高考物理复习 解答题规范专练(一) 力学解答题

解答题规范专练(一)力学解答题

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1.如图1所示，光滑斜面倾角为30。，水平面粗糙，现将4、8两球(可视为质点)同时

由静止释放，A、B两球初始位置距斜面底端。的距离分别为%=10m、J=40m。不考

虑两球在转折。处的能量损失。重力加速度g取:10m/s2,则：

图1

(1)4、2两球滑上水平面的时间差是多少？

(2)若A、8两小球与水平面间的动摩擦因数分别为〃A=0」、〃B=0.5,当8球滑上水平

面后能否追上A球？若能，所用的时间是多少？若不能，A、B两小球在水平面上运动时的

最短距离是多少？

2.“嫦娥三号”在月面成功软着陆，该过程可简化为：距月面15km时，打开反推发

动机减速，下降到距月面H=100m处时悬停，寻找合适落月点；然后继续下降，距月面//

=4m时，速度再次减为零；此后关闭所有发动机，自由下落至月面。“嫦娥三号”质量为

皿视为不变)，月球质量是地球的左倍。月球半径是地球的“倍，地球半径为R、表面重力

加速度为g;月球半径远大于不计月球自转的影响。以下结果均用题中所给符号表示。

(1)求月球表面的重力加速度大小g月；

(2)求“嫦娥三号”悬停时反推发动机的推力大小F,以及从悬停处到落至距月面〃处过

程中所有发动机对“嫦娥三号”做的功W；

(3)取无穷远处为零势能点，月球引力范围内质量为m的物体具有的引力势能Ep=—

G-^~,式中G为万有引力常量，/月为月球的质量，「为物体到月心的距离。若使“嫦娥

三号”从月面脱离月球引力作用，忽略其它天体的影响，发射速度。o至少多大？(用匕”,

g，R表示)

3.图2为光电计时器的实验简易示意图。当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时

器就可以显示物体的挡光时间。光滑水平导轨上放置两个相同的物块A和8,左端挡板

处有一弹射装置尸，右端N处与水平传送带平滑连接，今将挡光效果好，宽度为d=3.6X10

-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和8上，且高出物块，并使高出物块部分在通过光电

门时挡光。传送带水平部分的长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度。=6m/s匀速转动。

物块A、B与传送带间的动摩擦因数“=0.2,质量niA=mB=lkg。开始时在八和B之间压缩

一轻弹簧，锁定其处于静止状态，现解除锁定，弹开物块A和B,迅速移去轻弹簧，两物块

第一次通过光电门，计时器显示读数均为t=9.0xl0—4$,重力加速度g取:iom/s2。试求：

图2

(1)弹簧储存的弹性势能与；

(2)物块B在传送带上向右滑动的最远距离Sm；

(3)若物块B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的物块A在水平面上相碰，且A和

8碰后互换速度，则弹射装置尸至少应以多大速度将A弹回，才能在AB碰后使B刚好能从

。端滑出？此过程中，滑块8与传送带之间因摩擦产生的内能AE为多大？

4.如图3所示，高台的上面有一竖直的:圆弧形光滑轨道，半径R=京m,轨道端点8

的切线水平。质量M=5kg的金属滑块(可视为质点)由轨道顶端A由静止释放，离开B点后

经时间t=ls撞击在斜面上的P点。已知斜面的倾角0=37。，斜面底端C与3点的水平距

离xo=3m。gIX10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力。

(1)求金属滑块M运动至B点时对轨道的压力大小；

(2)若金属滑块M离开8点时，位于斜面底端C点、质量加=1kg的另一滑块，在沿斜

面向上的恒定拉力厂作用下由静止开始向上加速运动，恰好在尸点被M击中。已知滑块比

与斜面间动摩擦因数〃=0.25,求拉力厂大小；

(3)滑块机与滑块M碰撞时间忽略不计，碰后立即撤去拉力?此时滑块根速度变为4

m/s,仍沿斜面向上运动，为了防止二次碰撞，迅速接住并移走反弹的滑块求滑块机此

后在斜面上运动的时间。

答案

1.解析：(l)o=gsin30°=5m/s2

〃=tA=

乙8=呼分，tB=

△以B=/B—以=2s,A、B两球滑上水平面的时间差是2s。

(2)oa=10m/s,az(=—=—1m/s2

加=20m/s,OB=­〃8g=-5m/s2

方法一：设3滑入水平面时间/后与A速度相等，

此时A在水平面上运动的时间为t+2

则：20-5r=10-(r+2),r=3s

A在5s内在水平面上运动的位移为

XA=VA(t+2)—^iAg(t+2)2=37.5m

8在/=3s内在水平面上运动的位移为

切=迎/—%郎》=37.5m

由于％4=加，所以，当5球滑上水平面后恰能追上A球，所用的时间是£=3S。

方法二：设3滑入水平面时间1后的位移为初、此时A在水平面的位移为XA

办=10m/s,。八=一〃码=-1m/s2

-2

VB=20m/s,aB=­〃sg=5m/s

2

XA=VA(t+2)—亍2)

令XA=XB

10(R+2)-0.5«+2)2=20L2.5户

5一6/+9=0

力=/?2—4oc=0有唯一解t=3s

对A:0=10+^1=10—Zi得：Zi=10s>3s

B球滑上水平面后恰能追上A球，所用的时间是3So

答案：(l)2s(2)3球滑上水平面后恰能追上A球3s

2.解析：(1)“嫦娥三号”在地球上，根据万有引力定律，有

Mitm右

G~^-=mgd)

“嫦娥三号”在月球上，有

Mnm_6

Gr2—mg月②

又R月=nR,MFI—kM电③

由①②③得

g月=，g④

(2)“嫦娥三号”悬停时，由平衡条件得

F=mg月⑤

由④⑤得

尸=/mg⑥

“嫦娥三号”从悬停处到落至距月面刀处，由功能关系，有

W^-mg

由④⑦得

k

W=⑧

(3)“嫦娥三号”从月面到无穷远处过程中，由能量守恒定律，有

品0()2—=0©

由②③④⑨得

vo=^[2nkgRo⑩

答案：(l)由g⑵与mg~^mg(H-h)(3川2成gR

3.解析：(1)解除锁定，弹开物块A、B后,两物块的速度大小为：

d3.6X10-3-

.♦=08=7=90X]0—4=4.0m/s

弹簧储存的弹性势能Ep=-^mv^+^mVB2=16Jo

(2)物块8滑上传送带做匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。

由动能定理得：一〃冽BgSm=0—mBu/12

得Sm=4m0

(3*要刚好能滑出传送带的。端，由能量关系有：

1,,

2^IBVB2—/umBgL

得：VB'=4gm/s

因为A和5碰撞过程交换速度，故弹射装置至少应以m/s的速度将A弹回，B在

传送带上运动的时间f=力厂=2吸s

在8滑过传送带的过程中，传送带移动的距离：

sf=vt=12y[2m

As=s带+L

因摩擦产生的内能为：AE=〃WBgAs=8(3^+2)J。

答案：(1)16J(2)4m(3)4^2m/s8(3陋+2)J

4.解析：(1)M由A到8过程，由机械能守恒定律得

解得VB=5m/s

滑块在5点时，由向心力公式得

N—Mg-M-^-®

解得N=150N

由牛顿第三定律知，〃在8点时对轨道的压力大