高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 第3課時(shí) 專題 研究動(dòng)力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)練習(xí) 人教大綱版

第3課時(shí)專題研究動(dòng)力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)1.圖6－3－8如圖6－3－8所示，質(zhì)量為M，長(zhǎng)為L(zhǎng)的車廂靜止在光滑水平面上，此時(shí)質(zhì)量為m的木塊正以水平速度v0從左邊進(jìn)入車廂底板向右運(yùn)動(dòng)，車廂底板粗糙，木塊與右壁B發(fā)生無能量損失的碰撞后又被彈回，最后又恰好停在車廂左端點(diǎn)A，則以下敘述中正確的是()A．該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) B．車廂底板的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(Mv\o\al(2,0),2gL(M＋m))C．M的最終速度為eq\f(mv0,m＋M) D．m、M最終速度為零解析：本題綜合考查了動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律．由動(dòng)量守恒定律有：mv0＝(M＋m)v，所以v＝eq\f(mv0,m＋M)，因此C正確，D錯(cuò)誤；由題意分析可知，木塊與車廂發(fā)生相互作用的過程中要克服摩擦力做功會(huì)產(chǎn)生熱量，設(shè)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為Q，對(duì)系統(tǒng)由能量守恒定律有：Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(m＋M)v2，所以Q＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2(m＋M))，因此A錯(cuò)誤；又由Q＝μmg2L有：μ＝eq\f(Mv\o\al(2,0),4gL(M＋m))，所以B錯(cuò)誤．答案：C2.圖6－3－9如圖6－3－9所示，物塊B的質(zhì)量為m，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ；A質(zhì)量為2m，與地面間的摩擦不計(jì)．A、B間固定一輕彈簧，在水平推力F的作用下，A、B一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則()A．在勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧的彈力大小為eq\f(1,3)(F＋2μmg)B．勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中，推力F做的功總等于AB系統(tǒng)克服摩擦力做的功C．若撤去力F，則撤去力F的瞬間A的加速度一定減小D．撤去力F后，AB系統(tǒng)動(dòng)量守恒解析：把A、B看做一個(gè)整體，有：F－μmg＝(m＋2m)a，對(duì)B有：F彈－μmg＝ma，則F彈＝eq\f(1,3)(F＋2μmg)，故A對(duì)．由于在水平推力F的作用下，A、B一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則F做的功等于AB系統(tǒng)克服摩擦力做的功與AB系統(tǒng)動(dòng)能的增加量之和，故B錯(cuò)．撤去力F的瞬間A受彈簧彈力的大小為eq\f(1,3)(F＋2μmg)，A的加速度大小為(F＋2μmg)/(6m)，令(F＋2μmg)/(6m)＞(F－μmg)/(3m)，即F＜4μmg時(shí)，撤去力F的瞬間A的加速度增大，故C錯(cuò)．由于AB系統(tǒng)受摩擦力作用，故D錯(cuò)．答案：A3.圖6－3－10如圖6－3－10所示，水平面上固定著一個(gè)半徑R＝0.4m的光滑環(huán)形軌道，在軌道內(nèi)放入質(zhì)量分別是M＝0.2kg和m＝0.1kg的小球A和B(均可看成質(zhì)點(diǎn))，兩球間夾一短彈簧．(1)開始時(shí)兩球?qū)椈蓧嚎s(彈簧的長(zhǎng)度相對(duì)環(huán)形軌道半徑和周長(zhǎng)而言可忽略不計(jì))，彈簧彈開后不動(dòng)，兩球沿軌道反向運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又相遇，在此過程中，A球轉(zhuǎn)過的角度θ是多少？(2)如果壓縮彈簧在松手前的彈性勢(shì)能E＝1.2J，彈開后小球B在運(yùn)動(dòng)過程中受到光滑環(huán)軌道的水平側(cè)壓力是多大？解析：(1)在彈簧彈開的過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，假設(shè)A運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，則Mv1－mv2＝0，設(shè)從彈開到相遇所需時(shí)間為t，則有：v1t＋v2t＝2πR，聯(lián)立以上兩式得：v1t＝eq\f(1,3)×2πR，v2t＝eq\f(2,3)×2πR，所以A球轉(zhuǎn)過的角度為θ＝120°.(2)以A、B及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在彈簧張開的過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝E，Mv1－mv2＝0，解得：v1＝2m/s，v2＝4m/s.所以，小球B在運(yùn)動(dòng)過程中受到光滑環(huán)軌道的水平側(cè)壓力是其所需的向心力，即：F＝meq\f(v\o\al(2,2),R)＝4N.答案：(1)120°(2)4N4.圖6－3－11(·全國(guó)Ⅰ，25)如圖6－3－11所示，傾角為θ的斜面上靜止放置三個(gè)質(zhì)量均為m的木箱，相鄰兩木箱的距離均為l.工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑，逐一與其他木箱碰撞．每次碰撞后木箱都粘在一起運(yùn)動(dòng)．整個(gè)過程中工人的推力不變，最后恰好能推著三個(gè)木箱勻速上滑．已知木箱與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.設(shè)碰撞時(shí)間極短，求：(1)工人的推力；(2)三個(gè)木箱勻速運(yùn)動(dòng)的速度；(3)在第一次碰撞中損失的機(jī)械能．解析：(1)設(shè)工人的推力為F，則有F＝3mg(sinθ＋μcosθ)①(2)設(shè)第一次碰撞前瞬間木箱速度為v1，由功能關(guān)系得Fl＝mglsinθ＋μmglcosθ＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)②設(shè)碰撞后兩木箱的速度為v2，由動(dòng)量守恒得mv1＝2mv2③設(shè)再次碰撞前瞬間速度為v3，由功能關(guān)系得Fl＝2mglsinθ＋2μmglcosθ＋eq\f(1,2)×2m(veq\o\al(2,3)－veq\o\al(2,2))④設(shè)碰撞后三個(gè)木箱一起運(yùn)動(dòng)的速度為v4，由動(dòng)量守恒得2mv3＝3mv4⑤聯(lián)立以上各式得v4＝eq\f(2,3)eq\r(2gl(sinθ＋μcosθ))⑥(3)設(shè)在第一次碰撞中損失的機(jī)械能為ΔE，有ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)×2mveq\o\al(2