高考物理试题分项版解析专题20计算题力与运动提升题.doc
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1、1 / 26【2019【2019 最新最新】精选高考物理试题分项版解析专题精选高考物理试题分项版解析专题 2020 计算题力计算题力与运动提升题与运动提升题1 【2017新课标卷】 (12 分)一质量为 8.00104 kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度 1.60105 m 处以7.50103 m/s 的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为 100 m/s 时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为 9.8 m/s2。 (结果保留 2 位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;(2)求飞船从离地面高度
2、600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。【答案】 (1) (1)4.0108J 2.41012J (2)9.7108J(2)飞船在高度 h =600 m 处的机械能为212.0()2100hhEmvmgh由功能原理得0hWEE式中,W 是飞船从高度 600m 处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。由式和题给数据得W=9.7108 J【考点定位】机械能、动能定理【名师点睛】本题主要考查机械能及动能定理,注意零势面的选择及第(2)问中要求的是克服阻力做功。2 【2016江苏卷】 (16 分)如图所示,倾角为 的斜面 A 被固定
3、在2 / 26水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块 B 相连,B 静止在斜面上滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行A、B 的质量均为 m撤去固定 A 的装置后,A、B 均做直线运动不计一切摩擦,重力加速度为 g求:(1)A 固定不动时,A 对 B 支持力的大小 N;(2)A 滑动的位移为 x 时,B 的位移大小 s;(3)A 滑动的位移为 x 时的速度大小 vA【答案】 (1)mgcos (2) (3)2(1 cos) x2sin 32cosAgxv (3)B 的下降高度 sy=xsin根据机械能守恒定律2211 22yABmgsmvmv根据速度的定义得, Ax
4、vt Bsvt则2(1 cos)BAvv解得2sin 32cosAgxv 【考点定位】物体的平衡、机械能守恒定律【方法技巧】第一问为基础题,送分的。第二问有点难度,难在对几何关系的寻找上,B 的实际运动轨迹不是沿斜面,也不是在竖直或水平方向,这样的习惯把 B 的运动正交分解,有的时候分解为水平、竖直方向,也可能要分解到沿斜面和垂直斜面方向,按实际情况选择,第三问难度较大,难在连接体的关联速度的寻找,这类关系的寻找抓住:沿弹力的方向分速度相同。3 【2016上海卷】 (12 分)风洞是研究空气动力学的实验设备。如图,将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度 H=3.2 m 处,杆上套一质量 m=3 k
5、g,可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为 F=15 N,方向水平3 / 26向左。小球以初速度 v0=8 m/s 向右离开杆端,假设小球所受风力不变,取 g=10m/s2。求:(1)小球落地所需时间和离开杆端的水平距离;(2)小球落地时的动能。(3)小球离开杆端后经过多少时间动能为 78 J?【答案】 (1)4.8 m (2)120 J (3)0.24 s(3)小球离开杆后经过时间 t 的水平位移2 01 2sv tat=-由动能定理FsgtmgmvE22 0k21 21-以和 m/s 代入得 125t2-80t+12=0k=78 JE0=8v解得 t1=0.4 s,t2=0.24 s。【
6、考点定位】曲线运动、自由落体运动、匀速运动、动能定理【方法技巧】首先分析出小球的运动情况,竖直方向自由落体运动,水平方向匀减速直线运动,根据运动情况计算小球运动时间和水平位移;通过动能定理计算小球落地动能;通过动能定理和运动学关系计算时间。4 【2016全国新课标卷】 (18 分)如图,一轻弹簧原长为 2R,其一端固定在倾角为 37的固定直轨道 AC 的底端 A 处,另一端位于直轨道上 B 处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于 C 点,AC=7R,A、B、C、D 均在同一竖直平面内。质量为 m 的小物块 P 自 C 点由静止开始下滑,最低到达 E 点(未画出) ,随后 P
7、 沿轨道被弹回,最高点到达 F 点,AF=4R,已知 P 与直轨道间的动摩擦因数,重力加速度大小为 g。 (取)5 6R1=434sin373755 ,cos(1)求 P 第一次运动到 B 点时速度的大小。(2)求 P 运动到点时弹簧的弹性势能。4 / 26(3)改变物块 P 的质量,将 P 推至 E 点,从静止开始释放。已知 P 自圆弧轨道的最高点 D 处水平飞出后,恰好通过 G 点。G 点在 C 点左下方,与 C 点水平相距、竖直相距 R,求 P 运动到 D 点时速度的大小和改变后P 的质量。7 2R【答案】(1);(2);(3);2BvgRp12 5EmgRD355vgR11 3mmP
8、到达 E 点后反弹,从 E 点运动到 F 点的过程中,由动能定理有 Epmgl1sin mgl1cos =0联立式并由题给条件得 x=Rp12 5EmgR(3)设改变后 P 的质量为 m1。D 点与 G 点的水平距离 x1 和竖直距离y1 分别为175sin26xRR155cos66yRRR式中,已应用了过 C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为 的事实。设 P 在 C 点速度的大小为 vC。在 P 由 C 运动到 D 的过程中机械能守恒,有5 / 2622 1111155(cos)2266CDmvmvm gRRP 由 E 点运动到 C 点的过程中,同理,由动能定理有2 p1111(5 )sin
9、m g(5 )cos2CEm g xRxRmv联立式得11 3mm【考点定位】动能定理、平抛运动、弹性势能【名师点睛】本题主要考查了动能定理、平抛运动、弹性势能。此题要求熟练掌握平抛运动、动能定理、弹性势能等规律,包含知识点多、过程多,难度较大;解题时要仔细分析物理过程,挖掘题目的隐含条件,灵活选取物理公式列出方程解答;此题意在考查考生综合分析问题的能力。5【2017新课标卷】(20 分)如图,两个滑块 A 和 B 的质量分别为 mA=1 kg 和 mB=5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为 1=0.5;木板的质量为 m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为 2
10、=0.1。某时刻 A、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为 v0=3 m/s。A、B 相遇时,A 与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小 g=10 m/s2。求(1)B 与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B 开始运动时,两者之间的距离。【答案】(1)1m/s(2)1.9m【解析】(1)滑块 A 和 B 在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。设A、B 和木板所受的摩擦力大小分别为 f1、f2 和 f3,A 和 B 相对于地面的加速度大小分别是 aA 和 aB,木板相对于地面的加速度大小为 a1。6 / 26在物块 B 与木板达到共同速度前有11Afm g21Bf
11、m g32()ABfmmm g由牛顿第二定律得1AAfm a2BBfm a2131fffma设在 t1 时刻,B 与木板达到共同速度,设大小为 v1。由运动学公式有101Bvva t11 1vat联立式,代入已知数据得11 m/sv 对 A 有212Avva t 在 t2 时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为2 11 22 21 2svta t在(t1+t2)时间间隔内,A 相对地面移动的距离为 2 012121()()2AAsv ttattA 和 B 相遇时,A 与木板的速度也恰好相同。因此 A 和 B 开始运动时,7 / 26两者之间的距离为01ABssss联立以上各式,并代入数
12、据得01.9 ms (也可用如图的速度时间图线求解)【考点定位】牛顿运动定律、匀变速直线运动规律【名师点睛】本题主要考查多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况,A、B 相对木板静止的运动时间不相等,应分阶段分析,前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。6 【2017新课标卷】 (20 分)真空中存在电场强度大小为 E1 的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为 v0。在油滴处于位置 A 时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。持续一段时间 t1 后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到 B 点。重力加速度大小为 g。
13、(1)求油滴运动到 B 点时的速度。(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的 t1 和 v0 应满足的条件。已知不存在电场时,油滴以初速度 v0 做竖直上抛运动的最大高度恰好等于 B、A 两点间距离的两倍。【答案】 (1) (2)2012vvgt002 21 11122() 4vvEEgtgt0 15(1)2vtg8 / 26(2)由题意,在 t=0 时刻前有1qEmg油滴从 t=0 到时刻 t1 的位移为2 10 11 11 2sv ta t油滴在从时刻 t1 到时刻 t2=2t1 的时间间隔内的位移为2 21 12 11 2sv ta t由题给条件有2
14、02 (2 )vgh式中 h 是 B、A 两点之间的距离。若 B 点在 A 点之上,依题意有12ssh由式得002 21 11122() 4vvEEgtgt为使,应有21EE00211122()14vv gtgt即当0 130(1)2vtg或0 13(1)2vtg才是可能的:条件式和式分别对应于和两种情形。20v 20v 【考点定位】牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律【名师点睛】本题考查牛顿第二定律及匀变速直线运动的规律。虽然基本知识、规律比较简单,但物体运动的过程比较多,在分析的时候,注意分段研究,对每一个过程,认真分析其受力情况及运动情况,应用相应的物理规律解决,还应注意各过程间的联系。7
15、 【2016全国新课标卷】 (20 分)轻质弹簧原长为 2l,将弹簧竖9 / 26直放置在地面上,在其顶端将一质量为 5m 的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为 l。现将该弹簧水平放置,一端固定在 A点,另一端与物块 P 接触但不连接。AB 是长度为 5l 的水平轨道,B 端与半径为 l 的光滑半圆轨道 BCD 相切,半圆的直径 BD 竖直,如图所示。物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 =0.5。用外力推动物块 P,将弹簧压缩至长度 l,然后放开,P 开始沿轨道运动,重力加速度大小为 g。(1)若 P 的质量为 m,求 P 到达 B 点时速度的大小,以及它离开圆轨道后落回到 AB
16、 上的位置与 B 点间的距离;(2)若 P 能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,求 P 的质量的取值范围。【答案】 (1) (2)2 2l55 32mMm若 P 能沿圆轨道运动到 D 点,其到达 D 点时的向心力不能小于重力,即 P 此时的速度大小 v 应满足2 0mvmgl设 P 滑到 D 点时的速度为 v D,由机械能守恒定律得2211222BDmvmvmgl联立式得2DvglvD 满足式要求,故 P 能运动到 D 点,并从 D 点以速度 vD 水平射出。10 / 26设 P 落回到轨道 AB 所需的时间为 t,由运动学公式得2122lgtP 落回到 AB 上的位置与 B 点之间的距离为 s
17、=vDt联立式得2 2sl(2)为使 P 能滑上圆轨道,它到达 B 点时的速度不能小于零。由式可知5mglMg4l要使 P 仍能沿圆轨道滑回,P 在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点 C。由机械能守恒定律有21 2BMvMgl联立式得55 32mMm【考点定位】能量守恒定律、平抛运动、圆周运动【名师点睛】此题是力学综合题;考查平抛运动、圆周运动以及动能定理的应用;解题时要首先知道平抛运动及圆周运动的处理方法,并分析题目的隐含条件,挖掘“若 P 能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下”这句话包含的物理意义;此题有一定难度,考查考生综合分析问题、解决问题的能力。8 【2015浙江23】如图所示,用一
18、块长的木板在墙和桌面间架设斜面,桌面高 H=0.8m,长。斜面与水平桌面的倾角可在 060间调节后固定。将质量 m=0.2kg 的小物块从斜面顶端静止释放,物块与斜面间的动摩擦因数,物块与桌面间的动摩擦因数,忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。 (重力加速度取;最大静摩擦力等于滑动摩擦力)11.0mL 21.5mL 10.052210m/sg (1)求角增大到多少时,物块能从斜面开始下滑;(用正切值表示)11 / 26(2)当增大到 37时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌面间的动摩擦因数;2(已知 sin37=0.6,cos37=0.8)(3)继续增大角,发现=53时物块落地点与墙面的距离
19、最大,求此最大距离。mx【答案】 (1) (2) (3)tan0.0520.81.9m(3)由动能定理可得2 11sin2fmgLWmv代入数据得1m/sv 21 2Hgt, ,0.4st 1xvt,10.4mx ,121.9mmxxL【考点定位】动能定理,运动学公式【名师点睛】在运用动能定理解题时,一定要弄清楚过程中有哪些力做功,做什么功?特别需要注意重力做功和路径无关,只和始末位置高度有关,摩擦力做功和路径有关,9 【2015重庆8】同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如题 8 图所示的实验装置。图中水平放置的底板上竖直地固定有 M板和 N 板。M 板上部有一半径为的圆弧形的粗糙轨
20、道,P 为最高点,Q为最低点,Q 点处的切线水平,距底板高为.N 板上固定有三个圆环.将质量为的小球从 P 处静止释放,小球运动至 Q 飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距 Q 水平距离为处。不考虑空气阻力,重力加速度为.求:R1 4HmL g12 / 26(1)距 Q 水平距离为的圆环中心到底板的高度;2L(2)小球运动到 Q 点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;(3)摩擦力对小球做的功.【答案】 (1)到底版的高度;(2)速度的大小为,压力的大小,方向竖直向下;(3)摩擦力对小球作功3 4H2gLH2 (1)2LmgHR2 ()4LmgRH【解析】 (1)由平抛运动规律可知,L
21、vt21 2Hgt同理:,12Lvt2 11 2hgt解得:,则距地面高度为4Hh 3 44HHH(3)对 P 点至 Q 点,由动能定理:2102fmgRWmv解得:24fmgLWmgRH【考点定位】平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律。【名师点睛】曲线运动(平抛和圆周)的两大处理方法:一是运动的分解;二是动能定理。10 【2015福建21】如图,质量为 M 的小车静止在光滑的水平面上,小车 AB 段是半径为 R 的四分之一圆弧光滑轨道,BC 段是长为 L 的水平粗糙轨道,两段轨道相切于 B 点,一质量为 m 的滑块在小车上从 A 点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为 g。(1)
22、若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力;(2)若不固定小车,滑块仍从 A 点由静止下滑,然后滑入 BC 轨道,最后从 C 点滑出小车,已知滑块质量,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的 2 倍,滑块与轨道 BC 间的动摩擦因数为13 / 26,求:2Mm 滑块运动过程中,小车的最大速度 vm;滑块从 B 到 C 运动过程中,小车的位移大小 s。【答案】 (1)3mg(2)s=L/3gRvm31(2)若不固定小车,滑块到达 B 点时,小车的速度最大根据动量守恒可得:mMvvm从 A 到 B,根据能量守恒:22 21 21mMvvmmgR联立解得:gRvm31设滑块到 C 处
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- 高考 物理试题 分项版 解析 专题 20 算题 运动 提升
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