2as2第5页，共7页解得:S2=0.40 mVVti=0.60 s t2=0.40 s aa木块向右减速运动的过程中相对传送带的位移为:Svti+s尸2.1 m产生的内能Qi=NMgs，=105J木块向左加速运动的过程中相对传送带的位移为:sf-vt2-S2=0.40 m产生的内能:Q2=|iMgs”=2.0 J所以整个过程中木块与传送带摩擦产生的内能：Q=Qi+Q2=12.5 J答案:(I )0.90 m (2)
13、872.5 J (3) 12.5 J4.(25分)(2018唐山模拟)如图所示，半径R=l.0m的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置，圆弧最低点B与长为 L=0.5 m的水平面BC相切于B点,BC离地面高h=0.45 m.C点与一倾角为9=37。的光滑斜面连接，质量m=1.0 kg的小滑块从圆弧上某点由静止释放，到达圆弧B点时小滑块对圆弧的压力刚好等于其重力的2倍，当小滑块 运动到C点时与一个质量M=2.0 kg的小球正碰,碰后返I可恰好停在B点,已知滑块与水平面间的动摩擦因数 11=0.1。(sin370=0.6,cos37=0.8, g 取 10 m/s?)求：(1)小滑块应从圆弧上离地面多高
14、处释放。(2)小滑块碰撞前与碰撞后的速度。碰撞后小球的速度。12【名师解析】(1)设小滑块运动到B点的速度为VB,由机械能守恒定律得:mg(H-h尸一mu/2 b讳由牛顿第二定律得:F-mg=m _R解得:H=0.95 m1设小滑块运动到C点的速度为vc,由动能定理得:mg(H-h)imgLmV2解得:vc=3 m/s第6页，共7页碰后滑块返回B点过程，由动能定理得:12-|.imgL=O-mV12 1解得:vi=1.0 m/s(3)碰撞过程由动量守恒定律得:m vc=-mv +M V2解得:V2=2.0 m/s答案:(1)0.95 m (2)3 m/s 1 m/s (3)2.0 m/s第7页，共7页