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- 2021-05-13 发布
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2020年高考物理模拟新题精选分类解析(第3期)专题18 动量和能量
1.(12分)(2020安徽马鞍山二中期中测试)如图13所示,光滑的弯曲轨道AB的末端水平,小球1从轨道上A点由静止开始下滑,与静止在末端B处的小球2发生弹性正碰,小球2抛出后落在斜面上。已知两小球质量相等,斜面的倾角为θ,A点与轨道末端B点的高度差为h,斜面底端在抛出点B的正下方,斜面顶端与抛出点在同一水平面上,斜面长度为L,斜面上M、N两点将斜面长度等分成3段,两小球都可以看作质点,一切阻力不计。求:
h
M
N
θ
图13
A
B
1
2
(1)小球2从B点飞出时的速度大小.
(2)为使小球2能落在M点以上(含M点),小球1开始释放的位置相对于抛出点B的高度h应满足什么条件?
【命题意图】考查动能定理、动量守恒定律、平抛运动规律。
2(2020天星调研卷)我国将在2020年使用长征三号乙火箭择机发射嫦娥三号。发射嫦娥三号是采用火箭喷气发动机向后喷气而加速的。设运载火箭和嫦娥三号的总质量为M,地面附近的重力加速度为g,地球半径为R,万有引力常数为G。
(1)用题给物理量表示地球的质量。
(2)假设在嫦娥三号舱内有一平台,平台上放有测试仪器,仪器对平台的压力可通过监控装置传送到地面。火箭从地面启动后以加速度g/2竖直向上做匀加速直线运动,升到某一高度时,地面监控器显示仪器对平台的压力为启动前压力的17/18,求此时火箭离地面的高度。
(3)当火箭将嫦娥三号送入太空某一高度后,火箭速度为v0;假设火箭喷气发动机每次喷出气体质量为m,且m<0——1分
发现无解——1分
说明物体能通过B点,到不了D点,最终停在C点处。——2分
7、(2020浙江瑞安四校联考)如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ=
,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求此过程中:
(1)物体A向下运动刚到C点时的速度;
(2)弹簧的最大压缩量;
(3)弹簧中的最大弹性势能.
(3)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中,对系统根据能量关系有
Ep+mgx=2mgxsinθ+fx
因为mgx=2mgxsinθ
所以Ep=fx=mv02-μmgL=mv02-μmgL.
(a)
0
t/s
v/m•s-1
6
-3
2
4
6
8
10
3
(b)
图15
8.(2020浙江效实中学检测)如图15中(a)所示,一倾角为37o
的传送带以恒定速度运行.现将一质量m=2kg的小物体以某一初速度放上传送带,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图(b)所示.(取沿传送带向上为正方向,g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)求:
(1)0~10s内物体位移的大小;
(2)物体与传送带间的动摩擦因数;
(3)0~10s内物体机械能增量及与传送带摩擦产生的热量Q.
9. (14分)(2020北京四中摸底)如图所示,装置的左边是足够长的光滑水平面,一轻质弹簧左端固定,右端连接着质量 M=2kg的小物块A。装置的中间是水平传送带,它与左右两边的台面等高,并能平滑对接。传送带始终以v=2m/s 的速率逆时针转动。装置的右边是一光滑的曲面,质量m=1kg的小物块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放。已知物块B与传送带之间的摩擦因数μ=0.2,l=1.0m。设物块A、B中间发生的是对心弹性碰撞,第一次碰撞前物块A静止且处于平衡状态。取g=10m/s2。
(1)求物块B与物块A第一次碰撞前速度大小;
(2)通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边曲面上?
A
⊙
⊙
B
h
l
u=2m/s
(3)如果物块A、B每次碰撞后,物块A再回到平衡位置时都会立即被锁定,而当他们再次碰撞前锁定被解除,试求出物块B第n次碰撞后的运动速度大小。
【解析】(1)设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v0
由机械能守恒知
①
②
设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a
③
设物块B通过传送带后运动速度大小为v,有
④
结合②③④式解得
v=4m/s ⑤
由于=2m/s,所以v=4m/s即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小
(3)当物块B在传送带上向右运动的速度为零时,将会沿传送带向左加速。可以判断,物块B运动到左边台面是的速度大小为v1,继而与物块A发生第二次碰撞。设第二次碰撞后物块B速度大小为v2,同上计算可知
物块B与物块A第三次碰撞、第四次碰撞……,碰撞后物块B的速度大小依次为
……
则第n次碰撞后物块B的速度大小为
图17
d
A
B
θ
10.(10分)(2020北京海淀期中)如图17
所示,在倾角θ=30º的斜面上放置一段凹槽B,B与斜面间的动摩擦因数μ=,槽内靠近右侧壁处有一小物块A(可视为质点),它到凹槽左侧壁的距离
d=0.10m。A、B的质量都为m=2.0kg,B与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,不计A、B之间的摩擦,斜面足够长。现同时由静止释放A、B,经过一段时间,A与B的侧壁发生碰撞,碰撞过程不计机械能损失,碰撞时间极短。取g=10m/s2。求:
(1)物块A和凹槽B的加速度分别是多大;
(2)物块A与凹槽B的左侧壁第一次碰撞后瞬间A、B的速度大小;
(3)从初始位置到物块A与凹槽B的左侧壁发生第三次碰撞时B的位移大小。
(1)设A的加速度为a1,则
mg sinq=ma1 ,a1= g sinq =10×sin 30°=5.0m/s2…………………………1分
设B受到斜面施加的滑动摩擦力f,则
==10N,方向沿斜面向上
B所受重力沿斜面的分力=2.0×10×sin30°=10N,方向沿斜面向下
因为,所以B受力平衡,释放后B保持静止,则
凹槽B的加速度a2=0………………………………………1分
(3)A、B第一次碰撞后,B以vB1=1.0 m/s做匀速运动,A做初速度为0的匀加速运动,设经过时间t1,A的速度vA2与B的速度相等,A与B的左侧壁距离达到最大,即
vA2=,解得t1=0.20s
设t1时间内A下滑的距离为x1,则
解得x1=0.10m
因为x1=d, 说明A恰好运动到B的右侧壁,而且速度相等,所以A与B的右侧壁恰好接触但没有发生碰撞。………………………………………1分
设A与B第一次碰后到第二次碰时所用时间为t2, A运动的距离为xA1,B运动的距离为xB1,A的速度为vA3,则
xA1=,xB1=vB1t2,xA1= xB1
解得t2=0.40s ,xB1=0.40m,vA3=a1t2=2.0m/s ………………………………………1分