高考物理模拟题分类训练(02期)专题14力学计算大题(教师版含解析).docx
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1、专题14 力学计算大题1(2021届福建省厦门外国语高三质检)航天飞机着陆时速度很大,常用阻力伞使它减速阻力伞也叫减速伞,可有效减少飞机着陆时滑行的距离。航天飞机在平直的跑道上降落时,若不考虑空气阻力与速度的关系,其减速过程可以简化为两个匀减速直线运动。在某次降落过程中,航天飞机以水平速度v0=100m/s着陆后,立即打开阻力伞减速,以大小为a1的加速度做匀减速运动,经时间t1=15s后阻力伞脱离,航天飞机再以大小为a2的加速度做匀减速直线运动直至停止,其着陆到停止的速度一时间图线简化后如图所示。已知飞机滑行的总距离为x=1450m,g=10m/s2,求:(1)阻力伞脱离以后航天飞机的加速度a
2、2的大小。(2)使用减速伞使航天飞机的滑行距离减小了多少米?【答案】(1);(2) 【解析】(1)设飞机阻力伞逃脱时速度为,由图像可知,脱离后继续运动学公式解得阻力伞脱离后,由加速度定义解得(2)设没有阻力伞飞机停下来的位移为,由运动学公式解得使用阻力伞使飞机的滑行距离减小解得2(2021届福建省厦门外国语高三质检)半径R=0.8m的光滑圆弧轨道与水平放置的传送带左边缘相切,传送带长为L=4.5m,它顺时针转动的速度v=3m/s,质量为m2=3kg的小球被长为l=lm的轻质细线悬挂在O点,球的左边缘恰与传送带右端B对齐;细线所能承受的最大拉力为F=42N,质量为m1=lkg的物块自光滑圆弧的顶
3、端以初速度v0=3m/s的速度开始下滑,运动至B点与质量为m2的球发生正碰,在极短的时间内反弹,细绳恰好被拉断。已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为=0.1,取重力加速度g=10m/s2。求(1)碰撞前瞬间,物块的速度是多大?(2)碰撞后瞬间,物块的速度是多大?(3)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少?【答案】(1)4m/s;(2)2m/s;(3)13.5J【解析】(1)设滑块m1滑至传送带后,与小球碰撞前一直做匀减速运动,设与小球碰前滑块的速率为v1,则从开始下滑至与小球碰前,根据动能定理 (2)设球碰后小球的速率为v2,对小球得滑块与小球碰撞,设碰后物块速度大小
4、为,由动量守恒定律解得(3)滑块由释放到A点,根据动能定理可得设滑块与小球碰撞前的运动时间为t1,则则在这过程中,传送带运行距离为滑块与传送带的相对位移为解得假设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最长时间为t2,则根据动量定理解得滑块向左运动最大位移xmL,所以滑块最终从传送带的右端离开传送带,再考虑到滑块与小球碰后的速度,说明滑块与小球碰后在传送带上先向左减速到速度为零,再向右作加速直线运动,这两个过程位移等大,加速度等大,所以运动时间相同,则碰后滑块在传送带上的总时间为2t2,传送带与滑块间的相对路程等于传送带的对地位移因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是3(2021届广东省东
5、莞市光明中学高三模拟)如图所示,一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中,小物块恰好静止。重力加速度取g,sin0.6,cos0.8。求: (1)水平向右电场的电场强度的大小;(2)若将电场强度减小为原来的,小物块的加速度是多大;(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能。【答案】(1)(2)0.3g(3)0.3mgL【解析】(1)小物块静止在斜面上,受重力、电场力和斜面支持力(如图所示),则由可得(2)若电场强度减小为原来的,则可得a0.3g(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时,重力做正功,电场力做负功,由动能定理得 可得Ek0.3
6、mgL4(2021届广东省东莞市光明中学高三模拟)如图所示,一条轨道固定在竖直平面内,粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde是以O为圆心,R为半径的一小段圆弧,可视为质点的物块A和B紧靠在一起,中间夹有少量炸药,静止于b处,A的质量是B的3倍某时刻炸药爆炸,两物块突然分离,分别向左、右沿轨道运动B到d点时速度沿水平方向,此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的3/4,A与ab段的动摩擦因数为,重力加速度g,求:(1)物块B在d点的速度大小;(2)物块A滑行的距离s【答案】(1);(2);【解析】(1)设物块A和B的质量分别为和B在d处的合力为F,依题意 由牛顿第二定律得 (2)设A、B分开时
7、的速度分别为v1、v2,系统动量守恒 B由位置b运动到d的过程中,机械能守恒 A在滑行过程中,由动能定理 联立,得 5(2021届广东省东莞市光明中学高三模拟)如图所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,上表面粗糙,在其左端有一光滑的四分之一圆弧槽C,与长木板接触但不相连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B、C静止在水平面上现有滑块A以初速度从右端滑上B,一段时间后,以滑离B,并恰好能到达C的最高点A、B、C的质量均为求:(1)A刚滑离木板B时,木板B的速度;(2)A与B的上表面间的动摩擦因数;(3)圆弧槽C的半径R;(4)从开始滑上B到最后滑离C的过程中A损失的机械能【答案】(1) vB;(
8、2)(3)(4)【解析】(1)对A在木板B上的滑动过程,取A、B、C为一个系统,根据动量守恒定律有:mv0m2mvB解得vB(2)对A在木板B上的滑动过程,A、B、C系统减少的动能全部转化为系统产生的热量解得(3)对A滑上C直到最高点的作用过程,A、C系统水平方向上动量守恒,则有:mvB2mvA、C系统机械能守恒:解得 (4)对A滑上C直到离开C的作用过程,A、C系统水平方向上动量守恒A、C系统初、末状态机械能守恒,解得vA.所以从开始滑上B到最后滑离C的过程中A损失的机械能为:6(2021届广东省佛山市高三质检)如图示,用一轻弹簧将物块Q和地面相连,处于静止状态。物块P从Q的正上方h处由静止
9、释放,P、Q相碰(时间很短)后立即以相同的速度向下压缩弹簧(P、Q不粘连)。P的质量为m,Q的质量为m(=1,2,3,),弹簧的劲度系数为k,弹簧的形变量为x时,弹性势能。空气阻力不计,PQ运动过程中弹簧始终未超过弹性限度。求:(1)P自h高处落下与Q碰撞后瞬间的共同速度v共,此过程中损失的机械能;(2)若取m=0.10kg,h=0.80m,k=75N/m,重力加速度g=10m/s2,则当取何值时P与Q碰撞后始终以共同的速度运动?【答案】(1),;(2)4【解析】(1) P自h高处落下与Q碰撞前,由动能定理可得P与Q碰撞后,由动量守恒得由能量守恒可得联立解得,(2)由题意可知,要使二者始终共速
10、运动,则需满足在弹簧恢复原长时二者速度刚好为零。在Q压缩弹簧时有从二者碰撞后共速到弹簧恢复原长二者速度刚好为零,由能量守恒可得因为为正整数,则联立解得7(2021届广东省梅州市兴宁市一中高三模拟)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试,并取得成功航母上的舰载机采用滑跃式起飞,故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成,如图1所示为了便于研究舰载机的起飞过程,假设上翘甲板是与水平甲板相切的一段圆弧,示意如图2,长,水平投影,图中点切线方向与水平方向的夹角()若舰载机从点由静止开始做匀加速直线运动,经到达点进入已知飞行员的质量,求(1)舰载机水平运动的过程中,飞行员受到的水平力所做功
11、;(2)舰载机刚进入时,飞行员受到竖直向上的压力多大【答案】(1);(2)【解析】(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动,设其刚进入上翘甲板时的速度为,则有 根据动能定理,有 联立式,代入数据,得 (2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为,根据几何关系,有 由牛顿第二定律,有 联立式,代入数据,得 8(2021届广东省梅州市兴宁市一中高三模拟)如图,木板A静止在光滑水平面上,其左端与固定台阶相距x与滑块B(可视为质点)相连的细线一端固定在O点水平拉直细线并给B一个竖直向下的初速度,当B到达最低点时,细线恰好被拉断,B从A右端的上表面水平滑入A与台阶碰撞无机械能损失,不计空气阻力已知A的质量为2m,B
12、的质量为m,A、B之间动摩擦因数为;细线长为L、能承受的最大拉力为B重力的5倍;A足够长,B不会从A表面滑出;重力加速度为g(1)求B的初速度大小v0和细线被拉断瞬间B的速度大小v1(2)A与台阶只发生一次碰撞,求x满足的条件(3)x在满足(2)条件下,讨论A与台阶碰撞前瞬间的速度与x关系【答案】(1) , (2)(3)(i);(ii);【解析】(1)滑块B从释放到最低点,其机械能守恒,有 ,在最低点,由牛顿第二定律有: ,联立解得: , (2)设A与台阶碰撞前瞬间,A、B的速度分别为vA和vB,取向左为正方向,由动量守恒定律有 ,若A与台阶只碰撞一次,碰撞后必须满足: ,对A应用动能定理有:
13、 ,解得: (3)设x=x0时,A左端到台阶板前瞬间,A、B恰好达到共同速度vAB,由动量守恒有 ,对A应用动能定理有: ,解得: ,(i)当xx0即 时,AB共速后A与挡板碰撞,可得A与台阶碰撞前瞬间的速度: (ii)当 ,即 时,AB共速前A就与台阶碰撞,对A应用动能定理有: ,A与台阶碰撞前瞬间的速度: 9(2021届广东省新高考八省大联考高三模拟)如图所示,B物体静止在光滑的水平面上,若A以初速度v0与B发生弹性碰撞,碰后A的速度为v(v0和v为均未知量);若A、B的碰撞是完全非弹性碰撞,碰后A的速度为2v;求:A、B的质量比。【答案】【解析】A、B发生弹性碰撞,根据动量守恒和动能守恒
14、有若A、B的碰撞是完全非弹性碰撞,根据动量守恒有联立上述三式可解得10(2021届海南省海南中学高三模拟)如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,M=2m,A、B间动摩擦因数为,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最终A没有滑离B。重力加速度为g,求:(1)A、B最后的速度大小和方向;(2)平板车B的最小长度L。【答案】(1),方向向右;(1)【解析】(1)对A、B系统由动量守恒定律得解得方向水平向右。(2)当A运动到B的最左端时达到共同速度v,由能量守恒得解得11(2021届河北省衡水市第一中学高三模拟)在光滑
15、的水平面上静置一长木板,木板左端固定有一挡板,总质量,木板上的右端静止放置质量的物块,物块左端固定有长度可忽略的轻质弹簧,物块与木板之间的动摩擦因数。现有质量的子弹从右侧水平打进物块中,物块受到的瞬时冲量为19.8,物块镶嵌着子弹一起向左运动,撞击木板左端挡板后最终未从木板上滑落。取重力加速度。求:(1)木板的最小长度;(2)木板为最小长度时,弹簧的最大弹性势能。【答案】(1)1.25m;(2)5J【解析】(1)设物块被子弹打击后的速度为,由动量定理得设木板最小长度为L,则从子弹打进物块到最终停在木板最右端时的过程中,设最后的速度为,对全过程,由动量守恒定律得由能量守恒定律得由解得(2)设弹簧
16、最大弹性势能为,由题意可知,当物块碰到左侧挡板且达到共同速度的瞬间,弹簧弹性势能达到最大。由动量守恒定律和能量守恒定律可得解得12(2021届河北省衡水中学高三四调)如图所示,一颗质量为m的子弹以一定的水平速度射入静止在水平地面上的质量为M的木块中,具有共同速度后,一起向前滑行一段距离x后静止。已知子弹的质量,子弹射入木块的深度。取。认为子弹射入木块的过程中,时间很短,子弹与木块间的相互作用力为恒力,且此恒力远大于地面施加给木块的摩擦力,因此一般认为子弹射入木块过程中,子弹和木块组成的系统动量守恒。(1)求木块与水平地面间的动摩擦因数;(2)求子弹射入木块过程所经历的时间t。【答案】(1)0.
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