2025年高考物理考试易错题(新高考通用)疑难压轴2能量与动量的综合分析与应用（学生版+教师版）

疑难压轴2 能量与动量的综合分析与应用 1．（2024 福建）如图，木板A放置在光滑水平桌面上，通过两根相同的水平轻弹簧M、N与桌面上的两个固定挡板相连。小物块B放在A的最左端，通过一条跨过轻质定滑轮的轻绳与带正电的小球C相连，轻绳绝缘且不可伸长，B与滑轮间的绳子与桌面平行。桌面右侧存在一竖直向上的匀强电场，A、B、C均静止，M、N处于原长状态，轻绳处于自然伸直状态。t＝0时撤去电场，C向下加速运动，下降0.2m后开始匀速运动，C开始做匀速运动瞬间弹簧N的弹性势能为0.1J。已知A、B、C的质量分别为0.3kg、0.4kg、0.2kg，小球C的带电量为1×10﹣6C，重力加速度大小取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终处在弹性限度内，轻绳与滑轮间的摩擦力不计。 （1）求匀强电场的场强大小； （2）求A与B间的动摩擦因数及C做匀速运动时的速度大小； （3）若t＝0时电场方向改为竖直向下，当B与A即将发生相对滑动瞬间撤去电场，A、B继续向右运动，一段时间后，A从右向左运动。求A第一次从右向左运动过程中最大速度的大小。（整个过程B未与A脱离，C未与地面相碰） 【解答】解：（1）撤去电场前，对小球C，根据共点力平衡条件有：qE＝mCg，代入数据解得：E＝2×106N/C （2）C开始做匀速直线运动后，对C和B根据共点力平衡条件分别有：T1＝mCg，T1＝fB＝μmBg 代入数据解得：μ＝0.5 C开始匀速运动瞬间，A、B刚好发生相对滑动，此时A、B、C三者速度大小相等，M、N两弹簧的弹性势能相同； 所以C下降h＝0.2m的过程中，对A、B、C及弹簧M、N组成的系统，由能量守恒定律有： 代入数据解得： （3）没有电场时，C开始匀速运动瞬间，A、B刚好发生相对滑动，所以此时A的加速度为零，对A根据平衡条件，有：f＝2kh 当电场方向改为竖直向下，设B与A即将发生相对滑动时，C下降高度为h′，对A，根据牛顿第二定律可得：f′﹣2kh′＝mAa 对B、C根据牛顿第二定律可得：qE+mCg﹣f＝（mB+mC）a 撤去电场后，由第（2）问的分析可知A、B在C下降h＝0.2m时开始相对滑动，在C下降h＝0.2m的过程中，对A、B、C及弹簧M、N组成的系统，由能量守恒定律，有 此时A的速度是其从左向右运动过程中的最大速度，此后A做简谐运动，所以A第一次从右向左运动过程中的最大速度为就是其最大速度，联立解得：vm 2．（2024 甘肃）如图，质量为2kg的小球A（视为质点）在细绳O′P和OP作用下处于平衡状态，细绳O'P＝OP＝1.6m，与竖直方向的夹角均为60°。质量为6kg的木板B静止在光滑水平面上，质量为2kg的物块C静止在B的左端。剪断细绳O′P，小球A开始运动。（重力加速度g取10m/s2） （1）求A运动到最低点时细绳OP所受的拉力。 （2）A在最低点时，细绳OP断裂。A飞出后恰好与C左侧碰撞（时间极短），碰后A竖直下落，C水平向右运动。求碰后C的速度大小。 （3）A、C碰后，C相对B滑行4m后与B共速。求C和B之间的动摩擦因数。 【解答】解：（1）细绳OP的长度为L＝1.6m，从小球A开始做圆周运动到最低点的过程，根据动能定理得： mAg（L﹣Lcos60°） 解得：v0＝4m/s 设小球A运动到最低点时细绳OP对小球A的拉力为T，根据牛顿第二定律得： T﹣mAg 解得：T＝40N 根据牛顿第三定律可知A运动到最低点时细绳OP所受的拉力为40N。 （2）A飞出后与C碰撞前做平抛运动，A与C碰撞前瞬间A的水平分速度等于v0＝4m/s，由题意可知碰撞后A的水平分速度为零。A与C碰撞过程水平方向上动量守恒，以向右为正方向，则有： mAv0＝mCvC 解得碰后C的速度大小为：vC＝4m/s （3）A、C碰后，C相对B滑行Δx＝4m后与B共速（设共速的速度为v）。以向右为正方向，对C相对B滑行过程，根据动量守恒定律与能量守恒定律得： mCvC＝（mC+mB）v μmCgΔx 解得C和B之间的动摩擦因数为：μ＝0.15 答：（1）A运动到最低点时细绳OP ... ...