高考物理力学应用题专题训练100题（含答案）.pdf

高考物理力学应用题专题训练100题（含答案）1.滑板运动，越来越受到年轻人追捧，如图所示，滑板轨道AOE光滑，水平轨道与半径R=L8m四分之一竖直圆弧轨道一个质量为M=48.0kg的运动员（可视为质点）以初速度如冲上静止在A 点质量z=2.0kg的 滑 板（可视为质点），设运动员蹬上滑板后立即与滑板一起共同沿着轨道运动若不计空气阻力，重力加速度 g 取 值 10m/s2（计算结果均保留三位有效数字）求：（1）运动员至少以多大的水平速度冲上滑板才能达到E 点；（2）以第一问速度vo冲滑板，滑过圆弧形轨道点时对轨道的压力；（3）若 A 点左侧为=0.3的水泥地面，则滑回后运动员与滑板停在距A 点多远的距离答案】（1）6.25m/s；（2）1.50 xl03N,方向竖直向下；（3）x=6m【解析】【详解】（1）以运动员和滑板为一个系统，运动员以D O冲上滑板的过程，系统水平方向总动量守恒，有MVQ=(M +?)V若运动员与滑板恰好运动到E 点，以 水 平 窗 为 零 势 面，由机械能守定律得解得v=6.00m/svo=6.25m/s运动员的水平速度至少要达到6.25m/s才能到达七点2）以 第（1）题速度vo冲上滑板，由牛顿第二定律得/、(m+M v2FN-(m +M)g=-K解得Fw=1.50 xl03N由牛顿三定律可知其对轨道的压力大小也等于L 5 0 X 1 0 3 N,方向竖直向下。

3)由于A D E 光滑，有机械能守恒可知运动员回到A点速度大小仍为尸6.0 0 m/s,滑过 A点后至停下过程由动能定理得-/(m +M)g x =0-(/M +M)v2解得x=6m2.如图所示，倾角为3 0的光滑固定斜面，物块B停靠于固定在斜面底端的挡板上劲度系数为左的轻弹簧一端与物块B相连，另一端与质量为根的物块A相连接细绳的一端系在A上，另一端跨过光滑定滑轮系-个不计质量的小挂钩，小挂钩不挂物体时，A处于静止状态，细绳与斜面平行在小挂钩上轻轻挂上一个质量也为机的物块C后，A沿斜面向上运动，当 A的速度最大时B恰好离开挡板斜面足够长，运动过程中C始终未接触地面，已知当地重力加速度为g求：(1)小挂钩不挂物体，A处于静止状态时，弹簧的压缩量；(2)B的质量;(3)物块A的最大速度V m答案】(1)黑；m-(3)g 2 kV 2 k【解析】【详解】(1)弹物块处于静止状态时，对 A进行受力分析，此时弹簧的弹力为T、=m g s i n 3 0 由胡克定律Tt=kN、联立解得，弹簧的形变量.m gA x =2 k(2)A的速度最大时B恰好离开挡板，可知此时A的加速度为零，则 C此时的加速度也为零，故选ABC整体为研究对象mBg sin 30+mg sin 30=mg解得mB=m（3）对 A 进行受力分析，此时弹力的大小为T2=mg mg sin 30=g mg由弹簧的对称性，故此时的形变量AX2 二自全程对A 物块，由动能定理-2-mv 0=mg sin 30-（Ax】+Ax2）+mg（A%+Ax2）解得3.如图所示，一游戏装置由安装在水平台面上的高度丸可调的斜轨道A3、竖直圆轨道（在最低点E 分别与水平轨道AE和 EG相连）、细圆管道（H/和为两段四分之一圆弧）和与/相切的水平直轨道JK 组成。

可认为所有轨道均处在同一竖直平面内，连接处均平滑已知，滑块质量为根=30g且可视为质点，竖直圆轨道半径为r=0.4 5 m,小圆弧管道小和大圆弧管道的半径之比为1:4,4=i.5m 不变，4=0.5 m,滑块与AB、EG及 JK 间摩擦因数均为=5,其他轨道均光滑，不计空气阻力，忽略管道内外半径差异现调节/z=2 m,滑块从8 点由静止释放后，贴着轨道恰好能滑上水平直轨道J K,求（1）大圆弧管道的半径R；（2）滑块经过竖直圆轨道与圆心O 等高的P 点时对轨道的压力耳与运动到圆弧管道最低点H 时对轨道的压力F?大小之比；（3）若在水平轨道JK 水上某一位置固定一弹性挡板，当滑块与之发生弹性碰撞后能以原速率返回，若第一次返回时滑块不脱轨就算游戏闯关成功调节斜轨道的高度为/?=3 m,仍让滑块从8 点由静止滑下，问弹性挡板与1/的间距工满足什么条件时游戏能闯关成功解析】【详解】(1)物块从8 点开始下滑，恰能达到水平直轨道J K,则由能量关系mgh=jLimgl+jnmgL2+mgR+；R)解得7?=O.8m(2)运动到尸点时mgh=jumgl+mgr+；mVp次耳=mr解得vp=4m/s16F；=-N15运动到H 点时1 2mgh=jumg(j+L2)+mvH VHFx-mg=m-r-R4解得F2=3.3N则月 _3299(3)要想让物块与挡板碰后不脱离圆轨道，当工最小时对应于物块恰能到达与圆轨道圆心O 等高的位置，则由能量关系mgh=mg(Li+2L2+2%)+mgr解得Lm加=1.3m当 最大时对应于物块恰能到达与圆轨道最高点的位置，此时mg=根正r则由能量关系1 2mgh=(4+2L2+2Lniax)+mg2r+-mvF解得乙 加”=0.625m则弹性挡板与J 的间距L 满足L1.3m才能闯关成功。

4.如图，冬奥会上运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动现运动员以一定的初速度投掷出冰壶，冰壶能自由滑行28.9m远已知冰壶的质量为19kg,在未摩擦冰面的情况下，冰壶和冰面的动摩擦因素为0.0 2,摩擦后动摩擦因素变为原来的9 0%,不计空气阻力，不考虑冰壶的旋转1）冰壶被掷出时的初速度大小？（2）相同的初速下，在冰壶自由滑行一定距离后，队友开始在其滑行前方一直摩擦冰面，最终使得冰壶多滑行了 2.1m则冰壶自由滑行的距离有多远？【答案】（1）3.4m/s；（2）10m【解析】【详解】（1）冰壶自由滑行时，初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律有-jLimg=max设冰壶被掷出时的初速度为%,根据运动学公式有0-VQ=2%x联立代入数据解得%=3.4 m/s（2）在摩擦冰面时，根据牛顿第二定律有-90/o jumg=ma2设自由滑行的距离为4,摩擦冰面时的滑行距离为巧，自由滑行结束时的速度为匕,根据运动学公式有vi vo=2%为,0 V：=2a9x2又有x+2.1=玉 +彳2联立代入数据解得尤 =10m5.冰壶运动是在水平冰面上进行的冬奥比赛项目，运动场地示意图如图所示，在一次比赛中，运动员推着冰壶甲出发，在投掷线上的A 处放手，让冰壶以一定的速度%沿虚线滑出，冰壶沿虚线路径运动了%=28.9m,停在营垒内虚线上8 处，己知冰壶与冰面间的动摩擦因数恒为=0.02,重力加速度大小g=10m/s2o（1）求的大小？（2）运动员在投掷线上的A 处以初速度为沿虚线推出另一个冰壶乙，与冰壶甲发生瞬时正碰，碰后冰壶乙立即停住，冰壶甲沿虚线运动6s停下，求的大小。

结果可用x0=28.9m-根式表示）投掷线营垒【答案】（1）3.4m/s；(2)V13m/s【解析】【详解】C 1）从 A 到 B 由动能定理1 2-fimgxo=O-m v-解得v o=3.4 m/s(2)冰壶甲碰后，由动量定理-ju m gt=0-m vx因冰壶质量相等，两冰壶碰撞时m v =0+m vt即碰后交换速度，则冰壶乙与甲碰前速度为也=叼，则对冰壶乙由动能定理-p m gx0解得%=/1 3 m/s6.如图所示，倾角为3 7的光滑斜面固定在水平面上，质量分别为外=1 0k g、%=5 k g的两个小物块通过一根质量不计的细绳连接，绳子跨过固定在斜面顶端的定滑轮，斜面底端有一电动机以额定功率通过与斜面平行的轻绳拉动物块B沿斜面向下从静止开始做加速运动斜面足够长，物块A始终竖直向上运动，已知物块A、B运动的最大速度为4=1 0m/s,重力加速度g =l O m/s z,不计绳子与滑轮之间的摩擦力1)求电动机的额定功率尸；(2)若电动机拉动物块B,使物块A、B一起以加速度a =2m/s 2运动，求A、B能维持匀变速运动的时间以 7电动机【答案】(1)7 00W；(2)3.5 s【解析】【详解】(1)设速度最大时发动机牵引力为G，此时物块A、B间的绳子拉力为将，当速度最大时，A、B的加速度均为零。

对物块A受力分析有Fr-mAg=0对物块B受力分析有+mBg sin 37 一4=0电动机功率p=牛 斗联立解得P=700W(2)设维持匀变速度直线运动的时间为人最大速度为%ax，此时牵引力为璃,A、B 两物块之间绳子拉力为斗P=%ax+mBg sin 37-耳=mBaF T-mAg=mAa联立解得t=3.5s7.一列简谐横波沿x 轴传播，在 x=O.lm和 =0.6m处的两个质点“、N 的振动图象如图所示i)若简谐横波沿x 轴正方向传播，且该波的波长大于0.5 m,求这列波的波速；(i i)若简谐横波沿x 轴负方向传播，且该波的波长小于0.5 m,求这列波的波长1?【答案】(i)-m/s；(ii)-m(n=l,2,3,L)6 4n+l【解析】【详解】(i)从 y T 图象可知，周期为T=4 s,由于M、N 的距离为0.5 m,且该波的波长大于 0.5 m,所以波从M 传到N 的传播时间小于质点的振动周期由图象可知，波从M传到N 的传播时间为At=3s波速为v=6m/S(i i)从 图 象 可 知，周期为T=4 s,由于M、N 的距离为0.5 m,且该波的波长小于 0.5 m,所以波从M 传到N 的传播时间大于质点的振动周期。

由图象可知，波从N传到 的传播时间为A/=(4+l)s(=l,2,3,L)波速为Ax 0.5m1v=-=-=-m/s(w=1,2,3,L)A?(4 +l)s 8+2波长为1 2A=vT=-m/s x 4s=-m(n=l,2,3,L)8.坐标原点处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿龙轴正方向传播仁0 时，波源开始振动，U 3s时，波刚好传到x=6m处，波形图如图所示，其中A、P 为介质中的两个质点，质点A 的平衡位置在x=5.5m处，质点P 在 f=3s时的位移是 1m1)在 Z=3s时刻之后，质点A 将在哪些时刻速度为零？(2)直接画出波源的振动图象，注意标出必要的参量数值；(3)在波形图上直接标出质点尸的平衡位置的数值解 析】【详 解】(1)由波形图可知k=4m速度为x 6,v=m/s=2m/st 3波的周期为1=2sv在 U 3s时，质点A 正向上运动，x=5m处恰好处于波峰，设此波峰经加时间传到A点，可得每当质点A 处于波峰或波谷时，其速度为零，故所求时刻为TtG=(n-+0.25)s=n+0.25)s故在仁3s时刻之后，质点A 速度为零的时刻有3.25s,4.25s,5.25s等。

2)x=6m处的质点起振方向向上，故波源的起振方向向上，振幅为2 m,周期为2 s,故波源的振动图象如图所示(3)波源的振动方程为27ry=Asin Z(m)=2 sin R(m)当竺=lm 时，解得1A=S1 6波传播的距离为1X j=Wi=-m即质点尸的平衡位置在;m 处，如图所示9-如图所示,倾斜轨道的相段光滑、B C 段粗糙，:圆 弧（半径C竖直）轨 道 8光滑，整个轨道固定在同一竖直平面内，倾斜轨道和圆弧轨道通过一小段长度不计的光滑弧形轨道相连，已知A 8 长 4=3 m,B C 长 4=1 3.7 5 m,倾斜轨道的倾角a =3 7,圆弧轨道的半径R =0.8 m,为圆弧轨道的圆心小物体P和均可视为质点）的质量均为加=Q 8 k g,小物体静止在B点，将小物体尸从A点由静止开始释放，尸运动到B点时与发生弹性碰撞，且碰撞时间极短若尸、Q与轨道BC间的动摩擦因数均为=0.8,取重力加速度大小g =l O m/s?,s i n 3 7 =0.6,c o s 3 7 =0.8,1 。