武汉市2026届物理四月供题试题评析(14)

【题目14】（15分）

如图所示，在光滑水平面的左端连接着长度L=15 m、倾角θ=37°的传送带，右端与圆心角α=60°、半径R=2 m的光滑圆弧轨道平滑连接。质量m=1 kg的小物块P从圆弧轨道的右上方以初速度v₀=2 m/s水平抛出，恰好沿切线方向进入圆弧轨道。当P滑过圆弧轨道的最低点后与静止在水平面上的质量M=2 kg的小物块Q发生弹性碰撞，碰后Q通过左侧高度不计的光滑弧形轨道冲上传送带。已知传送带以v=5 m/s的速度沿逆时针匀速转动，Q与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，重力加速度大小g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求

（1）P到达圆弧轨道最低点对轨道的压力大小；

（2）P、Q发生弹性碰撞后瞬间Q的速度大小；

（3）Q在传送带上留下的划痕长度。

【试题情境】

属于学习探索问题情境。综合平抛运动、光滑圆弧圆周运动、一维弹性碰撞、倾斜传送带上的多阶段变速运动，把平抛、圆周运动、动量守恒、传送带动力学融为一体，是典型多过程、多对象力学综合探究题。

【核心价值】

智育功能：整合直线运动、曲线运动、碰撞规律、传送带动力学等核心知识，培养学生分阶段拆解复杂物理过程、严谨推理运动状态的能力，养成分步建模、规范分析的科学思维与学习习惯。

【必备知识】

平抛运动规律、机械能守恒、圆周运动向心力、一维弹性碰撞动量与机械能守恒、倾斜传送带摩擦力与变速运动。

【关键能力】

模型建构能力、推理论证能力、数学运算能力。

【学科素养】

物理观念：体现运动与相互作用观、能量观；涵盖平抛曲线运动、圆周运动、碰撞相互作用、摩擦力作用下的变加速运动及机械能、内能的转化规律。

科学思维：将整道复杂大题拆解为平抛入弧、圆弧下滑、弹性碰撞、传送带往复运动多个子过程，逐一建构物理模型，运用守恒规律、动力学规律进行科学推理与定量求解。

【考核目标】

本题考查物理学科核心素养中物理观念的运动与相互作用观念、能量观念；重点考查科学思维中的模型建构、分段分析、科学推理与综合运算能力。要求学生能对平抛、圆弧、弹性碰撞、倾斜传送带多过程逐一建模，熟练运用机械能守恒、动量守恒、牛顿第二定律及运动学公式，求解轨道压力、碰撞速度、传送带相对划痕长度等物理量，解决力学多过程综合问题。

本题【解题思路】参考以下老师的试题详解

王大舟  魏勇  龙世春  罗艳  龚静

特此鸣谢！