高考模拟题物理分项版汇编专题专题20 力学计算题Word文件下载.docx
《高考模拟题物理分项版汇编专题专题20 力学计算题Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考模拟题物理分项版汇编专题专题20 力学计算题Word文件下载.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
=ma
解得()
点睛:
本题考查力的平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律。
解答第
(1)时,要先受力分析,建立竖直方向和水平方向的直角坐标系,再根据力的平衡条件列式求解;
解答第
(2)时,根据初、末状态的特点和运动过程,应用机械能守恒定律求解,要注意利用几何关系求出小球上升的高度与物块下降的高度;
解答第(3)时,要注意运动过程分析,弄清小球加速度和物块加速度之间的关系,因小球下落过程做的是圆周运动,当小球运动到最低点时速度刚好为零,所以小球沿AC方向的加速度(切向加速度)与物块竖直向下加速度大小相等。
2.如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下.经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上.忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小.
【答案】
3.2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。
某滑道示意图如下,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高h=10m,C是半径R=20m圆弧的最低点,质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度a=4.5m/s2,到达B点时速度vB=30m/s。
取重力加速度g=10m/s2。
(1)求长直助滑道AB的长度L;
(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量的I大小;
(3)若不计BC段的阻力,画出运动员经过C点时的受力图,并求其所受支持力FN的大小。
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(北京卷)
【答案】
(1)
(2)(3)3900N
【解析】
(1)已知AB段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即
可解得:
(2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以
(3)小球在最低点的受力如图所示
本题考查了动能定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小。
4.汽车A在水平冰雪路面上行驶,驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B。
两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5m,A车向前滑动了2.0m,已知A和B的质量分别为kg和kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小.求
(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小;
(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。
【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理(全国II卷)
【答案】
(1)
(2)
(2)设A车的质量为mA,碰后加速度大小为aA。
根据牛顿第二定律有
④
设碰撞后瞬间A车速度的大小为,碰撞后滑行的距离为。
由运动学公式有
⑤
设碰撞后瞬间A车速度的大小为,两车在碰撞过程中动量守恒,有
⑥
联立③④⑤⑥式并利用题给数据得
故本题答案是:
(1)
(2)
灵活运用运动学公式及碰撞时动量守恒来解题。
5.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程,假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6×
103m时才能达到起飞所要求的速度v=80m/s,已知飞机质量m=7.0×
104kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度取,求飞机滑跑过程中
(1)加速度a的大小;
(2)牵引力的平均功率P。
【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题(天津卷)
【答案】
(1)a=2m/s2
(2)P=8.4×
106W
【点睛】考查牛顿第二定律,匀变速直线运动,功率的求解,加速度是连接力和运动的桥梁,本题较易,注意在使用公式求解功率时,如果v对应的是瞬时速度,则求解出来的为瞬时功率,如果v为平均速度,则求解出来的为平均功率.
6.如图,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切。
BC为圆弧轨道的直径。
O为圆心,OA和OB之间的夹角为α,sinα=,一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道;
在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用,已知小球在C点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零。
重力加速度大小为g。
求:
(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;
(2)小球到达A点时动量的大小;
(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间。
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国III卷)
【答案】
(1)
(2)(3)
【解析】试题分析本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点,意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力。
(2)设小球到达A点的速度大小为,作,交PA于D点,由几何关系得
⑥
⑦
由动能定理有
⑧
由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得,小球在A点的动量大小为
⑨
(3)小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动,加速度大小为g。
设小球在竖直方向的初速度为,从C点落至水平轨道上所用时间为t。
⑩
由⑤⑦⑩式和题给数据得
点睛小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型,此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合,经典创新。
7.一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。
爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量,求
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;
(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(新课标I卷)
【答案】
(1);
(2)
(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为,由机械能守恒定律有
火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间其速度分别为和。
由题给条件和动量守恒定律有
⑤
由⑥式知,烟花弹两部分的速度方向相反,向上运动部分做竖直上抛运动。
设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为,由机械能守恒定律有
⑦
联立④⑤⑥⑦式得,烟花弹上部分距地面的最大高度为
⑧
1.长为1.5m的长木板B静止放在水平冰面上,小物块A以某一初速度从木板B的左端冲上长木板B,直到A、B的速度达到相同,此时A、B的速度为0.4m/s,然后A、B又一起在水平冰面上滑行了8.0cm.若小物块A可视为质点,它与长木板B的质量相同,A、B间的动摩擦因数μ1=0.25.求:
(取g=10m/s2)
(1)木板与冰面的动摩擦因数.
(2)小物块相对长木板滑行的距离;
(3)为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块滑上长木板时的初速度应满足什么条件?
【来源】【全国百强校】四川省南充高级中学2018届高三考前模拟考试理综物理试题
(1)A、B一起运动时,受冰面对它的滑动摩擦力,做匀减速运动,加速度,
且;
解得木板与冰面的动摩擦因数,
(3)小物块A的初速度越大,它在长木板B上滑动的距离越大,当滑动距离达到木板B的最右端时,两者的速度相等(设为v’),这种情况下A的初速度为保证不从木板上滑落的最大初速度,设为v0.
有,
,
由上三式解得,为了保证小物块不从木板的右端滑落,小物块冲上长木板的初速度不大于最大初速度
.
此题是牛顿第二定律的综合应用问题;
解决本题的关键是理清木块和木板的运动情况,搞清物理过程,挖掘隐含条件,关注临界条件,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
2.如图是工厂流水生产线包装线示意图,质量均为m=2.5kg、长度均为l=0.36m的产品在光滑水平工作台AB上紧靠在一起排列成直线(不粘连),以v0=0.6m/s的速度向水平传送带运动,设当每个产品有一半长度滑上传送带时,该产品即刻受到恒定摩擦力Ff=μmg而做匀加速运动,当产品与传送带间没有相对滑动时,相邻产品首尾间距离保持2l(如图)被依次送入自动包装机C进行包装。
观察到前一个产品速度达到传送带速度时,下一个产品刚好有一半滑上传送带而开始做匀加速运动。
取g=10m/s2。
试求:
(1)传送带的运行速度v;
(2)产品与传送带间的动摩擦因数μ:
(3)满载工作时与空载时相比,传送带驱动电动机增加的功率∆P;
(4)为提高工作效率,工作人员把传送带速度调成v'
=2.4m/s,已知产品送入自动包装机前已匀速运动,求第(3)问中的∆P′?
第(3)问中在相当长时间内的等效∆P′′?
【来源】【全国百强校】江西师范大学附属中学2018届高三最后一卷理科综合物理试题
【答案】
(1)1.8m/s
(2)μ=0.2(3)9W(4)18W
解法二:
产品滑上传送带后做初速度为v0的匀加速运动,设加速时间为t'
,则从前一个产品加速开始,到下一个产品达到传送带速皮所用时间为2t'
。
对前一个产品
对下一个产品
且x1-x2=3l
解得t'
=0.6s
由速度公式得v=v0+at'
由牛顿第二定律可知Ff=ma
联立代入Ff=μmg
解得μ=0.2
【点睛】关键是明确滑块在传送带的受力情况和运动情况,结合牛顿第二定律和运动学公式列式求解。
3.如图所示,质量为的滑道静止在光滑的水平面上,滑道的AB都分是半径为的四分之一圆弧,圆弧底部与滑道水平部分相切,滑道水平部分右端固定一个轻弹簧。
滑道CD部分粗糙,长为,动摩擦因数,其他部分均光滑。
现让质量为的物块(可视为质点)自A点由静止释放,取,求:
(1)物块到达最低点时的速度大小;
(2)在整个运动过程中,弹簧具有的最大弹性势能;
(3)物块最终停止的位置。
【来源】【全国百强校】河北省衡水中学2018届高三自主复习作业箭在弦上物理试题
(一)
【答案】
(1)
(2)(3)最终停在D点
【解析】【分析】物体1从释放到与物体2相碰前的过程中,系统中只有重力做功,系统的机械能守恒,根据机械能守恒和动量守恒列式,可求出物体1、2碰撞前两个物体的速度;
物体1、2碰撞过程,根据动量守恒列式求出碰后的共同速度.碰后,物体1、2向右运动,滑道向左运动,弹簧第一次压缩最短时,根据系统的动量守恒得知,物体1、2和滑道速度为零,此时弹性势能最大;
根据能量守恒定律求解在整个运动过程中,弹簧具有的最大弹性势能;
根据系统的能量守恒列式,即可求出物体1、2相对滑道CD部分运动的路程s,从而确定出物体1、2最终停在何处;