【模型与方法】2025届高考物理二轮复习热点题型归类计算2 力学综合计算题（原卷版）

计算2力学综合计算题考点内容考情分析考向一直线多过程运动问题高考中本讲内容重要程度大，难度也大，综合性强，考察分值高。常以力学分析，直线运动，曲线运动，能量与动量综合考察。考向二曲线多过程运动问题考向三传送带、板块问题考向四含弹簧类综合问题1.思想方法一．三个基本观点(1)动力学的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合，常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题．(2)动量的观点：主要应用动量定理或动量守恒定律求解，常涉及物体的受力和时间问题，以及相互作用物体的问题．(3)能量的观点：在涉及单个物体的受力和位移问题时，常用动能定理；在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律．二．选用原则(1)单个物体：宜选用动量定理、动能定理和牛顿运动定律．若其中涉及时间的问题，应选用动量定理；若涉及位移的问题，应选用动能定理；若涉及加速度的问题，只能选用牛顿第二定律．(2)多个物体组成的系统：优先考虑两个守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反冲等问题，应选用动量守恒定律，然后再根据能量关系分析解决．三．系统化思维方法(1)对多个物理过程进行整体思考，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动．(2)对多个研究对象进行整体思考，即把两个或两个以上的独立物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统)．2.模型建构一、多过程运动特点由三个及三个以上的运动过程组成的复杂运动。二.解题理论分类对应规律公式表达力的瞬时作用效果牛顿第二定律F合＝ma力对空间积累效果动能定理W合＝ΔEkW合＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12机械能守恒定律E1＝E2mgh1＋eq\f(1,2)mv12＝mgh2＋eq\f(1,2)mv22力对时间积累效果动量定理F合t＝p′－pI合＝Δp动量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′摩擦力做功的特点1．静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零．(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能．2．滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：①机械能全部转化为内能；②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能．(3)摩擦生热的计算：Q＝Ffx相对．其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对位移．传送带问题1．传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，典型的有水平和倾斜两种情况．一般设问的角度有两个：(1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系．(2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解．2．传送带模型问题中的功能关系分析(1)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(2)对W和Q的理解：①传送带做的功：W＝Fx传；②产生的内能Q＝Ffx相对．传送带模型问题的分析流程弹簧能量分析1.选择合适的对象分析，是单个物体还是几个物体组成的一个系统。2.对物体系统进行动力学分析时，往往需画出受力图，运动草图，注意转折点的状态分析，建立物情景是很重要，这也是应该具有的一种解决问题的能力。

3.对物体系统进行功能分析时，着眼系统根据功能关系明确各个力做功的情况，依托各种功能关系明确各类形式能量的转化情况，特别注意弹力做功和弹性势能的特点4.注意物体初末状态的位置变化对应的弹簧形变量的变化关系，结合功能关系，能量守恒定律列方程。弹弹簧弹力做功弹性势能变化(1)弹力做正功，弹性势能减少(2)弹力做负功，弹性势能增加(3)WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2三.解题技巧（1）仔细审题，弄清有哪几个运动过程，并画简图示意。（2）对各运动过程要进行受力与运动特点、做功与能量变化分析。（3）边审题，边提取已知信息或隐含信息，对每个运动过程，列出可能的方程式。（4）一般要有探索过程，不要企图一步到位，最后根据需要，列出必要的方程或方程组。四.注意事项（1）一个方程不能解决问题，就多设内个未知量，列方程组求解。（2）列方程式时依据要明确，概念要清楚：如运用动能定理，就涉及到功与动能的关系，不要弹性势能、重力势能列在式中；如运用机械能与系统外力和非保守力做关系时，重力做功或弹簧弹力做功就不要列在式中；如运用能量守恒定律列式，只是寻找能量之间的关系，不要把功写在式中。考向一直线多过程运动问题（2024•山西一模）连续碰撞检测是一项重要的研究性实验，其模型如图所示：光滑水平面上，质量为3m的小物块A，叠放在质量为m、足够长的木板B上，其右侧静置着3个质量均为2m的小物块C、D、E。A与B上表面间的动摩擦因数为μ，t＝0时，A以v0的初速度在B的上表面水平向右滑行，当A与B共速时B恰好与C相碰。此后，每当A、B再次共速时，B又恰好与C发生碰撞直到它们不再相碰为止。已知重力加速度为g，所有碰撞均为时间极短的弹性碰撞，求：（1）t＝0时B（右端）与C的距离；（2）B与C发生第1、2次碰撞间，B（右端）与C的最大距离。（3）C的最终速度。

（2024•沙坪坝区校级模拟）如图所示，光滑水平面上有一倾角θ＝37°的斜面体B，物块A从斜面体底部以初速度v0＝5m/s开始上滑。已知mA＝1kg，mB＝2kg，物块A可视为质点，斜面体B上表面光滑，运动过程中物块A始终不脱离斜面体，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）若斜面体B固定，求物块A上升的最大高度；（2）若斜面体B可自由滑动，求物块A上升的最大高度；（3）若斜面体B可自由滑动，且其表面有一层绒布，物块A相对斜面上滑时动摩擦因数μ1＝0.5，下滑时μ2=1

（2024•天河区一模）如图（a），质量为m的篮球从离地H高度处静止下落，与地面发生一次非弹性碰撞后最高反弹至离地h处。设篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比相同，重力加速度为g，不计空气阻力。（1）求篮球与地面第一次碰撞过程所受合力的冲量I及碰后速率v2与碰前速率v1之比；（2）若篮球反弹至最高处h时，运动员向下拍球，对篮球施加一个向下的压力F，持续作用至h0高度处撤去，使得篮球与地面第二次碰撞后恰好反弹至h高度处，力F的大小随高度y的变化如图（b）所示，求F0的大小。

考向二曲线多过程运动问题（2024•罗湖区校级模拟）如图甲所示，质量为M的轨道静止在光滑水平面上，轨道水平部分的上表面粗糙，竖直半圆形部分的表面光滑，两部分在P点平滑连接，Q为轨道的最高点。质量为m的小物块静置在轨道水平部分上，与水平轨道间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知轨道水平部分的长度L＝4.5m，半圆形部分的半径R＝0.4m，重力加速度大小取g＝10m/s2。（1）若轨道固定，使小物块以某一初速度沿轨道滑动，且恰好可以从Q点飞出，求该情况下，物块滑到P点时的速度大小；（2）若轨道不固定，给轨道施加水平向左的推力F，小物块处在轨道水平部分时，轨道加速度a与F对应关系如图乙所示。（i）求μ和m；（ii）初始时，小物块静置在轨道最左端，给轨道施加水平向左的推力F＝8N，当小物块运动到P点时撤去F，试判断此后小物块是否可以从Q点飞离轨道，若可以，计算小物块从Q点飞离时相对地面的速度大小及方向；若不可以，计算与轨道分离点的位置。

（2024•郑州模拟）如图所示，一根长R＝1.44m不可伸长的轻绳，一端系一小球P，另一端固定于O点。长l＝3m绷紧的水平传送带始终以5m/s恒定的速率沿逆时针方向运行，传送带左侧半径r＝0.5m的竖直光滑圆轨道在D点与水平面平滑连接，现将小球拉至悬线（伸直）与水平位置成θ＝30°角由静止释放，小球到达最低点时与小物块A作弹性碰撞，碰后小物块A向左运动到B点进入圆轨道，绕行一圈后到达E点。已知小球与小物块质量相等均为m＝0.3kg且均视为质点，小物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.25，其他摩擦均忽略不计，重力加速度大小g＝10m/s2，求：（1）小球运动到最低点与小物块碰前的速度大小和对轻质细绳拉力大小；（2）小物块在传送带上运动时，因相互间摩擦产生的热量；（3）小物块通过圆轨道最高点C时对轨道的压力大小。

（2024•清江浦区模拟）如图为某游戏装置的示意图。AB、CD均为四分之一圆弧，E为圆弧DEG的最高点，各圆弧轨道与直轨道相接处均相切。GH与水平夹角为θ＝37°，底端H有一弹簧，A、O1、O2、D、O3、H在同一水平直线上。一质量为0.01kg的小钢球（其直径稍小于圆管内径，可视作质点）从距A点高为h处的O点静止释放，从A点沿切线进入轨道，B处有一装置，小钢球向右能无能量损失的通过，向左则不能通过且小钢球被吸在B点。若小钢球能够运动到H点，则被等速反弹。各圆轨道半径均为R＝0.6m，轨道GH的动摩擦因数μ＝0.5，其余轨道均光滑，小钢球通过各圆弧轨道与直轨道相接处均无能量损失。某次游戏时，小钢球从O点出发恰能第一次通过圆弧的最高点E。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，求：（1）小钢球第一次经过C点时的速度大小vC；（2）小钢球第一次经过圆弧轨道最低点B时受到的支持力大小FB；（3）若改变小钢球的释放高度h，求出小钢球在斜面轨道上运动的总路程s与h的函数关系。

考向三传送带、板块问题（2024•淮安模拟）如图所示，半径为R＝1.8m的四分之一光滑圆弧轨道PQ固定在水平面上，轨道末端与厚度相同的处于静止的木板A和B紧挨着（不粘连）。木板A、B的质量均为M＝1kg，与水平面间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，木板A长LA＝1.5m。一质量为m＝2kg、可视为质点的小物块从P点由静止释放，小物块在以后的运动过程中没有滑离木板B。小物块与木板A间的动摩擦因数μ2＝0.8，与木板B间的动摩擦因数μ3＝0.1，重力加速度g＝10m/s2，求：（1）小物块运动到Q点时对轨道的压力大小；（2）小物块刚滑上木板B时的速度大小；（3）木板B的最小长度。

（2024•魏都区校级三模）如图所示，一轻弹簧原长L＝2m，其一端固定在倾角为θ＝37°的固定斜面AF的底端A处，另一端位于B处，弹簧处于自然伸长状态，斜面AF长x＝3m。在FC间有一上表面与斜面平行且相切的传送带，且FC长x0＝4m，传送带逆时针转动，转动速度为4m/s。传送带上端通过一个光滑直轨道CH与一个半径为r=1645m的光滑圆弧轨道DH相切于H点，且D端切线水平，A、B、C、D、F、H均在同一竖直平面内，且D、C在同一竖直线上。质量为m＝5kg的物块P（可视为质点）从C点由静止释放，最低到达E点（未画出），随后物块P沿轨道被弹回，最高可到达F点。已知物块P与传送带间的动摩擦因数为μ1=（1）求BE间距离x及物块P运动到E点时弹簧的弹性势能Ep；（2）改变物块P的质量，并将传送带转动方向改为顺时针，转动速度大小不变。将物块P推至E点，从静止开始释放，在圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好落于F点，求物块运动到D点的速度vD。

（2024•温州一模）如图所示，处于竖直平面内的轨道，由倾角θ＝37°的足够长直轨道AB、圆心为O1的半圆形轨道BCD、圆心为O2的圆形细圆管轨道DE、倾角α＝45°的直轨道EF、水平直轨道FG组成，各段轨道均光滑且各处平滑连接，B和D为轨道间的相切点，点E、圆心O2处于同一竖直线上，C、F、G处于同一水平面上。在轨道末端G的右侧光滑水平面上，紧靠着质量M＝0.6kg、长度d＝2m的无动力摆渡车，车上表面与直轨道FG平齐。可视为质点、质量m＝0.3kg的滑块从直轨道AB上某处静止释放。己知轨道BCD和DE的半径R＝0.5m。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）若释放点距点B的距离l＝1.5m，求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；（2）若滑块始终不脱离轨道ABCDE，求释放点与C点高度差h的取值范围；（3）若滑块从E点飞出后落在轨道EF上，与轨道碰撞后瞬间沿轨道速度分量保持不变，垂直轨道速度分量减为零，再沿轨道滑至摆渡车上。己知滑块和摆渡车之间的动摩擦因数μ=2①滑块运动至点G的速度大小vG；②滑块离开点E的速度大小vE。

考向四含弹簧类综合问题（2024•浙江一模）如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB、圆心为O的竖直半圆轨道BCD、水平直轨道EF、GH组成。BCD的最高点D与EF的右端点E在同一竖直线上，且D点略高于E点。木板静止在GH上，其上表面与EF相平，右端紧靠竖直边FG，左端固定一竖直弹性挡板。游戏时滑块从A点弹出，经过轨道AB、BCD、EF后滑上木板。已知可视为质点的滑块质量m＝0.3kg，木板质量M＝0.1kg，长度l＝1m，BCD的半径R＝0.4m，弹簧弹性势能的最大值为8J，滑块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与轨道GH间的动摩擦因数为μ2，其余各处均光滑，不考虑弹射过程中及滑块经过轨道连接处时的能量损失，滑块与挡板发生弹性碰撞。（1）若滑块恰好能够滑上轨道EF，求滑到圆心O等高处的C点时，滑块受到的弹力大小FN；（2）若μ1＝0.2，μ2＝0，则在满足滑块始终不脱离木板的条件下，求滑块在木板上的动能最大值Ekm；（3）若μ1＝0，μ2＝0.1，滑块恰好能够滑上轨道EF，求在滑块与挡板刚发生第2次碰撞前，摩擦力对木板做的功W。

（2025•邯郸一模）如图所示，桌面、地面和固定的螺旋形圆管均光滑，轻质弹簧左端固定，自然伸长位置为O′点，弹簧的劲度系数k＝43.52N/m，圆轨道的半径R＝0.5m，圆管的内径比