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专题19 计算题1(力与运动)-2015年高考物理试题分项版解析(解析版)

专题19 计算题1(力与运动)-2015年高考物理试题分项版解析(解析版)

【2015·福建·20】1.一摩托车由静止开始在平直的公路上行驶,其运动过程的v-t 图像如图所示,求:

(1)摩托车在0-20s 这段时间的加速度大小a ;

(2)摩托车在0-75s 这段时间的平均速度大小v 。

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1.【答案】(1)1.5m/s 2 (2)20 m/s

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【考点定位】 匀变速直线运动

【名师点睛】 本题主要识图能力,理解v-t 图像的含义,利用图像求解加速度与位移、平均速度等

【2015·安徽·22】2.一质量为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v o =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/s 2。

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(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;

(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 。

2.【答案】(1)0.32μ= (2)130F N = (3)9W J =

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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

【2015·四川·9】3.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。

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(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)

3.【答案】(1)s =1950m ;(2)m =2.04kg

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【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 v v t ?+2

0。注意区分功大小

的两种计算方法:恒力的功:W=Fs cosα,恒定功率的功:W=Pt。

【2015·山东·23】4.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:

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(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。

4.【答案】(1)3m;(2)0.1mgl

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【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.

【2015·浙江·23】5.如图所示,用一块长

11.0m

L=的木板在墙和桌面间架设斜面,桌面高H=0.8m,长

21.5m

L=。斜面与水平桌面的倾角θ可在0~60°间调节后固定。将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止

释放,物块与斜面间的动摩擦因数

10.05

μ=,物块与桌面间的动摩擦因数

2

μ,忽略物块在斜面与桌面交接

处的能量损失。(重力加速度取2

10m/s g =;最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

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(1)求θ角增大到多少时,物块能从斜面开始下滑;(用正切值表示)

(2)当θ增大到37°时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌面间的动摩擦因数2μ;

(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(3)继续增大θ角,发现θ=53°时物块落地点与墙面的距离最大,求此最大距离m

x 。

5.【答案】(1)tan 0.05θ≥(2)20.8μ=(3)1.9m

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[来源:Z*xx*k.]

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【考点定位】动能定理,运动学公式 【名师点睛】 在运用动能定理解题时,一定要弄清楚过程中有哪些力做功,做什么功?特别需要注意重力做功和路径无关,只和始末位置高度有关,摩擦力做功和路径有关,

【2015·海南·14】6.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210/g m s =。

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(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。

[来源学科|] 6.【答案】(1)0.25m (2)210/3

x v m s =

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【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。

【2015·重庆·8】7.同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如题8图所示的实验装置。图中水平放置的底板上竖直地固定有M 板和N 板。M 板上部有一半径为R 的14

圆弧形的粗糙轨道,P 为最高点,Q 为最低点,Q 点处的切线水平,距底板高为H .N 板上固定有三个圆环.将质量为m 的小球从P 处静止释放,小球运动至Q 飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q 水平距离为L 处。不考虑空气阻力,重力加速度为g .求:

(1)距Q 水平距离为2

L 的圆环中心到底板的高度; (2)小球运动到Q 点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;

(3)摩擦力对小球做的功.

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7.【答案】(1)到底版的高度34H ;(2)速度的大小为2g L H

,压力的大小2(1)2L mg HR +,方向竖直向下 ;(3)摩擦力对小球作功2

()4L mg R H

-

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【考点定位】平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律。

【名师点睛】曲线运动(平抛和圆周)的两大处理方法:一是运动的分解;二是动能定理。

【2015·福建·21】8.如图,质量为M 的小车静止在光滑的水平面上,小车AB 段是半径为R 的四分之一圆弧光滑轨道,BC 段是长为L 的水平粗糙轨道,两段轨道相切于B 点,一质量为m 的滑块在小车上从A 点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为g 。

(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力;

(2)若不固定小车,滑块仍从A 点由静止下滑,然后滑入BC 轨道,最后从C 点滑出小车,已知滑块质量2

M m ,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍,滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ,求:

① 滑块运动过程中,小车的最大速度v m ;

② 滑块从B 到C 运动过程中,小车的位移大小s 。

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8.【答案】 (1)3mg (2)①gR v m 3

1=②s=L /3

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【考点定位】 动能定理、能量守恒

【名师点睛】 本题主要是对研究对象受力分析、运动过程的分析以及功能关系分析,对非匀变速,主要是应用能的观点解决,即用动能定理求速度,向心力公式就力,动量守恒与能量守恒结合求解。

【2015·全国新课标Ⅰ·25】9.一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块,在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m ,如图(a )所示。0t =时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至1t s =时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s 时间内小物块的v t -图线如图(b )所示。木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g 取10m/s 2。求

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(1)木板与地面间的动摩擦因数1μ及小物块与木板间的动摩擦因数2μ;

(2)木板的最小长度;

(3)木板右端离墙壁的最终距离。

9.【答案】(1)10.1μ=20.4μ=(2)6m (3)6.5m

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【考点定位】 牛顿运动定律

【名师点睛】分阶段分析,环环相扣,前一阶段的末状态即后一阶段的初始状态,认真沉着,不急不躁

【2015·天津·10】10.某快点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2m kg =的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦力因数0.5μ=,设皮带足够长,取2

10/g m s =,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中,求

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(1)邮件滑动的时间t [来源:]

(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

10.【答案】(1)0.2s;(2)0.1m;(3)-2J;

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【名师点睛】本题属于力学综合问题,但难度不大,注意把握解决力学综合问题的三种观点(力和运动、冲量和动量、功和能)和解题技巧(系统的相互作用问题考虑使用两个守恒定律,单个物理的“x”问题考虑动能定理,单个物体的“t”问题考虑使用动量定理,单个物体的“a”问题考虑牛二定律),像本题中求时间和位移都是如此。

【2015·安徽·24】11.由三颗星体构成的系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况)。若A星体质量为2m,B、C两星体的质量均为m,三角形边长为a。求:

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(1)A星体所受合力大小F A;

(2)B星体所受合力大小F B;

(3)C星体的轨道半径R C;

(4)三星体做圆周运动的周期T。

11.【答案】(1)

2

2

23

A

m

F G

a

=(2)

2

2

7

B

m

F G

a

=(3)

7

4

C

R a

=(4)

2

2

a

T

Gm

π

=

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考点:本题考查万有引力定律、力的合成、正交分解法等知识。

【规律总结】利用万有引力来考查力的合成和几何关系,老题新做,又有新意

【2015·四川·10】12.如图所示,粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上,B端与桌面边缘对齐,A是轨道上一点,过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E=1.5×106N/C,方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体P电荷量是2.0×10-6C,质量m=0.25kg,与轨道间动摩擦因数μ=0.4,P从O点由静止开始向右运动,经过0.55s到达A点,到达B点时速度是5m/s,到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为α,且tanα=1.2。P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用,F大小与P的速率v的关系如表所示。P 视为质点,电荷量保持不变,忽略空气阻力,取g=10 m/s2,求:

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(1)小物体P从开始运动至速率为2m/s所用的时间;(2)小物体P从A运动至D的过程,电场力做的功。12.【答案】(1)t1=0.5s;(2)

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【考点定位】物体的受力分析、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、功的定义式的应用。

【名师点睛】对多过程问题往往需要分段处理,做好受力分析与运动分析。

【名师点睛】 善于使用假设法,对未知的物理量、物理条件、物理情境等可先一一进行假设,通过假设后便可选择合适物理规律分析、求解。

【2015·上海·31】13.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 ;[来源学#科#]

(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 。

13.【答案】(1)W ;(2)mg F 3

4 ;(3)W 53或W 54

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【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[来源:Z.xx.k.]

【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。

【2015·全国新课标Ⅱ·25】14.下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=37°(sin37°=5

3)的山坡C ,上面有一质量为m 的石板B ,其上下表面与斜坡平行;B 上有一碎石堆A (含有大量泥土),A 和B 均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A 浸透雨水后总质量也为m (可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A 、B 间的动摩擦因数μ1减小为

83,B 、C 间的动摩擦因数μ2减小为0.5,A 、

B开始运动,此时刻为计时起点;在第2s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变。已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27m,C足够长,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求:(1)在0~2s时间内A和B加速度的大小;

(2)A在B上总的运动时间。

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【答案】(1)a1=3m/s2;a2 =1m/s2;(2)4s

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【考点定位】牛顿第二定律;匀变速直线运动;

【名师点睛】本题主要是考察多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化问题。要特别注意两者的

运动时间不一样的,也就是说不是同时停止的。

【2015·北京·23】15.如图所示,弹簧的一端固定,另一端连接一个物块,弹簧质量不计,物块(可视为质点)的质量为m ,在水平桌面上沿x 轴转动,与桌面间的动摩擦因数为μ,以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O ,当弹簧的伸长量为x 时,物块所受弹簧弹力大小为F =kx ,k 为常量。

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(1)请画出F 随x 变化的示意图:并根据F-x 图像,求物块沿x 轴从O 点运动到位置x 过程中弹力所做的功。

(2)物块由1x 向右运动到3x ,然后由3x 返回到2x ,在这个过程中。

a 、求弹力所做的功;并据此求弹性势能的变化量;

b 、求滑动摩擦力所做的功;并与弹力做功比较,说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。

15.【答案】(1)212W kx =-,(2)222111 22

P a E kx kx ?=-、 ;321 (2)f b W mg x x x μ=---、

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物体由由3x 返回到2x 的过程摩擦力做功232()f W mg x x μ=--

全程摩擦力做功12321(2)f f f W W W mg x x x μ=+=---

若物体直接由1x 位置运动到2x 位置,摩擦力做功为21()f W mg x x μ'=--

可知,两次沿不同路径从相同出发点运动到同一位置,摩擦力做功不同,说明摩擦力做功与路径有关。 而弹簧弹力做功与路径无关,只与初末位置有关,因此存在弹性势能的概念,根据势能的定义可知,不存在摩擦力势能的概念。

【考点定位】用图像法求变力做功,功能关系。

【名师点睛】 势能是保守力做功才具有的性质,即做功多少与做功的路径无关(重力势能弹性势能、电势能、分子势能、核势能),而摩擦力做功与路径有关,所以摩擦力不是保守力,没有“摩擦力势能”的概念。

【2015·广东·36】16.如图18所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R =0.5m ,物块A 以v 0=6m/s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q ,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P 处静止的物块B 碰撞,碰后粘在一起运动,P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.1m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A 、B 的质量均为m =1kg (重力加速度g 取10m/s 2;A 、B 视为质点,碰撞时间极短)。

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⑴求A 滑过Q 点时的速度大小v 和受到的弹力大小F ;

⑵若碰后AB 最终停止在第k 个粗糙段上,求k 的数值;

⑶求碰后AB 滑至第n 个(n <k )光滑段上的速度v n 与n 的关系式。

16.【答案】⑴v =4m/s ,F =22N ;⑵k =45;v n =n 2.09-m/s (其中n =1、2、3、 (44)

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