《2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训》专题04 力学三大观点的综合应用（原卷版）

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专题 04 力学三大观点的综合应用
目录
【专题解读】........................................................................................................................................................... 1
【高考真题分析】................................................................................................................................................... 1
【真题感悟】........................................................................................................................................................... 6
【最新考向解密】................................................................................................................................................... 7
1.力学三大观点解决多过程问题..................................................................................................................... 7
2应用力学三大观点解决板—块模型问题...................................................................................................... 9
【专题解读】
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)。
【高考真题分析】
【例 1】（2021·浙江高考真题）如图所示，水平地面上有一高 的水平台面，台面上竖直放置倾角
的粗糙直轨道 、水平光滑直轨道 、四分之一圆周光滑细圆管道 和半圆形光滑轨道 ，
它们平滑连接，其中管道 的半径 、圆心在 点，轨道 的半径 、圆心在 点， 、
D、 和 F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道 上距台面高为 h的P点静止下滑，与静止在轨道
上等质量的小球发生弹性碰撞，碰后小球经管道 、轨道 从 F点竖直向下运动，与正下方固定在直
杆上的三棱柱 G碰撞，碰后速度方向水平向右，大小与碰前相同，最终落在地面上 Q点，已知小滑块与轨
道 间的动摩擦因数 ， ， 。
（1）若小滑块的初始高度 ，求小滑块到达 B点时速度 的大小；
（2）若小球能完成整个运动过程，求 h的最小值 ；
（3）若小球恰好能过最高点 E，且三棱柱 G的位置上下可调，求落地点 Q与F点的水平距离 x的最大值
。
【必备知识】本题考查的知识点为机械能守恒定律、动能定理、动量守恒定律、圆周平抛的规律等。
【关键能力】本题主要考察的关键能力是：（1）模型构建能力：要求能根据题目所给信息，建立直线圆
周与平抛组合运动模型。（2）推理论证能力：根据机械能守恒定律、动量守恒、动能定理、圆周平抛的
规律推理得出结论。
【例 2】（2019 年高考全国 1卷物理 第 25 题）竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光
滑圆弧平滑连接，小物块 B静止于水平轨道的最左端，如图(a)所示．t＝0时刻，小物块
A
在倾斜轨道上从
静止开始下滑，一段时间后与
B
发生弹性碰撞 ( 碰撞时间极短 ) ；当
A
返回到倾斜轨道上的
P
点 ( 图中未标出 )
时，速度减为
0 ， 此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止．物块 A运动的 vt 图象如图(b)所示，
图中的 v1和t1均为未知量．已知 A的质量为 m，初始时 A与B的高度差为 H，重力加速度大小为 g，不计
空气阻力．
(1)求物块 B的质量；
(2)在图(b)所描述的整个运动过程中，求物块 A克服摩擦力所做的功；
(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等．在物块 B停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然
后将
A
从
P
点释放，一段时间后
A
刚好能与
B
再次碰上 ．求改变前后动摩擦因数的比值．
【必备知识】本题考查的知识点机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理等。
【关键能力】(1)理解能力：要求能根据题设情境正确对滑块进行运动和受力分析。
(2)推理论证能力：根据滑块的运动特点应用三大动力学观点求解。
(3)模型构建能力：根据问题情境，建立滑块质点模型、斜面模型、碰撞模型及匀变速直线运动模型。
【例 3】一质量为 m=2000 kg 的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中，司机忽然发现前方
100 m 处有一警示牌。立即刹车。刹车过程中，汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图（a）中的图线。
图（a）中，0~t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间（这段时间内汽车所受阻力已忽略，汽
车仍保持匀速行驶），t1=0.8 s；t1~t2时间段为刹车系统的启动时间，t2=1.3 s；从 t2时刻开始汽车的刹车系
统稳定工作，直至汽车停止，已知从 t2时刻开始，汽车第1 s 内的
位移为24 m，第 4 s 内的位移为1 m。
（1）在图（b）中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作
后汽车运动的 v-t图线；
（2）求 t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小；
（3）求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1~t2时间内汽车克服
阻力做的功；司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离约为多
少（以t1~t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平
均速度）？
【必备知识】本题考查的知识点运动学公式、动量定理、动能定理
等。
【关键能力】本题综合考查了匀变速直线运动中的“刹车问题”；变力的冲量求解问题；变力做功的求解
问题等。刹车过程中的综合性问题不仅包含直线运动的相关知识，而且还涉及力学的知识，如牛顿运动
定律、动量定理、动能定理等．分析问题时，应该注意知识的综合性，从最基本的入手，个个击破。
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