2024年高考物理题型突破限时精练大题精练02 力学三大观点的综合应用问题（原卷版）

大题精练02力学三大观点的综合应用问题公式、知识点回顾（时间：5分钟）一、考向分析1.本专题是力学三大观点在力学中的综合应用，高考中本专题将作为计算题压轴题的形式命题。2.熟练应用力学三大观点分析和解决综合问题。3.用到的知识、规律和方法有:动力学观点(牛顿运动定律、运动学规律);动量观点(动量定理和动量守恒定律);能量观点(动能定理、机械能守恒定律、功能关系和能量守恒定律)。4.本专题的核心问题与典型模型的表现形式(1)直线运动:水平面上的直线运动、斜面上的直线运动、传送带上的直线运动。(2)圆周运动:绳模型圆周运动、杆模型圆周运动、拱形桥模型圆周运动。(3)平抛运动:与斜面有关的平抛运动、与圆轨道有关的平抛运动。二、动力学牛顿第二运动定律F合=ma或或者Fx=maxFy=may向心力牛顿第三定律三、冲量与动量、功和能物理概念规律名称公式动能=p22m重力势能(与零势能面的选择有关)弹性势能功W=Fscos(恒力做功)W=Pt（拉力功率不变）W=fS相对路程（阻力大小不变）功率平均功率：即时功率：机械效率动能定理机械能守恒定律  12mv12+mgh1+12kx12=12mv22+mgh2+12kx22或者Ep=Ek动量=2mEK冲量动量定理(解题时受力分析和正方向的规定是关键)动量守恒m1v1+m2v2=m1v1‘+m2v2’或p1=一p2或p1+p2=O弹性碰撞完全非弹性碰撞【例题】（2023•金华一模）如图是一种弹射游戏装置示意图，该装置配有小车，弹射器将小车弹出后依次沿两个半径不同、平滑连接但不重叠的光滑圆轨道1、2运动，接着冲上两段平滑连接的光滑圆弧轨道CD、DE，直至从E点平抛落回与C点等高的水平面上。轨道1、2的圆心分别为O1O2，半径分别为R1＝20cm、R2＝10cm，OA为水平光滑轨道，AC为长度L＝60cm的水平粗糙轨道，动摩擦因数μ=23，圆弧轨道CD、DE的半径均为R3＝20cm，对应圆心角θ均为37°，水平轨道与圆弧轨道CD相切于C点。可视为质点的小车质量m＝0.1kg，游戏时弹射器将小车自O点以一定初速度弹出，轨道各部分平滑连接，g取10m/s2。（1）求小车通过轨道1最高点B的最小速度vB；（2）改变弹射器对小车的冲量，但小车均能通过轨道1、2，写出小车通过轨道2最低点A时，受到轨道的支持力大小与弹射器对小车冲量大小的关系式；（3）若小车能够通过轨道1，且小车整个运动过程均不脱离轨道，求小车从E点水平抛出后，其落到水平面上的点与E点的水平距离x的范围。难度：★★★★★建议时间：40分钟1．【应用三大动力学观点创新解决经典模型问题】如图为某个有奖挑战项目的示意图，挑战者压缩弹簧将质量m0＝0.3kg的弹丸从筒口A斜向上弹出后，弹丸水平击中平台边缘B处质量m1＝0.3kg的滑块或质量m2＝0.2kg的“L形”薄板，只要薄板能撞上P处的玩具小熊就算挑战成功。已知弹丸抛射角θ＝53°，B与A的高度差h=209m，B与P处的小熊相距s＝2.2m，薄板长度L＝0.9m，最初滑块在薄板的最左端；滑块与薄板间的动摩擦因数为μ1＝0.5，薄板与平台间的动摩擦因数μ2＝0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力；薄板厚度不计，弹丸和滑块都视为质点，所有碰撞过程的时间和外力影响均不计，重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8。（1）求A、B间的水平距离x；（2）若弹丸与薄板发生完全非弹性碰撞，试通过计算判定挑战会不会成功；（3）若弹丸与滑块发生完全弹性碰撞，且之后可能的碰撞也为完全弹性碰撞，试通过计算判定挑战会不会成功。2．【应用三大动力学观点解决多过程问题】如图所示，在电动机的带动下以v＝5m/s的速度顺时针匀速转动的水平传送带，左端与粗糙的弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接，水平面上有无穷多个位于同一直线上、处于静止状态的相同小球，小球质量m0＝2kg。质量m＝1kg的物体（可视为质点）从轨道上高h＝5.0m的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小v0＝7m/s。物体和传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5，传送带AB之间的距离L＝3.4m。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰。重力加速度g＝10m/s2，10≈3.16。求：（1）物体从P点下滑到A点的过程中，摩擦力做的功；（2）物体第一次向右通过传送带的过程中，传送带对物体的冲量大小；（3）物体第一次与小球碰后到最终的过程中因为物体在传送带上滑动而多消耗的电能。3．【借助碰撞、爆炸等模型综合考察能量观、动量观及运动观】如图所示，AB是一倾角为37°且逆时针转动的传送带，其长度L＝1.25m，运行速度v＝2m/s。传送带的A端与一平台相连，B端通过一小段圆弧（长度不计）与一足够长的水平轨道CD相连，CD右侧与一足够高的曲面DE相连。在CD轨道上固定有两个小物块a、b，质量分别为0.1kg和0.2kg，两者之间有一被压缩的轻质弹簧，弹簧与物块a拴接。某时刻将弹簧释放，使物块a、b瞬间分离，每次在物块b离开水平面CD后都在其原位置再放置一个与物块b完全相同的物块。已知物块b与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，其余各段均光滑，所有的碰撞都发生在平面CD上，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）若弹簧的弹性势能为270J，求释放弹簧后小物块a、b的速度大小。（2）改变弹簧的弹性势能，若要使小物块b能运动到左侧平台，求小物块b在传送带B端的最小速度。（3）若弹簧的弹性势能为270J，求最多有几个物块能滑上左侧平台。