模块2 高考热点强化练3 力学三大观点的综合应用-【备考最优解】2026版高考二轮专题复习·物理（教用word）

高考热点强化练3　力学三大观点的综合应用 1．(2025·云南楚雄州质量监测)如图所示，光滑水平轨道与固定在竖直平面内的光滑半圆轨道相切于A点，一质量为3m的小球甲在水平轨道上以初速度v0向左运动，质量为m的小球乙静止在水平轨道上。小球甲与小球乙发生弹性正碰(碰撞时间极短)后，立即撤去小球甲，小球乙恰好能通过半圆轨道的最高点，小球甲、乙均可视为质点，重力加速度大小为g。求： (1)碰撞后瞬间小球乙的速度大小； (2)半圆轨道的半径R。 解析：(1)小球甲、乙发生弹性碰撞，设碰撞后瞬间小球甲的速度为v1，小球乙的速度为v2，有3mv0＝3mv1＋mv2 ×3mv＝×3mv＋mv 解得v2＝v0。 (2)设小球乙恰好能通过最高点时的速度为v3，有 mg＝ 对小球乙上滑过程，有mv＝mv＋2mgR 解得R＝。 答案：(1)v0　(2) 2．(2025·内蒙古呼和浩特市一模)如图所示，质量为M的小车ABC静止在光滑水平面上，轨道水平部分AB的上表面粗糙，圆形轨道BC的内表面光滑，半径R＝0.3 m，B为圆形轨道的最低点。质量为m的物块(可视为质点)从P点斜向上抛出，恰能在小车的最右端A点沿水平方向滑上小车。已知物块与AB上表面间的动摩擦因数μ＝0.1，M＝4m，P、A两点的竖直高度差h＝0.2 m，水平距离x＝0.6 m，重力加速度g取10 m/s2。 (1)求物块在A点的速度大小vA。 (2)在小车固定的情况下，物块恰好到达小车最高点C，求小车AB部分的长度L。 (3)在小车不固定的情况下，物块能到达圆形轨道的最高点为Q(图中未标出)，求Q到AB的竖直高度差h0。 解析：(1)根据逆向思维，可看作物块在小车的最右端A点做平抛运动到P点 竖直方向有h＝gt2 水平方向有x＝vAt 代入数据解得vA＝3 m/s。 (2)物块恰好到达小车最高点C，由能量守恒定律得 mv＝μmgL＋mgR 代入数据解得L＝1.5 m。 (3)小车不固定的情况下，物块到达小车最高点Q，此时物块与小车速度相等，设共同的速度大小为v，在水平方向动量守恒有mvA＝(m＋M)v 由能量守恒定律得 mv＝(m＋M)v2＋μmgL＋mgh0 代入数据解得h0＝0.21 m。 答案：(1)3 m/s　(2)1.5 m　(3)0.21 m 3．(2025·天津红桥区期末)如图所示，质量mA＝1 kg的物块A静止放置在光滑水平面上，质量mB＝2 kg的小球B用长L＝0.2 m且不可伸长的轻绳悬挂于固定点O，将轻绳拉伸至水平位置后，由静止释放小球，小球恰好能在最低点与A发生弹性碰撞。A、B均可视为质点且始终在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)B运动到最低点与A碰撞后的瞬间，A速度的大小； (2)B与A碰撞后，B上摆的最大高度。 解析：(1)小球下摆过程，由机械能守恒定律有 mBgL＝mBv 小球与物块发生弹性碰撞，有mBvB＝mBv1＋mAv2 mBv＝mBv＋mAv 解得v1＝ m/s，v2＝ m/s。 (2)结合上述，碰后瞬间，小球B速度的大小 v1＝ m/s 则有mBgh＝mBv 解得小球B上摆最大高度h＝ m。 答案：(1) m/s　(2) m 4．(2025·广东深圳市一模)如图所示为一项冰上游戏设施，平台之间的水平冰面上有可滑动的小车，左、右平台与小车上表面等高，小车紧靠左边平台。小孩坐在雪橇上(系有安全带)，静止在左边平台边缘处。现在家长施加推力，雪橇瞬时获得水平冲量I＝160 N·s并滑上小车。小车在冰面上滑行了L2＝4 m的距离后与右侧平台碰撞并被锁定，雪橇最终停在右侧平台上。已知小孩和雪橇的总质量m＝20 kg，雪橇与小车上表面间的动摩擦因数μ1＝0.8，雪橇与右侧平台间的动摩擦因数μ2＝0.5。小车质量M＝20 kg，长度L1＝2.5 m。将雪橇和小孩视作质点，忽略冰面阻力，g取10 m/s2。求： (1)雪橇滑上小车时的速度； (2)小车碰撞右侧平台时的速度； (3)雪橇在右侧平台上滑行的距离。 解析：(1)设雪橇滑上小车的瞬时速度为v1，根据动量定理有I＝mv1－0 解得v1＝8 m/s 方向水平向右。 (2)假设小车和雪橇可以共速，设共同速度为v2，根据动量守恒定律有mv1＝(m＋M)v2 解得v2＝4 m/s 雪橇与小车滑行过程中损失的机械能为Q，则有 Q＝mv－(m＋M)v＝μ1mgx相 联立解得x相＝2 m 设小车滑行的距离为x2，对小车根据动能定理有 Mv－0＝μ1mgx2 解得x2＝1 m 由于x相＜L1，x2＜L2 可知假设成立，即最终雪橇与小车以共同速度滑行至右侧平台，小车碰撞右侧平台的速度v2＝4 m/s，方向水平向右。 (3)设雪橇在右侧平台上滑行的距离为x4，在小车上滑行的距离为x3，则有x3＝L1－x相 对雪橇由动能定理有0－mv＝－μ1mgx3－μ2mgx4 联立解得x4＝0.8 m。 答案：(1)8 m/s，方向水平向右　(2)4 m/s，方向水平向右　(3)0.8 m 学科网（北京）股份有限公司 $