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  • 专题11,力学综合-天津9年高考(2010-2020)物理试题分类解析(解析版)

    时间:2021-03-16 00:13:12 来源:蒲公英阅读网 本文已影响 蒲公英阅读网手机站

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      津 天津 9 年高考(2010-2018 )物理试题分类解析 力学综合 1.2010 年第 10 题 10.(16 分)如图所示,小球 A 系在细线的一端,线的另一端固定在 O 点,O 点到水平面的距离为 h。物块B 质量是小球的 5 倍,置于粗糙的水平面上且位于 O 点的正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为 μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为 。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为 g,求物块在水平面上滑行的时间 t。

     【答案与解析】

     设小球的质量为 m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为1v ,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒定律,有 2112mgh mv 

      ① 得12 v gh 

     设碰撞后小球反弹的速度大小为1 "v ,同理有

     211"16 2hmg mv 

     ② 得1 "8ghv = gh 241 设碰撞后物块的速度大小为2v ,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律,有

     1 1 2" 5 mv mv mv  

      ③ 得28ghv = gh 241

     ④ 物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小

     5 F mg  

      ⑤ 设物块在水平面上滑行的时间为 t ,根据动量定理,有

     20 5 Ft mv   

     ⑥ 得24ghtg 

      ⑦ 或者用牛顿定律解:物块在水平面上滑行的加速度g   a, 物块在水平面上滑行的时间 t 为avt2 ,得24ghtg  。

     本题考查机械能守恒、动量守恒定律和动量定理或牛顿定律。

     2.2011 年第 10 题 10.(16 分)如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上,轨道半径为 R,MN 为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球 A 以某一速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点 M 时与静止于该处的质量与 A 相同的小球 B 发生碰撞,碰后两球粘在一起飞出轨道,落地点距 N 为 2R。重力加速度为 g,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计,求 (1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间 t; (2)小球 A 冲进轨道时速度 v 的大小。

     【答案与解析】10.(16 分)

     (1)粘合后的两球飞出轨后做平抛运动,竖直方向分运动为自由落体运动,有 2212 gt 

      ① 解得gRt 2 

      ② (2)设球 A 的质量为 m,碰撞前速度大小为 v 1 把球 A 冲进轨道最低点时的重力势能为 0,由机械能守恒

      定律知 mgR mv mv 22121212 

     ③ 设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为 v 2 ,由动量守恒定律知 2 12mv mv 

      ④ 飞出轨道后做平抛运动,水 平方向分运动为匀速直线运动,有 t v R22 

      ⑤ 综合②③④⑤式得 gR v 2 2 

     ⑥

     3.2012 年第 10 题 10、如图所示,水平地面上固定有高为 h 的平台,台面上固定有光滑坡道,坡道顶端局台面高也为 h,坡道底端与台面相切。小球 A 从坡道顶端由静止开始滑下,到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球 B 发生碰撞,并粘连在一起,共同沿台面滑行并从台面边缘飞出,落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半。两球均可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为 g。求 (1)小球 A 刚滑至水平台面的速度 V A

     (2)A、B 两球的质量之比 m a :m b

      【答案与解析】10.(1)小球从坡道顶端滑至水平台面的过程中,由机械能守恒定律得221A A Av m gh m 

     解得 gh v A 2 

     (2)设两球碰后的共同速度为 v 由动量守恒定律得 v m m v mb A A A) (  

     粘在一起的两球飞出台面后做平抛运动,设运动时间为 t ,由运动学公式,在竖直方向上有221gt h 

     在水平方向上有 vth2

      联立上述各式得 3 : 1 : B Am m

      4.2013 年第 10 题 10.(16 分)质量为 m=4kg 的小物块静止于水平地面上的 A 点,现用 F=10N 的水平恒力拉动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在 B 点,A、B 两点相距 x=20m,物块与地面间的动摩擦因数 μ=0.2,g取 10m/s 2 ,求:

     (1)物块在力 F 作用过程发生位移 x 1 的大小; (2)撤去力 F 后物块继续滑动的时间 t。

     【答案】10.(1)0.25

     (2)3mg

     (3)3.5mgR 【解析】(1)从 B 到 M 的过程中,根据动能定理:

     4 0 0 mgR mgR    

     所以 =0.25 

      设小滑块到达 C 点时的速度为 v C ,根据机械能守恒定律:

     2122CmgR mv v gR   

     设小滑块到达 C 点时圆轨道对它的支持力为 F,根据牛顿第二定律:

     23CvF mg m F mgR   

     根据牛顿第三定律,小滑块到达 C 点时,对圆轨道压力的大小" 3 F F mg   (3)根据题意,小滑块刚好到达圆轨道的最高点 A,此时,重力充当向心力,设小滑块达到 A 点时的速度为 v A ,根据牛顿第二定律:

     2AAvmg m v gRR  

     设小滑块在 M 点获得的初动能为kE ,又根据能的转化和守恒定律:

     k p kAE E E Q    即2k12 4 3.52AE mgR mv mgR mgR     

     5.2014 年第 10 题 10.(16 分)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车 A ,质量 4kgAm  ,上表面光滑,小车与地面间的摩

      擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端, B 的质量 2kgBm  .现对 A 施加一个水平向右的恒力 10N F  , A 运动一段时间后,小车左端固定的挡板 B 发生碰撞,碰撞时间极短,碰后 A 、 B粘合在一起,共同在 F 的作用下继续运动,碰撞后经时间 0.6s t  ,二者的速度达到 2m/stv  . 求(1)

     A 开始运动时加速度 a 的大小; (2)

     A 、 B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小; (3)

     A 的上表面长度 l .

     【解析】⑴以 A 为研究对象,由牛顿第二定律有AF m a 

      ① 代入数据解得22.5m/s a 

      ② ⑵对 AB ,碰撞后共同运动 0.6s t  的过程,由动量定理得    A B t A BFt m m v m m v    

     ③ 代入数据解得 1m/s v 

     ④ ⑶设 AB ,发生碰撞前, A 的速度为Av ,对 A B , 发生碰撞的过程,由动量守恒定律有  A A A Bm v m m v  

      ⑤ A 从开始运动到与 B 发生碰撞前,由动能定理有 212A AFl m v 

     ⑥ 由④⑤⑥式,代入数据解得 0.45m l 

      ⑦ 】

     【答案】(1)2.5m/s 2

     (2)1m/s

     (3)0.45m

      6.2015 年第 10 题 10、(16 分)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图,皮带在电动机的带动下保持 1 / v m s  的恒定速度向右运动,现将一质量为 2 m kg  的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦力因数 0.5   ,设皮带足够长,取210 / g m s  ,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中,求

     (1)邮件滑动的时间 t (2)邮件对地的位移大小 x (3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功 W 【答案与解析】10.(16 分)

     (1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为 F,则

      Fm=μmg

      ① 取向右为正方向,对邮件应用动量定理,有

      Ft=mv-0

      ② 由①②式并代入数据得

     t=0.2s

      ③ 或s sgvavt 2 . 010 5 . 01  

     (2)邮件与皮带发生相对滑动的过程中,对邮件应用动能定理,有

      Fx=21mv 2 -0

     ④ 由①④式并代入数据得

      x=0.1m

     ⑤

     (3)邮件与皮带发生相对滑动的过程中,设皮带相对地面的位移为 s,则

      s=vt

      ⑥ 摩擦力对皮带做的功

      W=-Fs

      ⑦ 由①③⑥⑦式并代入数据得

      W=-2J

      ⑧ 【点评】本题考查摩擦力,运动学公式和功。注意:本题求摩擦力对皮带做的功 W 而不是对邮件做的功,二者不等。摩擦力对邮件做功为 J J mgx W 1 1 . 0 20 5 . 0       ,是正功,大小也不等。

     7.2016 年第 10 题

      10、我国将于 2022 年举办奥运会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,如图所示,质量 m=60kg 的运动员从长直助滑道末端 AB 的 A 处由静止开始以加速度23.6 / a m s  匀加速滑下,到达助滑道末端 B 时速度 24 /Bv m s  ,A 与 B 的竖直高度差 H=48m,为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点 C 处附近是一段以 O 为圆心的圆弧。助滑道末端 B 与滑道最低点 C 的高度差h=5m,运动员在 B、C 间运动时阻力做功 W=-1530J,取210 / g m s 

      (1)求运动员在 AB 段下滑时受到阻力fF 的大小; (2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的 6 倍,则 C 点所在圆弧的半径 R 至少应为多大。

     【答案与解析】10.(16 分)

     (1)运动员在 AB 上做初速度为零的匀加速运动,设 AB 的长度为 x,则有 v B 2 =2ax

     ① 由牛顿第二定律有 mg -F f =ma

     ② 联立①②式,代入数据解得 F f =144 N

     ③ (2)设运动员到达 C 点时的速度为 v C ,在由 B 到达 C 的过程中,由动能定理有 mgh+W=12mv C 2 -12mv B 2

     ④ 设运动员在 C 点所受的支持力为 F N ,由牛顿第二定律有 F N -mg=m

      ⑤ 由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的 6 倍,联立④⑤式,代入数据解得 R=12.5 m

     ⑥

     8.2017 年第 10 题 10.(16 分)如图所示,物块 A 和 B 通过一根轻质不可伸长的细绳连接,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为 m A =2 kg、m B =1 kg。初始时 A 静止与水平地面上,B 悬于空中。先将 B 竖直向上再举高 h=1.8

      m(未触及滑轮)然后由静止释放。一段时间后细绳绷直,A、B 以大小相等的速度一起运动,之后 B 恰好可以和地面接触。取 g=10 m/s 2 。

     (1 )B 从释放到细绳绷直时的运动时间 t; (2)A 的最大速度 v 的大小; (3)初始时 B 离地面的高度 H。

     【答案与解析】10.(16 分)

     (1)B 从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动,有212h gt  ① 代入数据解得 T=0.6 s ② (2)设细绳绷直前瞬间 B 速度大小为 v B ,有Bv gt  ③ 细绳绷直瞬间,细绳张力远大于 A 、 B 的重力,A 、 B 相互作用,由动量守恒得 ( )B B A Bm v m m v   ④ 之后 A 做匀减速运动,所以细绳绷直后瞬间的速度 v 即为最大速度,联立②③④式,代入数据解得 v=2 m/s⑤ (3)细绳绷直后,A 、 B 一起运动,B 恰好可以和地面接触,说明此时 A 、 B 的速度为零,这一过程中 A 、B 组成的系统机械能守恒,有 21( )2A B B Am m v m gH m gH    ⑥ 代入数据解得 H=0.6 m⑦

     9.2018 年第 10 题 10.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机 C919 首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程,假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移 x=1.6×10 3 m 时才能达

      到起飞所要求的速度 v=80 m/s,已知飞机质量 m=7.0×10 4 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的 0.1 倍,重力加速度取210m/s g  ,求飞机滑跑过程中

     (1)加速度 a 的大小; (2)牵引力的平均功率 P。

     【答案与解析】10. (1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动,有 v 2 =2ax①,代入数据解得 a=2 m/s 2 ② (2)设飞机滑跑受到的阻力为 F 阻 ,根据题意有 F 阻 =0.1mg③ 设发动机的牵引力为 F,根据牛顿第二定律有 F F ma  阻④; 设飞机滑跑过程中的平均速度为 v ,有2vv  ⑤ 在滑跑阶段,牵引力的平均功率 PFv ⑥,联立②③④⑤⑥得 P=8.4×10 6 W

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