2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)逐個(gè)擊破44 動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用（原卷版）

專題44動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用一．三個(gè)基本觀點(diǎn)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題，可處理勻變速運(yùn)動(dòng)問題。能量觀點(diǎn)：用動(dòng)能定理和能量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問題。動(dòng)量觀點(diǎn)：用動(dòng)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問題。二．五大基本規(guī)律牛頓第二定律：F合＝ma動(dòng)能定理：W合＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)機(jī)械能守恒定律：E1＝E2mgh1＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgh2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)動(dòng)量定理：I合＝ΔpF合t＝p′－p動(dòng)量守恒定律：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′三.選用規(guī)律原則1.根據(jù)研究對(duì)象選?。海?）若多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，則一般不宜對(duì)多個(gè)物體整體應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律；（2）若研究對(duì)象為單個(gè)物體，則不能用動(dòng)量觀點(diǎn)中的動(dòng)量守恒定律；（3）若研究對(duì)象為多物體系統(tǒng)，且系統(tǒng)內(nèi)的物體與物體間有相互作用，一般用“守恒定律”去解決問題，但必須注意研究對(duì)象是否滿足定律的守恒條件．2.根據(jù)研究過程選?。海?）凡涉及瞬間狀態(tài)的分析和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分析，則必須要用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)；（2）凡涉及復(fù)雜的直線或曲線運(yùn)動(dòng)問題，一般要用能量觀點(diǎn)或動(dòng)量觀點(diǎn)；（3）凡涉及短暫的相互作用問題優(yōu)先考慮用動(dòng)量定理；（4）凡涉及碰撞、爆炸、反沖等問題，一般應(yīng)用動(dòng)量守恒定律。3.根據(jù)所涉及的物理量選取（1）如果涉及加速度的問題，則一般要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律；（2）如果涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間或作用時(shí)間的問題，一般優(yōu)先考慮用動(dòng)量定理，其次考慮用牛頓運(yùn)動(dòng)定律；（3）如果涉及運(yùn)動(dòng)的位移或路程的問題，一般優(yōu)先考慮用功能關(guān)系，其次再考慮用牛頓運(yùn)動(dòng)定律；（4）如果涉及初、末速度問題，一般優(yōu)先考慮用功能關(guān)系，其次考慮用動(dòng)量觀點(diǎn)，最后再考慮用牛頓運(yùn)動(dòng)定律。1．（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）水平地面上有甲、乙兩個(gè)小滑塊在同一直線上運(yùn)動(dòng)，兩小滑塊碰撞前后的速度—時(shí)間圖像如圖所示，小滑塊甲的碰前速度為正向，小滑塊乙的碰前速度為負(fù)向（其中一個(gè)小滑塊碰后速度變?yōu)?）。下列說法正確的是（）A．碰后乙的速度變?yōu)榱鉈．t=2.5s時(shí)，兩小滑塊之間的距離為7.5mC．兩小滑塊之間的碰撞為非彈性碰撞D．碰撞前，兩個(gè)小滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒2．如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑細(xì)桿PQ水平固定，質(zhì)量為2m的物塊A穿在桿上，可沿桿無摩擦滑動(dòng)。質(zhì)量為0.99m的物塊B通過長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩豎直懸掛在A上，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，A、B可視為質(zhì)點(diǎn)。若把A固定，讓質(zhì)量為0.01m的子彈以v0的速度水平射入物塊B（時(shí)間極短，子彈未穿出）后，物塊B恰好能到達(dá)水平桿PQ位置，重力加速度為g，則（）A．在子彈射入物塊B的過程中，子彈和物塊B構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都守恒B．子彈射入物塊B的初速度vC．若物塊A不固定，子彈仍以v0射入，物塊B仍能擺到水平桿PQD．若物塊A不固定，子彈仍以v0射入，當(dāng)物塊B擺到最高點(diǎn)時(shí)速度為3．（2022·全國(guó)·高二課時(shí)練習(xí)）如圖所示，小車的上表面固定一個(gè)光滑彎曲圓管道，整個(gè)小車（含管道）的質(zhì)量為2m，原來靜止在光滑的水平面上。今有一個(gè)可以看作質(zhì)點(diǎn)的小球，質(zhì)量為m，半徑略小于管道截面半徑，以水平速度v從左端滑上小車。小球恰好能到達(dá)管道的最高點(diǎn)，然后從管道左端滑離小車。關(guān)于這個(gè)過程，下列說法正確的是（重力加速度為g）（）A．小球滑離小車時(shí)，小車回到原來位置B．小球滑離小車時(shí)相對(duì)小車的速度大小為vC．車上管道中心線最高點(diǎn)離小車上表面的豎直高度為vD．小球從滑進(jìn)管道到滑到最高點(diǎn)的過程中，小車的動(dòng)量變化量大小是mv4．（2023·浙江·模擬預(yù)測(cè)）(多選)如圖所示，水平光滑地面上停放著一輛質(zhì)量為m的小車，小車的半徑R=0.7m四分之一光滑圓弧軌道在最低點(diǎn)與水平軌道相切于A點(diǎn)。在水平軌道的右端固定一個(gè)輕彈簧，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)左端位于水平軌道的B點(diǎn)正上方，B點(diǎn)右側(cè)軌道光滑，A、B的距離為L(zhǎng)=2.5m，一個(gè)質(zhì)量也為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊從圓弧軌道最高點(diǎn)以v0A．若A、B間的軌道也光滑，小車的最大速度為5B．若A、B間的軌道也光滑，物塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)到水平軌道的距離為1.8mC．若物塊與A、B間軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，彈簧的最大彈性勢(shì)能等于因摩擦產(chǎn)生的總熱量D．若物塊與A、B間軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，小車運(yùn)動(dòng)的總位移大小為0.35m5．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧兩端連著物體A和B，放在光滑水平面上，物體A被水平速度為v0的子彈射中并嵌在其中，已知物體B的質(zhì)量為mB，物體A的質(zhì)量mA（1）物體A被擊中后的速度v1（2）子彈射入木塊后系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE；（3）物體B在運(yùn)動(dòng)中的最大速度vB6．（2021·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，在高h(yuǎn)=0.8m的平臺(tái)上放置一質(zhì)量為M=0.99kg的小木塊（視為質(zhì)點(diǎn)），小木塊距平臺(tái)右邊緣距離d=2m，一質(zhì)量m=0.01kg的子彈以v0=400m/s的速度沿水平方向射入小木塊并留在其中，然后一起向右運(yùn)動(dòng)。最后，小木塊從平臺(tái)邊緣滑出落在距平臺(tái)右側(cè)水平距離s=0.8m的地面上，g=10m/s2，求：(1)小木塊滑出平臺(tái)時(shí)的速度v；(2)子彈射入木塊的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；(3)木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。7．如圖，水平軌道的AC段粗糙，長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝5m，其余部分光滑。質(zhì)量為m1=2kg的滑塊P1以速度v＝2m/s與靜止在A點(diǎn)的質(zhì)量為m2=1kg的滑塊P2發(fā)生正碰（碰撞時(shí)間極短），碰后滑塊（1）碰后P1在AC（2）P1、P8.如圖，光滑水平面上有一質(zhì)量為M=1.98?kg的小車，小車的B點(diǎn)右側(cè)的上表面是粗糙水平軌道，小車的B點(diǎn)左側(cè)固定一半徑為R=0.6?m的四分之一光滑圓弧軌道，圓弧軌道與水平軌道在B點(diǎn)相切。小車的最右端D點(diǎn)固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)其左端正好對(duì)應(yīng)小車的C點(diǎn)，B點(diǎn)與C點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)=0.9?m。一質(zhì)量為m=2?kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）位于小車的B點(diǎn)，小車與小物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，突然有一質(zhì)量為m0=20?g（1）子彈射入小車的過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；（2）通過計(jì)算判斷小物塊是否能運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道的最高點(diǎn)A，并求當(dāng)小物塊再次回到B點(diǎn)時(shí)，小車的速度大??；（3）若彈簧被小物塊壓縮的最大壓縮量為x=10?cm9.如圖所示，小球A質(zhì)量為m，系在細(xì)線的一端，線的另一端固定在O點(diǎn)，O點(diǎn)到光滑水平面的距離為h。物塊B和C的質(zhì)量分別是5m和3m，B與C用輕彈簧拴接，置于光滑的水平面上，且B物塊位于O點(diǎn)正下方?，F(xiàn)拉動(dòng)小球使細(xì)線水平伸直，小球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊B發(fā)生正碰（碰撞時(shí)間極短），反彈后上升到最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為?16。小球與物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g（1）小球A與物塊B碰撞前、后的速度大??；（2）碰撞過程B物塊受到的沖量大??；（3）碰后輕彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能。10.在光滑水平面上靜止放置一木板B，B的質(zhì)量為mB=2kg，B右端離豎直墻s=5m，在B的左端靜止一小物體A，其質(zhì)量為mA=0.99kg，一質(zhì)量為mC=0.01（1）子彈擊中A后，A的速度及子彈擊中A過程中產(chǎn)生的熱量Q；（2）要使A最終不脫離B，木板B的最短長(zhǎng)度L。2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)冰壺比賽在位于北京賽區(qū)的國(guó)家游泳中心進(jìn)行。在冰壺比賽中，球員手持毛刷擦刷冰面，可以改變冰壺滑行時(shí)受到的阻力。在比賽中，某隊(duì)員利用紅壺去碰撞對(duì)方的藍(lán)壺，兩者在營(yíng)壘中心發(fā)生對(duì)心碰撞（如圖甲所示），從t=0開始，碰撞前后兩壺運(yùn)動(dòng)的v—t圖像如圖乙中實(shí)線所示，其中碰后紅、藍(lán)兩壺的圖線平行。已知兩冰壺質(zhì)量均為m=20kg，t=1s時(shí)兩壺相撞，不計(jì)碰撞的時(shí)間和空氣阻力，求：（1）碰撞后藍(lán)壺的速度大??；（2）在碰撞中損失的機(jī)械能；（3）碰撞后紅壺繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。12．如圖所示，一半徑R=0.8m的四分之一光滑圓弧曲面AB與水平面BC相切于B點(diǎn)，BC右端與內(nèi)壁光滑、半徑r=0.4m的四分之一細(xì)圓管CD相切，管口D端正下方直立一根輕彈簧，輕彈簧下端固定，上端通過一鎖定裝置將彈簧壓縮（壓縮量Δx?r）。質(zhì)量m=1kg的小滑塊P在曲面最高點(diǎn)A處從靜止開始下滑，到達(dá)曲面底端時(shí)與靜止在該處的相同滑塊Q發(fā)生彈性碰撞，滑塊Q進(jìn)入管口C端時(shí)與管壁間恰好無作用力，通過CD后觸碰到彈簧，鎖定裝置立即自動(dòng)解除。已知滑塊與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)（1）滑塊P達(dá)到曲面底端與滑塊Q碰撞前瞬間對(duì)軌道的壓力FN（2）水平面BC的長(zhǎng)度s；（3）要使兩滑塊能發(fā)生第二次碰撞，彈簧原來儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能Ep13．（2022·全國(guó)·高三開學(xué)考試）如圖所示，一質(zhì)量為m1=0.2kg的“T”形桿P豎直放在地面上，有一質(zhì)量為m2=0.3kg的金屬圓環(huán)Q套在“T”形桿P的直桿上很難分離。某工程師設(shè)計(jì)了一個(gè)方法成功將金屬環(huán)Q與“T”形桿P分開，該工程師在“T”形桿P與金屬圓環(huán)Q間裝上適量的火藥，火藥爆炸瞬間化學(xué)能中的部分能量轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的機(jī)械能E，已知E=278J，金屬圓環(huán)Q與“T”形桿P的直桿間滑動(dòng)摩擦力大小恒為f=15N，不計(jì)空氣阻力。重力加速度大?。?）求火藥爆炸瞬間“T”形桿P和金屬圓環(huán)Q的速度大??；（2）求點(diǎn)燃火藥爆炸瞬間“T”形桿P和金屬圓環(huán)Q的加速度大小。（3）若要求金屬環(huán)Q與“T”形桿P分開，則直桿長(zhǎng)度的最大值是多少？如圖所示，固定的光滑平臺(tái)上固定有光滑的半圓軌道，軌道半徑R=1.4m。平臺(tái)上靜止著兩個(gè)滑塊A、B，mA=0.1kg?，mB=0.7kg，兩滑塊間夾有少量炸藥，平臺(tái)右側(cè)有一帶擋板的小車，靜止在光滑的水平地面。小車質(zhì)量為M=0.3kg，車面與平臺(tái)的臺(tái)面等高，車面左側(cè)粗糙部分長(zhǎng)度為（1）爆炸后A與B獲得的總動(dòng)能；（2）滑塊A脫離圓軌道的點(diǎn)E與點(diǎn)O的連線同豎直方向的夾角θ；（3）整個(gè)過程中彈簧的最大彈性勢(shì)能是多少？最終滑塊B停在離小車左端多遠(yuǎn)的位置？15．如圖所示，光滑水平面上放置著滑板A和滑塊C，滑塊B置于A的左端，滑板A的上表面由粗糙水平部分和四分之一光滑圓弧組成，三者的質(zhì)量分別為mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg（1）A與C發(fā)生碰撞后的瞬間C的速度大小vC（2）滑板A粗糙水平部分的最小長(zhǎng)度L；（3）若粗糙水平部分為最小長(zhǎng)度，求滑板A光滑圓弧的最小半徑R。16．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖，一滑板的上表面由長(zhǎng)度為L(zhǎng)的粗糙水平部分AB和半徑為R的四分之一光滑圓弧BC組成，滑板靜止于光滑的水平地面上，物體P（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于滑板上面的A點(diǎn)，物體P與滑板水平部分的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（已知μ<1，但具體大小未知），一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)、不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)線，一端固定于O′點(diǎn)，另一端系一小球Q，小球Q位于最低點(diǎn)時(shí)與物體P處于同一高度并恰好接觸?，F(xiàn)將小球Q拉至與O′同一高度（細(xì)線處于水平拉直狀態(tài)），然后由靜止釋放，小球Q向下擺動(dòng)并與物體P發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短）。已知小球Q的質(zhì)量為m，物體P的質(zhì)量為2m，滑板的質(zhì)量為6m，R=15L，重力加速度為（1）小球Q與物體P碰撞前瞬間，細(xì)線對(duì)小球拉力的大?。唬?）小球Q與物體P碰撞后瞬間，物體P速度的大??；（3）若要保證物體P既能到達(dá)圓弧BC，同時(shí)不會(huì)從C點(diǎn)滑出，物體P與滑板水平部分的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的取值范圍；（4）若μ=110，物體P運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)與C17．（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，小車A左端固定一帶有光滑水平臺(tái)的支架，右端固定沙桶，小車、支架、沙桶的總質(zhì)量M＝2kg．質(zhì)量m＝1kg的小球B（可看做質(zhì)點(diǎn)）置于水平臺(tái)最右端，小球B到車的上表面高度H＝0.8m．初始時(shí)小車A和小球B一起沿光滑水平面以v0＝8m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)．某一時(shí)刻，小車A與靜止在水平面上的質(zhì)量m0＝1.2kg的物塊C發(fā)生彈性碰撞，碰撞時(shí)間極短，此后小球B直接落入沙桶中（沙桶的尺寸可忽略，且小球沒有彈出）．不計(jì)空氣阻力，取重力加速度g＝10m/s2（1）小車A和物塊C的最終速度的大??；（2）初始時(shí)小球B與小桶的水平距離；（3）整個(gè)過程中，小車A、小球B和物塊C構(gòu)成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能．18．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖所示，裝置的左邊是足夠長(zhǎng)的光滑水平臺(tái)面，一輕質(zhì)彈簧左端固定，右端連接著質(zhì)量M=2kg的小物塊A。裝置的中間是水平傳送帶，它與左側(cè)的水平臺(tái)面、右側(cè)的光滑曲面均平滑連接。傳送帶始終以u(píng)=2m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量m=1kg的小物塊B從右側(cè)的光滑曲面上距水平臺(tái)面高?=1m處由靜止釋放。已知傳送帶上表面長(zhǎng)l=1m（1）求物塊B剛滑上傳送帶時(shí)的速度大??；（2）求物塊B與物塊A第一次碰撞前的速度大??；（3）通過計(jì)算說明物塊B與物塊A第一次碰撞后能否運(yùn)動(dòng)到右邊的曲面上；（4）如果物塊A、B每次碰撞后，物塊A再回到平衡位置時(shí)都會(huì)立即被鎖定，而當(dāng)它們?cè)俅闻鲎睬版i定被解除，試求出物塊B第n次碰撞后速度的大小。19．（2022·四川·成都市溫江區(qū)新世紀(jì)光華學(xué)校高二開學(xué)考試）如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊A、B靜止在光滑水平地面上，A、B滑塊的質(zhì)量分別為mA=1kg，mB=3kg。在水平地面左側(cè)有傾角θ=37°的粗糙傳送帶，以v=2m/s的速率逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶與光滑水平面通過半徑可忽略的光滑小圓弧平滑連接，A、B兩滑塊間夾著質(zhì)量可忽略的火藥，現(xiàn)點(diǎn)燃火藥爆炸瞬間，滑塊A以6m/s的速度水平向左沖出，接著沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，已知滑塊A與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25，傳送帶與水平面均足夠長(zhǎng)，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos（1）滑塊A沿傳送帶上滑的最大距離；（2）若滑塊A滑下后與滑塊B相碰并粘住，求A、B碰撞過程中損失的機(jī)械能ΔE（3）求滑塊A與傳送帶接觸過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。20．（2023·全國(guó)·高三專題練習(xí)）如圖，半徑R＝0.5m的光滑半圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，AB是軌道的豎直直徑，軌道下端點(diǎn)B上靜止著質(zhì)量m＝2kg的小物塊，軌道在B點(diǎn)與傾角θ=30°的傳送帶（輪子半徑很?。┥隙它c(diǎn)相切；電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶以v＝8m/s的速度逆時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶下端點(diǎn)C與水平面CDO平滑連接，B、C間距L＝4m；一輕質(zhì)彈簧的右端固定在O處的擋板上，質(zhì)量M＝10