高考物理试题分项解析专题18计算题1力与运动.docx

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高考物理试题分项解析专题18计算题1力与运动

专题18计算题

（力与运动）

1.【2014·新课标全国卷Ⅰ】公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。

当前车突然停止后，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下来而不会与前车相碰。

同通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。

当汽车在晴天干燥的沥青路面上以180km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m。

设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的

，若要求安全距离仍未120m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。

2.【2014·山东卷】（18分）研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）t0=0.4s，但饮酒会导致反应时间延长。

在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L=39m。

减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。

取重力加速度的大小g=10m/s2。

求：

减速过程汽车加速度的大小及所用时间；

饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；

（3）减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。

⑩

【考点定位】牛顿第二定律，匀变速直线运动规律，力的合成

3．【2014·四川卷】石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。

用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。

科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。

（1）若”太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站，求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能。

设地球自转角速度为ω，地球半径为R。

（2）当电梯仓停在距地面高度h2=4R的站点时，求仓内质量m2=50kg的人对水平地板的压力大小。

取地面附近重力加速度g=10m/s2，地球自转角速度ω=7.3×10-5rad/s，地球半径R=6.4×103km。

（2）设地球的质量为M，人相对地心的距离为r2，向心加速度为a2，轨道所在处的重力加速度为g2

⑤

4．【2014·北京卷】万有引力定律揭示了天体运动的规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。

（1）用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。

已知地球的质量为M，自转周期为T，引力常量为G。

[将地球看作是半径为R，质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。

设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。

a.若在北极上空h处称量，弹簧秤的读数为F1，求比值F1/F0的表达式（并就

的情形算出具体数值，（计算结果保留两位有效数字）[

b.若在赤道地面处称量，弹簧秤的读数为F2，求比值F2/F0的表达式

（2）设想地球绕太阳公转的半径为r，太阳的半径为RS，[地球的半径为R，三者均减小为现在的1.0%，太阳和地球的密度均匀且不变，仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年将变为多长？

【答案】

（1）

；

（2）不变

【解析】

试题分析：

（1）设物体的质量m。

a．物体处于北极以及北极上方时，万有引力等于重力，

，

5.【2014·新课标全国卷Ⅱ】2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录，取重力加速度的大小g=10m/s2.

（1）忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落到1.5km高度处所需要的时间及其在此处速度的大小

（2）实际上物体在空气中运动时会受到空气阻力，高速运动受阻力大小可近似表示为f=kv2，其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状，横截面积及空气密度有关，已知该运动员在某段时间内高速下落的v—t图象如图所示，着陆过程中，运动员和所携装备的总质量m=100kg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数（结果保留1位有效数字）。

6.（19分）【2014·福建卷】图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的AB段与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切。

点A距水面的高度为H，圆弧轨道BC的半径为R，圆心O恰在水面。

一质量为m的游客（视为质点）可从轨道AB的任意位置滑下，不计空气阻力。

（1）若游客从A点由静止开始滑下，到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点，OD=2R，求游客滑到的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf；

（2）若游客从AB段某处滑下，恰好停在B点，有因为受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道，求P点离水面的高度h。

（提示：

在圆周运动过程中任一点，质点所受的向心力与其速率的关系为

）

7．【2014·安徽卷】（20分）在光滑水平地面上有一凹槽A，中央放一小物块B，物块与左右两边槽壁的距离如图所示，L为1.0m，凹槽与物块的质量均为m，两者之间的动摩擦因数μ为0.05，开始时物块静止，凹槽以v0＝5m/s初速度向右运动，设物块与凹槽槽壁碰撞过程中没有能量损失，且碰撞时间不计。

g取10m/s2。

求：

（1）物块与凹槽相对静止时的共同速度；

（2）从凹槽开始运动到两者相对静止物块与右侧槽壁碰撞的次数；

（3）从凹槽开始运动到两者刚相对静止所经历的时间及该时间内凹槽运动的位移大小。

凹槽的v-t图象所包围的阴影部分面积即为凹槽的位移大小s2，（等腰三角形面积共13份，第一份面积为0.5L，

8．【2014·江苏卷】（16分）如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为v0。

小工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动摩擦因数为μ，乙的宽度足够大，重力加速度为g。

（1）若乙的速度为v0，求工件在乙上侧向（垂直于乙的运动方向）滑过的距离s；

（2）若乙的速度为2v0，求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v；

（3）保持乙的速度2v0不变，当工件在乙上刚停止滑动时，下一只工件恰好传到乙上，如此反复。

若每个工件的质量均为m，除工件与传送带之间摩擦外，其他能量损耗均不计，求驱动乙的电动机的平均输出功率

。

即物块相对传送带在沿传送带方向和垂直传送带方向分别做相同的匀减速直线运动，根据匀变速直线运动规律可知，当垂直传送带方向的速度减为零时，物块相对传送带在x方向上的位移即侧向滑过的距离为：

s＝