备战2018高考近三年高考真题物理试题汇编精析专题19计算题力与运动基础题

备战2018高考近三年高考真题物理试题汇编精析专题19计算题力与运动基础题

专题19 计算题 力与运动（基础题）‎ ‎1．【2017·江苏卷】（16分）如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R．C的质量为m，A、B的质量都为，与地面的动摩擦因数均为μ．现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面．整个过程中B保持静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g．求：‎ ‎（1）未拉A时，C受到B作用力的大小F；‎ ‎（2）动摩擦因数的最小值μmin；‎ ‎（3）A移动的整个过程中，拉力做的功W．‎ ‎【答案】（1） （2） （3） ‎ ‎（3）C下降的高度 A的位移 摩擦力做功的大小 根据动能定理 ‎ 解得 ‎【学优高考网考点定位】物体的平衡 动能定理 ‎【名师点睛】本题的重点的C恰好降落到地面时，B物体受力的临界状态的分析，此为解决第二问的关键，也是本题分析的难点．‎ ‎2．【2016·海南卷】水平地面上有质量分别为m和4m的物A和B，两者与地面的动摩擦因数均为μ。细绳的一端固定，另一端跨过轻质动滑轮与A相连，动滑轮与B相连，如图所示。初始时，绳出于水平拉直状态。若物块A在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s，重力加速度大小为g。求：‎ ‎（1）物块B克服摩擦力所做的功；‎ ‎（2）物块A、B的加速度大小。‎ ‎【答案】（1）2μmgs （2） ‎ 由A和B的位移关系得aA=2aB⑥‎ 联立④⑤⑥式得 ‎⑦‎ ‎⑧‎ ‎【学优高考网考点定位】牛顿第二定律、功、匀变速直线运动 ‎【名师点睛】采用整体法和隔离法对物体进行受力分析，抓住两物体之间的内在联系，绳中张力大小相等、加速度大小相等，根据牛顿第二定律列式求解即可。解决本题的关键还是抓住联系力和运动的桥梁加速度。‎ ‎3．【2015·安徽·22】一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如图所示。长物块以vo=9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度把向运动直至静止。g取10 m/s2。‎ ‎（1）求物块与地面间的动摩擦因数；‎ ‎（2）若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；‎ ‎（3）求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ 考点：本题考查动能定理、动量定理、做功等知识 ‎【名师点睛】动能定理是整个高中物理最重要的规律，计算题肯定会考，一三问都用动能定理；碰撞过程，动量守恒必然用到，学生很容易想到.‎ ‎4．【2017·天津卷】（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mA=2 kg、mB=1 kg。初始时A静止于水平地面上，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/s2。空气阻力不计。求：‎ ‎（1）B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；‎ ‎（2）A的最大速度v的大小；[来源:学优高考网gkstk]‎ ‎（3）初始时B离地面的高度H。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎（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：‎ 解得，初始时B离地面的高度 ‎【学优高考网考点定位】自由落体运动，动量守恒定律，机械能守恒定律 ‎【名师点睛】本题的难点是绳子绷紧瞬间的物理规律——是两物体的动量守恒，而不是机械能守恒。‎ ‎5．（15分）【2016·四川卷】中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。‎ 如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106 m/s，进入漂移管E时速度为1×107 m/s，电源频率为1×107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取1×108 C/kg。求：‎ ‎（1）漂移管B的长度；‎ ‎（2）相邻漂移管间的加速电压。‎ ‎【答案】（1）0.4 m（2）‎ ‎【解析】（1）设质子进入漂移管B的速度为，电源频率、周期分别为f、T，漂移管A的长度为L，则 ‎ ①[来源:学优高考网gkstk]‎ ‎ ②‎ 联立①②式并代入数据得③‎ 考点：动能定理 ‎【名师点睛】此题联系高科技技术-粒子加速器，考查了动能定理的应用，比较简单，只要弄清加速原理即可列出动能定理求解；与现代高科技相联系历来是高考考查的热点问题.‎ ‎6．【2016·四川卷】（17分）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为的斜面。一辆长12 m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23 m/s时，车尾位于制动坡床的低端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4 m时，车头距制动坡床顶端38 m，再过一段时间，货车停止。已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍。货物与货车分别视为小滑块和平板，取。求：‎ ‎（1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；‎ ‎（2）制动坡床的长度。‎ ‎【答案】（1）5m/s2，方向沿斜面向下（2）98m ‎【解析】（1）设货物的质量为m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢的动摩擦因数μ=0.4，受摩擦力大小为f，加速度大小为a1，则①‎ ‎②‎ 联立①②并代入数据得a1=5 m/s③‎ a1的方向沿制动坡床向下。‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ ‎⑦‎ ‎⑧‎ ‎⑨‎ 联立①②③-⑨并代入数据得⑩‎ 考点：匀变速直线运动的应用；牛顿第二定律 ‎【名师点睛】此题依据高速公路的避嫌车道，考查了牛顿第二定律的综合应用；涉及到两个研究对象的多个研究过程；关键是弄清物理过程，分析货物和车的受力情况求解加速度，然后选择合适的物理过程研究解答；此题属于中等题目.‎ ‎7．【2016·天津卷】（16分）我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示，质量m=60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB=24 m/s，A与B的竖直高度差H=48 m。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=5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W=–1 530 J，取g=10 m/s2。‎ ‎（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】（1）144 N （2）12.5 m ‎ ‎（2）设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理有 mgh+W=m–m④‎ 设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律有FN–mg=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 m⑥‎ ‎【学优高考网考点定位】动能定理、牛顿第二定律的应用 ‎【名师点睛】此题是力学综合题，主要考查动能定理及牛顿第二定律的应用；解题的关键是搞清运动员运动的物理过程，分析其受力情况，然后选择合适的物理规律列出方程求解；注意第（1）问中斜面的长度和倾角未知，需设出其中一个物理量。‎ ‎8．【2016·浙江卷】（16分）在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示。P是一个微粒源，能持续水平向　右发射质量相同、初速度不同的微粒。高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h。‎ ‎（1）若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；‎ ‎（2）求能被屏探测到的微粒的初速度范围；‎ ‎（3）若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等，求L与h的关系。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎（3）由能量关系⑦‎ 代入④、⑤式⑧‎ ‎【学优高考网考点定位】动能定理；平抛运动 ‎【名师点睛】此题是对平抛运动的考查；主要是掌握平抛运动的处理方法，在水平方向是匀速运动，在竖直方向是自由落体运动；解题时注意找到临界点；此题难度不算大，意在考查学生对物理基本方法的掌握情况。‎ ‎9．【2015·四川·9】严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响，汽车尾气是形成雾霾的重要污染源，“铁腕治污”已成为国家的工作重点，地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油公交车的使用，减少汽车尾气排放。‎ 若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20s达到最高速度72km/h，再匀速运动80s，接着匀减速运动15s到达乙站停住。设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106N，匀速阶段牵引力的功率为6×103kW，忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功。‎ ‎（1）求甲站到乙站的距离；‎ ‎（2）‎ 如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同，求公交车排放气体污染物的质量。（燃油公交车每做1焦耳功排放气体污染物3×10－6克）‎ ‎【答案】（1）s＝1950m；（2）m＝2.04kg ‎（2）地铁列车在从甲站到乙站的过程中，牵引力做的功为：W1＝Fs1＋Pt2 ⑤[来源:学优高考网]‎ 根据题意可知，燃油公交车运行中做的功为：W2＝W1 ⑥‎ 由①⑤⑥式联立，并代入数据解得：W2＝6.8×108J 所以公交车排放气体污染物的质量为：m＝3×10－9×6.8×108kg＝2.04kg ‎【考点定位】匀速直线运动与匀变速直线运动规律的应用，以及功大小的计算。‎ ‎【名师点睛】分清运动的过程、熟练掌握相关物理规律及其适用条件或范围。在实际应用问题中，要细心、耐心读题，提取有用信息，处理多过程运动时，往往采用分段处理法，同时要紧扣分段点（速度），这是前后运动过程的联系纽带。匀变速直线运动中要善于使用平均速度公式：x＝＝。注意区分功大小的两种计算方法：恒力的功：W＝Fscosα，恒定功率的功：W＝Pt。‎ ‎10．【2015·上海·31】质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面向上运动，经一段时间，拉力做功为W，此后撤去拉力，球又经相同时间回到地面，以地面为零势能面，不计空气阻力。求：‎ ‎（1）球回到地面时的动能；‎ ‎（2）撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F；‎ ‎（3）球动能为W/5时的重力势能。‎ ‎【答案】（1）W；（2）；（3）或 ‎【解析】（1）撤去拉力时球的机械能为W，由机械能守恒定律，回到地面时的动能 ‎（2）设拉力作用时间为t，在此过程中球上升h，末速度为v，则 v=at 由题意有 解得 根据牛顿第二定律，F-mg=ma，解得 设球的位置在h下上方离地处 由机械能守恒定律 ‎ 因此重力势能 ‎【学优高考网考点定位】 牛顿第二定律；机械能守恒定律；匀变速直线运动公式 ‎【名师点睛】 本题考查动力学综合问题，属于动力学中常见的多过程问题，解决这类问题的关键是分析清楚每一个过程中的受力情况；还要注意到球动能为W/5时有两个位置。选取研究对象，选取研究过程，分段处理。‎ ‎11．【2015·山东·23】如图甲所示，物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为l。开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60o角，如图乙所示，此时传感装置的示数为初始值的1.25倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的0.6倍.不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为g。求：‎ ‎（1）物块的质量；‎ ‎（2）从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力所做的功。‎ ‎【答案】（1）3m；（2）0.1mgl ‎【学优高考网考点定位】物体的平衡；牛顿第二定律；动能定理.‎ ‎【规律总结】此题是力学的综合问题，主要考查动能定理及牛顿第二定律的应用；搞清物理过程，对研究对象正确的受力分析是解题的基础.‎ ‎12．【2015·海南·14】如图，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m,，s=。取重力加速度大小。‎ ‎（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；‎ ‎（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎（2）环由b处静止下滑过程中机械能守恒，设环下滑至c点的速度大小为v，有 ‎ ⑤‎ 环在c点的速度水平分量为 ⑥‎ 式中，为环在c点速度的方向与水平方向的夹角，由题意可知，环在c点的速度方向和以初速度做平抛运动的物体在c点速度方向相同，而做平抛运动的物体末速度的水平分量为，竖直分量为 ‎ ⑦‎ 因此 ⑧‎ 联立可得 ⑨‎ ‎【学优高考网考点定位】机械能守恒定律，平抛运动，动能定理 ‎【名师点睛】 做此类综合性较强的题目时，一定要弄清楚，物体在各个阶段的运动性质，受力情况，以及题目上给出的一些比较有价值的信息，如本题的“当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，”之类的信息。‎ ‎13．【2015·全国新课标Ⅰ·35（2）】如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间。A的质量为，B、C的质量都为，三者都处于静止状态，现使A以某一速度向右运动，求和之间满足什么条件才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。‎ ‎【答案】‎ 整理可得 由于，所以A还会向右运动，根据要求不发生第二次碰撞，需要满足 即 整理可得 解方程可得 ‎【学优高考网考点定位】 弹性碰撞 ‎【名师点睛】对于弹性碰撞的动量守恒和能量守恒要熟知，对于和一个静止的物体发生弹性碰撞后的速度表达式要熟记，如果考场来解析，太浪费时间。[来源:学优高考网]‎ ‎14．【2015·全国新课标Ⅱ·35（2）】滑块a、b沿水平面上同一条直线发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图像如图所示。求：‎ ‎（ⅰ）滑块a、b的质量之比；‎ ‎（ⅱ）整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎（2）由能量守恒得。两滑块因碰撞而损失的机械能为 ‎[来源:学优高考网]‎ 由图像可知，两滑块最后停止运动，由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为 解得 ‎【学优高考网考点定位】动量守恒定律；能量守恒定律 ‎【方法技巧】本题主要是碰撞过程的动量守恒和能量守恒，但机械能是不一定守恒。要求掌握从动量和能量两个角度认识碰撞问题。‎ ‎15．（8分）【2016·海南卷】如图，物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下，初始时静止；从发射器（图中未画出）射出的物块B沿水平方向与A相撞，碰撞后两者粘连在一起运动；碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器（图中未画出）测得。某同学以h为纵坐标，v2‎ 为横坐标，利用实验数据作直线拟合，求得该直线的斜率为k=1.92 ×10-3 s2/m。已知物块A和B的质量分别为mA=0.400 kg和mB=0.100 kg，重力加速度大小g=9.80 m/s2。‎ ‎（i）若碰撞时间极短且忽略空气阻力，求h–v2直线斜率的理论值k0；‎ ‎（ii）求k值的相对误差δ（δ=×100%，结果保留1位有效数字）。‎ ‎【答案】（i）2.04×10–3 s2/m （ii）6%‎ ‎（ii）按照定义δ=×100%⑥‎ 由⑤⑥式和题给条件得δ=6%⑦‎ ‎【学优高考网考点定位】动量守恒定律、机械能守恒定律 ‎【名师点睛】本题考查动量守恒定律的应用，要注意正确选择研究对象，并分析系统是否满足动量守恒以及机械能守恒，然后才能列式求解。‎