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1、高考真题专项突破(七)力学综合题真题1(2018·全国卷)高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动,在启动阶段列车的动能()A与它所经历的时间成正比B与它的位移成正比C与它的速度成正比D与它的动量成正比解析:根据初速度为零匀变速直线运动规律可知,在启动阶段,列车的速度与时间成正比,即vat,由动能公式Ekmv2,可知列车动能与速度的二次方成正比,与时间的二次方成正比,选项A、C错误;由v22ax,可知列车动能与位移x成正比,选项B正确;由动量公式pmv,可知列车动能Ekmv2,即与列车的动量二次方成正比,选项D错误答案:B真题2(2018·全国卷)高空坠物极
2、易对行人造成伤害若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的撞击时间约为2 ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A10 NB102 NC103 ND104 N解析:本题是一道估算题,所以大致要知道一层楼的高度约为3 m,可以利用动能定理或者机械能守恒求落地时的速度,并利用动量定理求力的大小设鸡蛋落地瞬间的速度为v,每层楼的高度大约是3 m,由动能定理可知:mghmv2,解得:v m/s10 m/s,落地时受到自身的重力和地面的支持力,规定向上为正,由动量定理可知:(Fmg)t0(mv),解得:F1 000 N,根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N,故C正确答案:
3、C真题3(2018·全国卷)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R.bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点一质量为m的小球始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动,重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为()A2mgR B4mgRC5mgR D6mgR解析:设小球运动到c点的速度大小为vc,则对小球由a到c的过程,由动能定理得:F·3RmgRmv,又Fmg,解得:v4gR,小球离开c点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,由牛顿第二定律可知,小球离开
4、c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g,则由竖直方向的运动可知,小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为:t2,小球在水平方向的加速度ag,在水平方向的位移为xat22R.由以上分析可知,小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向的位移大小为5R,则小球机械能的增加量EF·5R5mgR,选项C正确答案:C真题4(2018·全国卷)如图,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切BC为圆弧轨道的直径O为圆心,OA和OB之间的夹角为,sin ,一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重
5、力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用,已知小球在C点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零重力加速度大小为g.求:(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;(2)小球到达A点时动量的大小;(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间解析:(1)设水平恒力的大小为F0,小球到达C点时所受合力的大小为F.由力的合成法则有tan F2(mg)2F设小球到达C点时的速度大小为v,由牛顿第二定律得Fm由式和题给数据得F0mgv(2)设小球到达A点的速度大小为v1,作CDPA,交PA于D点,由几何关系得DARsin CDR(1cos )由动能定理有mg·CDF0
6、83;DAmv2mv由式和题给数据得,小球在A点的动量大小为pmv1(3)小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动,加速度大小为g.设小球在竖直方向的初速度为v2,从C点落至水平轨道上所用时间为t.由运动学公式有v2tgt2CDv2vsin 由式和题给数据得t答案:(1)(2)(3)命题情报1以选择题出现的试题,大多结合考查直线运动规律及其图象、受力分析、牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动、动量定理、动量守恒、功能关系等,难度中等2以计算题出现的试题,大多与直线运动或曲线运动规律、牛顿运动定律等综合命题,难度中等偏上1如图所示,质量为m10.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长为
7、1.5 m,现有质量为0.2 kg可视为质点的物块m2,以水平向右的速度v02 m/s从左端滑上小车,最后在小车上某处与小车保持相对静止物块与车面间的动摩擦因数0.5,取g10 m/s2.求:(1)物块在车面上滑行的时间t;(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度不超过多少?解析:(1)小车与物块组成的系统动量守恒,最后物块与小车保持相对静止,有共同速度根据动量守恒定律,有:m2v0(m1m2)v共同速度v0.8 m/s对物块受力分析,根据动量定理,有:m2gtm2vm2v0物块在车面上滑行的时间t0.24 s(2)要使物块恰好不从车厢滑出,则物块滑到车的右端时恰与小车有共同的速
8、度v根据动量守恒定律,有:m2v0(m1m2)v根据能量守恒定律,有:m2gLm2v02(m1m2)v2解得:物块滑上小车左端的速度v05 m/s即要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车的速度不能超过5 m/s.答案:(1)0.24 s(2)5 m/s2(2019·惠州调研)如图所示,遥控电动赛车(可视为质点)从A点由静止出发,经过时间t后关闭电动机,赛车继续前进至B点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道,通过轨道最高点P后又进入水平轨道CD上已知赛车在水平轨道AB部分和CD部分运动时受到阻力恒为车重的0.5倍,即k0.5,赛车的质量m0.4 kg,通电后赛车的电动机以额定功率P2
9、W工作,轨道AB的长度L2 m,圆形轨道的半径R0.5 m,空气阻力可忽略,取重力加速度g10 m/s2.某次比赛,要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又在CD轨道上运动的路程最短在此条件下,求:(1)小车在CD轨道上运动的最短路程(2)赛车电动机工作的时间解析:(1)要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又在CD轨道上运动的路程最短,则小车经过圆轨道P点时速度最小,此时赛车对轨道的压力为零,重力提供向心力:mgm由机械能守恒定律可得:mg·2Rmvmv由上述两式联立代入数据可得:vC5 m/s设小车在CD轨道上运动的最短路程为x,由动能定理可得:kmgx0mv代入数据可得:x2.5
10、m(2)由于竖直圆轨道光滑,由机械能守恒定律可知:vB vC 5 m/s 从A点到B点的运动过程中,由动能定理可得:PtkmgLmv代入数据可得:t4.5 s.答案:(1)2.5 m(2)4.5 s3(2019·长春实验中学开学考试)如图,在光滑的水平面上静止着足够长、质量为3m的木板,木板上依次排放质量均为m的木块1、2、3,木块与木板间的动摩擦因数均为.现同时给木块1、2、3水平向右的初速度v0、2v0、3v0,最后所有的木块与木板相对静止已知重力加速度为g,求(1)木块3从开始运动到与木板相对静止时位移的大小;(2)木块2在整个运动过程中的最小速度解析:(1)当木块3与木板的速
11、度相等时,3个木块与木板的速度均相等,且为v.系统动量守恒 m(v0 2v0 3v0)6mv木块3在木板上匀减速运动,由牛顿第二定律:mgma由运动学公式(3v0)2v22as3解得s3(2)设木块2的最小速度为v2,此时木块3的速度为v3,由动量守恒定律m(v0 2v0 3v0)(2m3m)v2 mv3在此过程中,木块3与木块2速度改变量相同3vo v32vo v2解得v2v0.答案:(1)(2)v04如图所示,质量为m14 kg和质量为m22 kg可视为质点的两物块相距d一起静止在足够长且质量为M2 kg的木板上,已知m1、m2与木板之间的动摩擦因数均为10.4,木板与水平面的动摩擦因数为
12、20.2.某时刻同时让m1、m2以初速度v16 m/s ,v24 m/s 的速度沿木板向右运动取g10 m/s2,求:(1)若m1与m2不相碰,m1与m2间距d的最小值;(2)M在水平面滑行的位移x.解析:(1)根据题意知,m1、m2在木板上做减速运动,M在水平面上做加速运动,由牛顿定律有:1m1gm1a11m2gm2a21m1g1m2g2(m1m2M)gMaM设经过t1,M与m2共速且为v,m1的速度为v3,对m1有:v3v1a1t1x1t1对m2有:vv2a2t1x2t1对M有:vaMt1xMt1在t1时间内m1与m2的相对位移:x1x1x2由题可知M与m2共速后它们相对静止,其加速度为a:1m1g2(m1m2M)g(Mm2)a解得a0,即M与m2共速后一起匀速运动,m1继续减速,设经过t2系统共速,其速度为v,由运动学知识有:对m1有:vv3a1t2x1t2对M和m2整体有:xMvt2x2x1xMdx1x2联立上式解得:dmin1.5 m(2)由题可知系统整体共速后一起减速直到静止,由牛顿定律有:2(m1m2M)g(Mm1m2)a由运动学知识有:xMM运动的位移为:xxMxMxM联解得:x2.5m.答案:(1)1.5 m (2)2.5 m