2023版高考物理步步高大二轮复习讲义第一篇 专题二 微专题3　力学三大观点的综合应用【解析版】

这是一份2023版高考物理步步高大二轮复习讲义第一篇 专题二 微专题3　力学三大观点的综合应用【解析版】，共10页。
3.常考题型：计算题．
力学三大观点对比
例1 (2021·浙江6月选考·20)如图所示，水平地面上有一高H＝0.4 m的水平台面，台面上竖直放置倾角θ＝37°的粗糙直轨道AB、水平光滑直轨道BC、四分之一圆周光滑细圆管道CD和半圆形光滑轨道DEF，它们平滑连接，其中管道CD的半径r＝0.1 m、圆心在O1点，轨道DEF的半径R＝0.2 m、圆心在O2点，O1、D、O2和F点均处在同一水平线上．小滑块从轨道AB上距台面高为h的P点静止下滑，与静止在轨道BC上等质量的小球发生弹性碰撞，碰后小球经管道CD、轨道DEF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AB间的动摩擦因数μ＝eq \f(1,12)，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2.
(1)若小滑块的初始高度h＝0.9 m，求小滑块到达B点时速度v0的大小；
(2)若小球能完成整个运动过程，求h的最小值hmin；
(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xmax.
答案 (1)4 m/s (2)0.45 m (3)0.8 m
解析 (1)小滑块在AB轨道上运动
mgh－μmgcs θ·eq \f(h,sin θ)＝eq \f(1,2)mv02
代入数据解得v0＝eq \f(4,3)eq \r(gh)＝4 m/s
(2)设小滑块滑至B点时的速度为vB，小滑块与小球碰撞后速度分别为v1、v2，碰撞过程中动量守恒，机械能守恒，因此有mvB＝mv1＋mv2，
eq \f(1,2)mvB2＝eq \f(1,2)mv12＋eq \f(1,2)mv22
解得v1＝0，v2＝vB
小球沿CDEF轨道运动，在最高点可得
mg＝meq \f(vEmin2,R)
从C点到E点由机械能守恒可得
eq \f(1,2)mvEmin2＋mg(R＋r)＝eq \f(1,2)mvBmin2
其中vBmin＝eq \f(4,3)eq \r(ghmin)，
解得hmin＝0.45 m
(3)设F点到G点的距离为y，小球从E点到Q点的运动，由动能定理
mg(R＋y)＝eq \f(1,2)mvG2－eq \f(1,2)mvEmin2
由平抛运动规律可得x＝vGt，
H＋r－y＝eq \f(1,2)gt2
联立可得水平距离为
x＝2eq \r(0.5－y0.3＋y)
由数学知识可得，当0.5－y＝0.3＋y时，x有最大值，最大值为xmax＝0.8 m.
例2 (2022·广东梅州市二模)如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定，其末端B切线水平．一质量为m、可看成质点的滑块从轨道上的A点由静止滑下．若传送带静止，滑块恰能运动到C点停止；当传送带以速度eq \r(gR)顺时针转动时，滑块到C点后做平抛运动，通过光滑圆弧装置EF无机械能损失地滑上静止在光滑水平地面上的长木板，长木板右端运动到H时与固定挡板碰撞粘连．长木板质量M＝2m，板长l＝6.5R，板右端到挡板的距离L在R