大题04 动量能量的综合应用（解析版）.docx

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1、大题04动量能量的综合应用动量观、与能量观的正确形成是检验学生物理核心素养形成的重要方面。因此能量与动量的知识在高考中每年必考，题型分布广泛小题、大题均有涉及可以单独命题也可以二者综合起来命题，呈现情境丰富考察角度宽而有创意所以在复习备考中一定要引起高度重视。发麓大题典例动能定理的综合应用【例1】（2024高三浙江杭州期中）如图所示为安装在水平地面上的某游戏装置结构示意图，其左边部分是一个高度和水平位置均可以调节的平台，在平台上面放置一个弹射装置；游戏装置的右边部分由竖直固定的光滑圆弧轨道8C、粗糙水平直线轨道CT）与竖直固定的光滑圆轨道。0组成（底端连接处。与W略错开）。已知圆弧轨道BC的圆

2、心为O-半径用=1.2m,其C端与水平面相切，。乃与QC的夹角。=60。；水平直线轨道Co长度1.=1.2m,动摩擦因数4=0.5；圆轨道OED的半径4=08m。将质量m=0.2kg的滑块。置于C点，再将质量同为m=02kg的小球P经弹射装置从平台A点水平弹出，通过改变AB高度差A水平距离和小球P在A点的初速度大小，总能让小球沿B点的切线方向进入BC圆弧轨道，然后与滑块。发生弹性碰撞。空气阻力不计，小球和滑块均可视为质点，重力加速度g取IOm/s求:（1）若=0.45m,求小球P从A点弹出时的初速度大小；（2）若z=0.45m,求小球P到达C点与。碰撞前瞬间对圆弧轨道的压力；【思路分析】根据平

3、抛运动的规律先求出竖百速度在利用几何关系求初速度；在圆弧上根据动能定理求碰撞前的速度在结合牛顿第二定律求解轨道弹力：求出在E点的临界速度在根据动能定理或能量守恒求解ho【答案】（1）3ms;（2）6N,方向竖直向下；（3）1.5m【详解】（1）从A到B,做平抛运动，则竖直方向上有水平初速度vn=:0tan600联立解得%=y3ms（2）从A抛出到C,根据动能定理Zng喈)=w*解得vc=2yms在C点，根据牛顿第一.定律c.VCFtic-mg=mR解得由牛顿第三定律得压力F=%=6N方向竖直向下（3）球P与。弹性碰撞后，速度交换，P球静止，。球弹出，要过E点，则需满足；mvj+mg(R-Rlc

4、os6)Ymg1.=IingR2+；wvminnvl.mg=il三-R2联立解得vb=2VlOnVs过E点则要满足vr2-Vims从4到8,竖直方向有(vhsin600)2=2gh要满足的条件是1.5m蔻皿避;去揖号应用动能定理解题的五点注意茏薨变式训练（2024安徽合肥一模）如图甲所示，一小物块放置在水平台面上，在水平推力尸的作用下，物块从坐标原点O由静止开始沿X轴运动，尸与物块的位置坐标X的关系如图乙所示。物块在x=2m处从平台飞出，同时撤去尸，物块恰好由P点沿其切线方向进入竖直圆轨道，随后刚好从轨道最高点M飞出。已知物块质量为0.5kg,物块与水平台面间的动摩擦因数为0.7,轨道圆心为。

5、，半径为0.5m,MN为竖直直径，/PON=37。,重力加速度g取：10ms2,sin37=0.6,不计空气阻力。求：（1）物块飞出平台时的速度大小；（2）物块在圆轨道上运动时克服摩擦力做的功。【详解】（1）由尸与物块的位置坐标X的关系图像面积分析可知当物块运动到=2m处时尸所做的功4+7Wi=-2J=llJ设物块运动到占=2m处时的速度为1.由动能定理叱一UtngX2=mv2可得v=4ms（2）分析可知物块从平台&出后做平抛运动，民从P点沿切线方向进入坚直圆轨道，设物块运动到尸点时的速度为。p，可得物块在产点的速度V”,vn=5msPcos37设物块恰好由轨道最高点M匕出时的速度为入，由圆周

6、运动知识mg=m可得vm=Ti=5ms设物块在圆轨道时，克服摩擦力做的功力吗，由动能定理-mgR(1+cos37o)-W2-gmr可得W.=0.5J龙莪K鹘典例能量观点与动力学观点解决力学综合题【例1】（2024高三下重庆渝中阶段练习）风洞是研究空气动力学的实验设备。中国打造的JF22超大型激波风洞，能够吹出30倍音速的风。如图所示，将刚性杆水平固定在某风洞内距水平地面高度z=12.8m处，杆上套一质量?=4kg、可沿杆滑动的小球（视为质点）。将小球所受的风力大小调节为尸=30N,方向水平向左。小球以速度=9ms向右离开刚性杆后，小球所受风力不变，取重力加速度大小g=10ms2。求小球:(1)

7、在空中运动时的加速度大小生(2)在空中运动的时间，；(3)运动到距刚性杆右端(小球在其右下方)的水平距离x=5.25m时的动能及【思路分析】由受力分析先求出合力在根据牛顿运动定律求解加速度；根据运动的合成与分解分别求解水平竖直的规律在根据动能定理进一步解答相关问题。【答案】(1)=12.5ms2;(2)”1.6s；(3)线=204.5J或线=396.5J【详解】(1)对小球受力分析可知5=J(7g)2+广又F八=-2-m解得a=12.5m/s2(2)小球在竖直方向做自由落体运动，有O=Tg产解得/=1.6s(3)小球在水平方向做匀变速运动，加速度大小F-c.2a=7.5mZstn设经过时间r,

8、小球与刚性杆右端之间的水平距离为X,有,1,2解得r=Is或f=1.4s由动能定理有f-gt,2-Fx=Ek-m解得Ek=204.5J或Ek=396.5J茏塞变式训练(2024江苏宿迁一模)如图所示，足够长的竖直固定杆上套一劲度系数为的轻质弹簧，弹簧下端悬挂质量为根的物块B,上端连接一轻质小球，物块B与杆间无摩擦，小球A与杆之间的最大摩擦力为1.2mg,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g,忽略空气阻力。求：(I)B静止时，弹簧伸长量X；(2)若将物块B拉至弹簧原长处由静止释放，物块的最大速度%;整个过程中，因摩擦产生的内能Q。【答案】(1)詈；(2)g后,【详解】(1)B静止时，根据平

9、衡条件，有mg=kx解得X=弊k(2)当B的加速度为零时，速度有最大值，此时B下落X,此时的弹力为F锦=kx=mg结合题意可知F=kx=mgA)，生a/1/达到共速相当于完全非弹性碰撞，动量漏足muo=（z+M共，损失的动能最大，分别转化为内能或电能茏麓变式训练（2024高三浙江阶段练习）如图所示，滑道由光滑的曲面滑梯P。和一条与其平滑连接的水平轨道ON构成，水平轨道右侧固定有一轻质弹簧，弹簧左端恰好位于M点。若质量为网,=20kg的滑块A从距离地面高z=1.25m处由静止开始下滑，下滑后与静止于。点的滑块B发生碰撞。若碰撞后A、B粘在一起，两者以2ms的速度向右移动0.5m停下。已知水平轨道

10、OM长度1.=1.Om,两滑块与。例段之间的动摩擦因数相同，其余部分光滑，两滑块均可视为质点，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g=10ms2求：（1）滑块B的质量，%;（2）滑块与OM段之间的动摩擦因数；（3）若A、B两滑块发生弹性碰撞，求弹簧最大的弹性势能K。P.AB1_IWWWW/70MN【答案】(1)30kg；(2)0.4；(3)120J【详解】（1）从尸到O，对由动能定理%=5ms若卜滑后滑块A与静止于。点的滑块B发生碰撞后共同运动，由动量守恒ZMaV0=(Wa+Wb)v=30kg（2）若滑块A、B一起运动，由运动学公式V2=2gx=0.4（3）若滑块A、B发生弹性碰撞，由系统动量守恒

11、和能最守恒va=v0=-lms,vb=“-2%_%=4ms+%+%压缩弹簧到速度为0时，弹簧最大的弹性势能，旦eP=2,wBvB-Wgg1.=120J当弹簧将B弹回后-mg1.=-120J=-Ep即B恰好返回原静止位置，A下滑再次下滑的速度小于第一次速度，即第一次B压缩弹簧的弹性势能最大Ep=120J必1刷题茏笼.勉模圾1. （2023高三山东烟台阶段练习）如图所示，一质量M=2.0kg的长木板A8静止在水平面上，木板的左侧固定一半径R=O60m的四分之一圆弧形轨道，轨道末端的切线水平，轨道与木板靠在一起，且末端高度与木板高度相同。现在将质量机=1.Okg的小铁块（可视为质点）从弧形轨道顶端由静止释放，小铁块到达