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).

专题专题 19 计算题计算题 力与运动 基础题 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 2 m 与地面的动摩擦因数均为 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 min 3 A 移动的整个过程中 拉力做的功 W 答案 1 3 3 Fmg 2 min 3 2 3 21 3 1 WmgR 3 C 下降的高度 3 1 hR A 的位移 2 3 1 xR 摩擦力做功的大小 2 3 1 f WfxmgR 根据动能定理 00 f WWmgh 解得 21 3 1 WmgR 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 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 2 mgs 2 3 2 Fmg m 3 4 Fmg m 由 A 和 B 的位移关系得 aA 2aB 联立 式得 3 2 A Fmg a m 3 4 B Fmg a m 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 0 32 2 130FN 3 9WJ 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 0 6st 2 2 m sv 3 0 6 mH 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 gHmgHmvmm ABBA 2 2 1 解得 初始时 B 离地面的高度 0 6 mH 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 4 6 10 V 解析 1 设质子进入漂移管 B 的速度为 B v 电源频率 周期分别为 f T 漂移管 A 的长度为 L 则 1 T f 来源 学优高考网 gkstk 2 B T Lv 联立 式并代入数据得0 4 mL 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 2 cos 1 sin 0 1 10 m sg 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 0 4 受摩擦力 大小为 f 加速度大小为 a1 则 1 sinfmgma cosfmg 联立 并代入数据得 a1 5 m s a1的方向沿制动坡床向下 Fk mM g 2 11 1 2 svtat 2 22 1 2 svta t 12 sss 201 llss 联立 并代入数据得 98 ml 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 1 2m 2 C v 1 2m 2 B v 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 2 C v R 由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的 6 倍 联立 式 代入数据解得 R 12 5 m 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 3h t g 2 42 gg LvL hh 3 2 2Lh 3 由能量关系 22 21 11 2 22 mvmghmvmgh 代入 式2 2Lh 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 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 由 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 t v t vv t 2 0 注意区分功大 小的两种计算方法 恒力的功 W Fscos 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 K E 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 p E 答案 1 W 2 mgF 3 4 3 W 5 3 或W 5 4 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 WEK 1 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 2 2 1 ath v at 由题意有 2 2 1 gtvth 解得ga 3 1 根据牛顿第二定律 F mg ma 解得mgF 3 4 设球的位置在 h 下上方离地 h 处 由机械能守恒定律 WhmgW 5 1 因此重力势能WhmgEp 5 4 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 2m 取重力加速度大小 2 10 gm s 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 0 25m 2 2 10 3 x vm s 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 2 1 2 mghmv 环在 c 点的速度水平分量为cos x vv 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 0 v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 0 x vv 竖直分量 y v为 2 y vgh 因此 0 2 2 0 cos y v vv 联立可得 2 10 3 x vm s 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 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m B C 的质量都为M 三者都处于静止状态 现使 A 以某一速度向右 运动 求m和M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 52 mM 134 mvmvMv 222 134 111 222 mvmvMv 整理可得 31 mM vv mM 41 2m vv mM 由于mM 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 32 vv 即 2 21 2 mMmmM vvvv mMmMmM 整理可得 22 4mMmM 解方程可得 52 mM 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 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 滑块 a b 的质量之比 整个运动过