2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析 热点专题十一　力学三大观点的综合应用.docxVIP

2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析

热点专题十一力学三大观点的综合应用

素养目标1.掌握解决力学综合问题常用的三大观点。2.会灵活选用三大观点解决力学综合问题。

1.三个基本观点

(1)力的观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题。

(2)能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。

(3)动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。

2.主要运动形式

(1)直线运动：水平面上的直线运动、斜面上的直线运动、滑块在木板上的运动、传送带上的直线运动等。

(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等。

(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等。

3.选用规律原则

力学三大观点

对应规律

表达式

选用原则

动力学观点

牛顿第二定律

F合＝ma

物体做匀变速直线运

动，涉及到运动细节

匀变速直线

运动规律

v＝v0＋at

x＝v0t＋eq\f(1,2)at2

v2－veq\o\al(2,0)＝2ax等

能量

观点

动能定理

W合＝ΔEk

涉及到做功

与能量转换

机械能守

恒定律

Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2

功能关系

WG＝－ΔEp等

能量守恒定律

E1＝E2

动量

观点

动量定理

I合＝p′－p

只涉及初、末速度、力、时间而不涉及位移、功

动量守恒定律

p1＋p2＝p1′＋p2′

只涉及初、末速度而不涉及力、时间

题型应用力学三大观点解决多过程问题

例1(2022·广东卷，13)某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图1所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0＝10m/s向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f为1N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m＝0.2kg，滑杆的质量M＝0.6kg，A、B间的距离l＝1.2m，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：

图1

(1)滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2；

(2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v1；

(3)滑杆向上运动的最大高度h。

答案(1)8N5N(2)8m/s(3)0.2m

解析(1)当滑块处于静止时桌面对滑杆的支持力等于滑块和滑杆的重力，

即N1＝(m＋M)g＝8N

当滑块向上滑动时受到滑杆的摩擦力为1N，根据牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为1N，方向竖直向上，则此时桌面对滑杆的支持力为

N2＝Mg－f′＝5N。

(2)滑块开始向上运动到碰前瞬间，根据动能定理有－mgl－fl＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)

代入数据解得v1＝8m/s。

(3)由于滑块和滑杆发生完全非弹性碰撞，即碰后两者共速，取竖直向上为正方向，碰撞过程根据动量守恒定律有mv1＝(m＋M)v

碰后滑块和滑杆以速度v整体向上做竖直上抛运动，根据动能定理有

－(m＋M)gh＝0－eq\f(1,2)(m＋M)v2

代入数据联立解得h＝0.2m。

题型应用力学三大观点解决板块模型

例2如图2所示，一质量为M＝3.0kg的平板车静止在光滑的水平地面上，其右侧足够远处有一障碍物A，质量为m＝2.0kg的b球用长l＝2m的细线悬挂于障碍物正上方，一质量也为m的滑块(视为质点)以v0＝7m/s的初速度从左端滑上平板车，同时对平板车施加一水平向右的，大小为6N的恒力F。当滑块运动到平板车的最右端时，二者恰好相对静止，此时撤去恒力F。当平板车碰到障碍物A时立即停止运动，滑块水平飞离平板车后与b球正碰并与b粘在一起成为c。不计空气阻力。已知滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10m/s2，求：

图2

(1)撤去恒力F前，滑块、平板车的加速度各为多大，方向如何；

(2)撤去恒力F时，滑块与平板车的速度大小；

(3)c能上升的最大高度。

答案(1)3m/s2方向水平向左4m/s2方向水平向右(2)4m/s(3)0.2m

解析(1)对滑块，由牛顿第二定律得

a1＝μg＝3m/s2，方向水平向左

对平板车，由牛顿第二定律得

a2＝eq\f(F＋μmg,M)＝eq\f(6＋0.3×20,3)m/s2＝4m/s2

方向水平向右。

(2)设经过时间t1滑块与平板车相对静止，此时撤去恒力F，共同速度为v1

则v1＝v0－a1t1

v1＝a2t1

解得t1＝1s，v1＝4m/s。

(3)规定向右为正方向，对滑块和b球组成的系统运用动量守恒得mv1＝2mv2

解得v2＝eq\f(v1,2)＝eq\f(4,2