上海高考理综物理力学大题综合训练50题含答案解析

上海高考理综物理力学大题综合训练50题含答案 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、解答题 1．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ间距，其电阻不计， 两导轨及其构成的平面均与水平面成 30º角。杆 1、杆 2 是两根用细线连接的金属杆，分别垂 直导轨放置，每杆两端都与导轨始终接触良好，其质量分别为 m1=0.1kg 和 m2=0.2kg，两杆 的总电阻R=3Ω，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度 B=1T 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在 t=0 时刻将细线烧断，保持F不变，重力加速度 g=10m/s2，求： （1）细线烧断瞬间，杆 1的加速度 a1的大小； （2）细线烧断后，两杆最大速度 v1、v2的大小； （3）两杆刚达到最大速度时，杆 1 上滑了 0.8 米，则从 t=0 时刻起到此刻用了多长时间？ （4）在（3）题情景中，电路产生的焦耳热。 2．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，一质量为50kg的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。减速过程中汽车速度v与位移s的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度取g=10m/s2。求： （1）减速过程汽车加速度的大小； （2）饮酒志愿者的反应时间； （3）减速过程中，汽车对志愿者作用力与志愿者重力大小的比值； 3．如图所示，质量为m3＝2kg的滑道静止在光滑的水平面上，滑道的AB部分是半径为R＝0.3m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，滑道除CD部分粗糙外其他部分均光滑。质量为m2＝3kg的物体2(可视为质点)放在滑道的B点，现让质量为m1＝1kg的物体1(可视为质点)自A点由静止释放，两物体在滑道上的C点相碰后粘为一体(g＝10m/s2)。求： （1）物体1从释放到与物体2恰好将要相碰的过程中，滑道向左运动的距离； （2）若CD＝0.2m，两物体与滑道的CD部分的动摩擦因数都为μ＝0.15，求在整个运动过程中，弹簧具有的最大弹性势能； （3）物体1、2最终停在何处？ 4．如图（a）所示，质量为m=2kg的物块以初速度v0=20m/s从图中所示位置开始沿粗糙水平面向右运动，同时物块受到一水平向左的恒力F作用，在运动过程中物块速度随时间变化的规律如图（b）所示，g取10m/s2。试求： (1)物块在0~4s内的加速度a1的大小和4-8s内的加速度a2的大小； (2)恒力F的大小及物块与水平面间的动摩擦因数μ； (3)8s内恒力F所做的功。 5．质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的图象如图所示。取，求： （1）物体与水平面间的动摩擦因数； （2）水平推力F的大小； （3）s内物体运动位移的大小。 6．A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶．当B车在A车前84 m处时，B车速度为4 m/s，且正以2 m/s2的加速度做匀加速运动；经过一段时间后，B车加速度突然变为零．A车一直以20 m/s的速度做匀速运动．经过12 s后两车相遇．问B车加速行驶的时间是多少？ 7．如图所示，一小球从A点以某一水平向右的初速度出发，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径的光滑竖直圆形轨道，圆形轨道间不相互重叠，即小球离开圆形轨道后可继续向C点运动，C点右侧有一壕沟，C、D两点的竖直高度，水平距离，水平轨道AB长为，BC长为，小球与水平轨道间的动摩擦因数，重力加速度取． （1）若小球恰能通过圆形轨道的最高点，求小球在A点的初速度？ （2）若小球既能通过圆形轨道的最高点，又不掉进壕沟，求小球在A点的初速度的范围是多少？ 8．现将等宽双线在水平面内绕制成如图所示轨道，两段半圆形轨道半径均为R=m，两段直轨道AB、A′B′长度均为l=1.35m。在轨道上放置一个质量m=0.1kg的小圆柱体，如图所示，圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°，如图所示。两轨道与小圆柱体的动摩擦因数均为μ=0.5，小圆柱尺寸和轨道间距相对轨道长度可忽略不计。初始时小圆柱位于A点处，现使之获得沿直轨道AB方向的初速度v0.求： （1）小圆柱沿AB运动时，内外轨道对小圆柱的摩擦力f1、f2的大小； （2）当v0=6m/s，小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时，外轨和内轨对小圆柱的压力N1、N2的大小； （3）为了让小圆柱不脱离内侧轨道，v0的最大值，以及在v0取最大值情形下小圆柱最终滑过的路程s。 9．用运动传感器可以测量运动物体的速度：如图所示，这个系统有一个不动的小盒子B。工作时，小盒B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被B盒接收。B将信息输入计算机由计算机处理该信息，可得到被测物体的速度。若B盒每间隔1.5秒发出一个超声波脉冲，而每隔1.3秒接收到一个超声波脉冲（声速取340m/s） （1）试判断汽车远离小盒B，还是靠近小盒B？ （2）试求汽车的速度是多少？ 10．一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm，O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5cm处的两个质点。t=0时开始观测，此时质点O的位移为y=4cm，质点A处于波峰位置；t=s时，质点O第一次回到平衡位置，t=1s时，质点A第一次回到平衡位置．求： （i）简谐波的周期、波速和波长； （ii）质点O的位移随时间变化的关系式。 11．滑雪俱乐部内的形池轨道如图甲所示，图乙为示意图，由两个完全相同的圆弧滑道、和水平滑道构成，圆弧滑道的半径，、分别为圆弧滑道的最低点，、间的距离。假设一滑雪爱好者经过水平滑道点时水平向右的速度，从点匀减速运动到点，所用的时间，从点跃起时的速度。设滑雪者（连同滑板）的质量，忽略空气阻力的影响，已知圆弧上、两点的切线沿竖直方向。重力加速度。求： （1）滑雪者在点对圆弧轨道的压力大小； （2）滑雪者从点跃起后在空中上升的最大高度； （3）滑雪者从点到点运动的过程中克服摩擦阻力所做的功。 12．如图甲所示，两滑块 A、B用细线跨过定滑轮相连，B距地面一定高度，A可在细线牵引下沿足够长的粗糙斜面向上滑动．已知，，斜面倾角θ=37°． 某时刻由静止释放A，测得A沿斜面向上运动的v-t图象如图乙所示．已知，．求： (1)       A 与斜面间的动摩擦因数； (2)       A 沿斜面向上滑动的最大位移； (3)滑动过程中细线对 A 的拉力所做的功． 13．如图所示，质量m1＝0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L＝1.5 m，现有质量m2＝0.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v0＝2 m/s从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止．物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，求 (1)物块在车面上滑行的时间t； (2)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少． 14．某双星系统中两个星体 A、B 的质量都是 m，且 A、B 相距 L，它们正围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动．实际观测该系统的周期 T 要小于按照力学理论计算出的周期理论值 T0，且= k (） ，于是有人猜测这可能是受到了一颗未发现的星体 C 的影响，并认为 C 位于双星 A、B 的连线中点．求： (1)两个星体 A、B组成的双星系统周期理论值； (2)星体C的质量． 15．如图所示，足够长的粗糙水平轨道ab、光滑水平轨道cd和足够长的粗糙倾斜轨道de在同一竖直平面内，斜面倾角为37°，cd和de平滑连接。在ab的最右端静止一个质量M=4kg的木板，其高度与cd等高，木板与轨道ab间动摩擦因数μ1=0.05，质量mQ=1kg的滑块Q静止在cd轨道上的某点，在de轨道上距斜面底端L=8m处静止释放一质量mP=3kg的滑块P，一段时间后滑块P与Q发生弹性正碰，碰撞时间忽略不计，P与Q碰撞开始计时，1s后Q滑上长木板，经过3s后Q从木板上飞出，飞出后0.5s落地（假设落地后静止）。已知P、Q与斜面和木板间的动摩擦因数均为μ2=0.25，滑块P、Q均当作质点，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： （1）滑块P、Q碰撞后获得的速度大小； （2）木板的长度； （3）最终P、Q静止时距木板左侧的距离。 16．宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道上运行．设每个星体的质量均为m．万有引力常量为G． （1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期； （2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？ 17．如图所示为某灌溉工程示意图，地面与水面的距离为H。用水泵从水池抽水（抽水过程中H保持不变），水龙头离地面高h，水管横截面积为S，水的密度为，重力加速度为g，不计空气阻力。水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向喷出，水落地的位置到管口的水平距离为。设管口横截面上各处水的速度都相同。求： （1）单位时间内从管口流出的水的质量； （2）假设水击打在水面上时速度立即变为零，且在极短时间内击打水面的水受到的重力可忽略不计，求水击打水面竖直向下的平均作用力的大小； （3）不计额外功的损失，水泵输出的功率P。 18．如图甲所示，一长木板正在水平地面上，在t=0时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，以后长木板运动v-t图象如图所示，已知小物块与长木板的质量均为m=1kg，已知木板足够长，（g=10m/s2），求： （1）小物块与长木板间动摩擦因数的值； （2）在整个运动过程中，系统所产生的热量。 19．2019年12月17日，中国首艘自主建造的国产航母“山东”舰正式入役，中国海军真正拥有了可靠的航母作战能力，国产航母上的“歼15”舰载机采用滑跃式起飞。如图所示，为水平甲板，为倾斜甲板，倾角为，处由光滑圆弧平滑连接。舰载机从点启动做匀加速直线运动，经过到达点时速度为，此时舰载机发动机的功率恰好达到额定功率，随后滑上倾斜甲板继续加速，在点实现起飞。已知舰载机总质量为，滑跑过程中受到的阻力（空气阻力与摩擦阻力总和）恒为自身重力的0.1倍，方向与速度方向相反。倾斜甲板舰艏高度，，，舰载机可视为质点，航母始终处于静止状态。 （1）求航母水平甲板之间的距离和舰载机发动机的额定功率； （2）若舰载机在倾斜甲板上继续以额定功率加速，又经过最终飞离航母。通过计算判断舰载机能否安全起飞（已知舰载机的安全起飞速度至少为）？ 20．如图所示，在光滑水平桌面EAB上有质量为m＝2 kg的小球P和质量为M＝1 kg的小球Q，P、Q之间压缩一轻弹簧(轻弹簧与两小球不拴接)，桌面边缘E处放置一质量也为M＝1 kg的橡皮泥球S，在B处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道．释放被压缩的轻弹簧，P、Q两小球被轻弹簧弹出，小球P与弹簧分离后进入半圆形轨道，恰好能够通过半圆形轨道的最高点C；小球Q与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球S碰撞后合为一体飞出，落在水平地面上的D点．已知水平桌面高为h＝0.2 m，D点到桌面边缘的水平距离为x＝0.2 m，重力加速度为g＝10 m/s2，求： (1)小球P经过半圆形轨道最低点B时对轨道的压力大小NB′； (2)小球Q与橡皮泥球S碰撞前瞬间的速度大小vQ；