高考物理模擬試題力學(xué)壓軸題和高中物理初賽力學(xué)模擬試題大題詳解

1、,玻璃管可以豎直地浮在水中（如下1、如圖6所示，宇宙飛船在距火星表面H高度處作勻速圓周運動，火星半徑為R。當(dāng)飛船運行到P點時，在極短時間內(nèi)向外側(cè)點噴氣，使飛船獲得一徑向速度，其大小為原來速度的a倍。因a很小，所以飛船新軌道不會與火星表面交會。飛船噴氣質(zhì)量可以不計。（1）試求飛船新軌道的近火星點 A的高度h近和遠(yuǎn)火星點B的高度h運；（2）設(shè)飛船原來的運動速度為 V0 ,試計算新軌道的運行周期 T o2、有一個擺長為l的擺（擺球可視為質(zhì)點，擺線的質(zhì)量不計），在過懸掛點的豎直線上距懸掛點 。的距離為x處（xl）的C點有一固定的釘子，如圖所示，當(dāng)擺擺動時，擺線會受到釘子的阻擋.當(dāng) l 一定而x取不同值

2、時，阻擋后擺球的運動情況將不同.現(xiàn)將擺拉到位于豎直線的左方（擺球的高度不超過 O點），然后放手，令其自由擺動，如果擺線被釘子阻擋后，擺球恰巧能夠擊中釘子，試求x的最小值.3、如圖所示，一根長為L的細(xì)剛性輕桿的兩端分別連結(jié)小球 a和b,它們的質(zhì)量分別為 m和m 桿可繞距a球為L/4處的水平定軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.初始時桿處于豎直位置. 小球b幾乎接觸桌面.在桿的右邊水平桌面上，緊挨著細(xì)桿放著一個質(zhì)量為m的立方體勻質(zhì)物塊，圖中ABC西過立方體中心且與細(xì)桿共面的截面.現(xiàn)用一水平恒力 F作用于a球上，使之繞 O軸逆時針轉(zhuǎn)動，求當(dāng)a轉(zhuǎn)過角時小球b速度的大小.設(shè)在此過程中立方體物 塊沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動，且小球

3、b與立方體物塊始終接觸沒有分離.不計一切摩擦.4、把上端A封閉、下端B開口的玻璃管插入水中，放掉部分空氣后放手 圖）.設(shè)玻璃管的質(zhì)量 m=4面,橫截面積S=2米2,水面以上部分的長度b=1厘米，大氣壓強P0=105帕斯卡.玻璃管壁厚度不計，管內(nèi)空氣質(zhì)量不計.（1）求玻璃管內(nèi)外水面的高度差h.（2）用手拿住玻璃管并緩慢地把它壓入水中，當(dāng)管的A端在水面下超過某一深度時，放手后玻璃管不浮起.求這個深度.（3）上一小問中，放手后玻璃管的位置是否變化如何變化（計算時可認(rèn)為管內(nèi)空氣的溫度不變）5、一個光滑的圓錐體固定在水平的桌面上，其軸線沿豎直方向，母線與軸線之間的夾角。=30 （如右圖）.一條長度為l的

4、繩（質(zhì)量不計）,一端的位置固定在圓錐體的頂點泓，另一端拴著一個質(zhì)量為ml勺小物體（物體可看作質(zhì)點，繩長小于圓錐體的母線）.物體以速率V繞圓錐體的軸線做水平勻速圓周運動（物體和繩在上圖中都沒畫出）.當(dāng)v -時，求繩對物體的拉力,求消時物體的檢力,6、一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ1升井中質(zhì)量為 陶勺物體，如圖所示.繩的P端拴在車后的掛鉤上,Q端拴在物體上.設(shè)繩的總長不變，繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計.開始時，車在A點，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左側(cè)繩長為H.提升時，車加速向左運動，沿水平方向從 這過B駛向C.設(shè)解IJB的距離也為H,車過B點時的速度為vB.求在車由

5、AB到B 的過程中，繩Q瑞的拉力對物體做的功.7、在兩端封閉、內(nèi)徑均勻的直玻璃管內(nèi)，有一段水銀柱將兩種理想氣體 a和b隔開.將管豎立著，達到平衡時，若溫度為T,氣柱a和b的長度分別為1a和l b;若溫度為T，,長度分別為l拉和l擾.然 后將管平放在水平桌面上，在平衡時，兩段氣柱長度分別為l搔和l掘.已知T、T揖8、如圖所示，質(zhì)量為1 一M9 Kg的小車放在光滑的水平面上，其中AB部分為半徑R4q光滑,圓4弧，BC部分水平且不光滑,長為L=2mi 一小物塊質(zhì)量 m=6Kg由A點靜止釋放，剛好滑到 C點靜止(取g = 10%2 ),求：物塊與BC間的動摩擦因數(shù)物塊從A滑到C過程中，小車獲得的最大速

6、度9、如圖所示，在光滑水平面上放一質(zhì)量為汕 邊長為l的正方體木塊，木塊上擱有一長為 L的輕質(zhì)光滑棒，棒的一端用光滑較鏈連接于地面上。點，棒可繞O點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，另一端固定一質(zhì)量為m的均質(zhì)金屬小球.開始時，棒與木塊均靜止，棒與水平面夾角為角.當(dāng)棒繞。點向垂直于木塊接觸邊方向轉(zhuǎn)動到棒與水平面間夾角變?yōu)榈乃矔r，求木塊速度的大小.10、如圖所示，一半徑為 R的金屬光滑圓環(huán)可繞其豎直直徑轉(zhuǎn)動.在環(huán)上套有一珠子.今逐漸增大圓環(huán)的轉(zhuǎn)動角速度 3,試求在不同轉(zhuǎn)動速度下珠子能靜止在環(huán)上的位置.的半徑與豎直直徑的夾角 e表示.以珠子所停處11、如圖所示，一木塊從斜面 AC的頂端A點自靜止起滑下，經(jīng)過水平面

7、CD后，又滑上另一個斜面 DF,到若AF連線與水平面達頂端F點時速度減為零。兩斜面傾角不同，但木塊與所有接觸面間的摩擦系數(shù)相同, 夾角為8 ,試求木塊與接觸面間的滑動摩擦系數(shù)v12.圖中的AOB是游樂場中的滑道模型，它位于豎直平面內(nèi)，由兩個半徑都是 R的1/4圓周連接而成，它們的圓心O1、02與兩圓弧的連接點 O在同一豎直線上.O2B沿水池的水面.一小滑塊可由弧 AO的 任意點從靜止開始下滑.1 .若小滑塊從開始下滑到脫離滑道過程中，在兩個圓弧上滑過的弧長相等，則小滑塊開始下滑時應(yīng)在圓弧AO上的何處（用該處到 O1的連線與豎直線的夾角表示）.2 .凡能在O點脫離滑道的小滑塊，其落水點到02的距

8、離如何詳解:1參考解答:對圓軌道應(yīng)用動力學(xué)，有：V0 = j-GM-R H則橢圓軌道上P點的速度：Vp = 百一（Vo）2 =W 2 ）-,R H對P-A過程，機械能守恒：-mvp - GmM = - mvA - GmM 2R H 2aVop = V比較P、A兩點，用開普勒第二定律（此處特別注意，P點的速度取垂直矢徑的分速度）aa解四式可得：r a = RH1同理，對P和B用能量關(guān)系和開普勒第二定律，可得: 橢圓的長半軸：a = -rA一包=RH212最后對圓軌道和橢圓軌道用開普勒第三定律可得橢圓運動的周期。答：h 近=, h 運=; T = 2 (R H)(，尸 11Vo 122.參考解答擺

9、線受阻后在一段時間內(nèi)擺球作圓周運動，若擺球的質(zhì)量為m ,則擺球受重力mg和擺線拉力T的作用，設(shè)在這段時間內(nèi)任一時刻的速度為V ,如圖預(yù)解20-5所示。用表示此時擺線與重力方向之間的夾角，則有方程式2.mvT mg cos (1)運動過程中機械能守恒，令表示擺線在起始位置時與豎直方向的夾角，取O點為勢能零點，則有關(guān)系,12mgl cos - mv mgx (l x)cos )(2)2擺受阻后，如果后來擺球能擊中釘子，則必定在某位置時擺線開始松弛，此時T =0,此后擺球僅在v2 g(lx)cos o ,(3)重力作用下作斜拋運動。設(shè)在該位置時擺球速度v v0 ,擺線與豎直線的夾角0,由式(1)得代

10、入(2)式，求出2l cos3(x l)cos 0 2x(4)要求作斜拋運動的擺球擊中C點，則應(yīng)滿足下列關(guān)系式:(l x)sin 0v0 cos 0t ,(5)12(l x)cos 0Vosin ot 2 gt(6)利用式(5)和式(6)消去t ,得到2Vo2g(l x)sin 02cos 0(7)cos由式(3)、(7)得到(8)代入式(4),求出arccos x(23) 32l(9)越大，cos 越小，x越小，最大值為 /2,由此可求得x的最小值:所以x (2 3 3)t 0.464l(10)3.參考答案：如圖所小，用 Vb表示a轉(zhuǎn)過 角時b球速度的大小，v表示此時立方體速度的大小，則有v

11、b cosv (1)由于b與正立方體的接觸是光滑的，相互作用力總是沿水平方向，而且兩者在水平方向的位移相同，因此相互作用的作用力和反作用力做功大小相同，符號相反，做功的總和為 0.因此在整個過程中推力F所做的功應(yīng)等于球a、b和正立方體機械能的增量-現(xiàn)用 va表示此時a球速度的大小，因為a、b角速度相同,1Oa 1l4ObO31 4以得Va1一 Vb3(2)根據(jù)功能原理可知l1F- sin-mav42magl一 cos431將(1)、(2)式代入可得F -sin4211- ma -Vb23l mag -4解得91 F sinVb一mbVb2l一 cos4mbg3lcos41 2mv2(3)- m

12、lbVb2mbg313l一 cos41m(Vbcos )2 2ma 3mb g 1 cosc/ c/ c22ma 18mb 18mcos4.玻璃管A端浮在水面上方時，管受力平衡.設(shè)管中空氣壓強為P1,則管所受內(nèi)外空氣壓力之差(豎直方向)是f=(P 1-P0)S0(a)用p表小水的密度，P廠P0+pgh,(b)則： f= p ghS. (c)f應(yīng)與管所受重力平衡：P ghS=mg. (d)故！h = tejpS代人數(shù)值,-h=3 /= n2米=2。哩米,(2)管豎直沒入水中后，設(shè)管A端的深度為H,管內(nèi)氣柱長度為1,則A湍所在處水內(nèi)壓強為：Pa=P0+Hp g, (f)管內(nèi)氣壓，由管內(nèi)水面在水下的

13、深度可知：為：P2=P0+Hp g+1 P g. (g)管所受兩者壓力之差(豎直方向)為：f / =(P2-Pa)S=1 pgS (h)隨著管的下降，管內(nèi)水面也必下降，即管內(nèi)水面在水下的深度增大若管內(nèi)水面的深度不變(或減小),則P2不變(或減小),而因管A端的下降，管內(nèi)空氣的體積卻減小了 ，這與玻-馬定律 不符.因此,P2增大,1減小，故f，減小.當(dāng)管A端到達某一深度H0時,f /與管所受重力相等，超 過這一深度后，f ,小于重力，放手后管不浮起.由此，當(dāng)H=H0時，/,C小f =1 p gS=mg,(i)這時，由玻-馬定律：P21s=P1(b+h)S.(k)即：p(1+h ,(v ifpMi

14、 弋一 十pS pS pSpS故： 鰭J.n增代入數(shù)值后，氏呻痣用米二 口一52 米,(3)由上一小問解答的分析可知，當(dāng)管A湍的深度超過H0時,fvb時，物體不再與錐面接觸tl) -iv-*因為所以物體與椎面披觸,由(明、向式箍主R.可唱F1小可mg.6或:T=.當(dāng)V =*酎.因為，,M取所以物體與錐面不接觸.這時物體只受重力和繩子拉力作用(如圖2所示).用表示繩與圓錐體軸線之間的夾角，將力沿水平方向和豎直方向分解，按牛頓定律得：,V2T5iii a = niy(d) IsuiqTcos =mg. (e)將v = jggl代入(d)式,由加(t)兩式猾去叫可得，2T2-3mgT-2m2g2=0

15、解此方程，取合理值，得:T=2mg.6、設(shè)繩的 端到達B處時，左邊繩與水平地面所成夾角為9,物體從井底上升的高度為h,速度為v,所求的功為W,則:因繩總長不變，所以:tbv=v bcos 0.(c)將(b)、 兩式代入(a)式，得:|75tW- -mVf coa2 6 +-1 )H.2sinO打得:評分說明：全題13分.最后結(jié)果正確的，再給1分.7、對于a段氣體，有： ,=J141-T r r* I / r1對于b氣體，有：TT ,代Pl 一 _網(wǎng)打丁 一（壓強關(guān)系有:p b-p a=p掃b-p .a，Pa=Pb-由以上各式可得：T Vr； i；i r; t v,廓！1 =苴43.（e）ib

16、ihrb r4T-iaT8.解：由A點滑到C點，物塊靜止，由于系統(tǒng)水平方向動量守恒， 轉(zhuǎn)化為熱能。mgR=mgL, g =R/L=物塊由A到B,小車向左加速；由B到C,物塊速度減小，車速也減小。，八0一一 1 - -212r由能量守怛Mv2 mu2 mgR22解彳導(dǎo)v gm / s9】）0C處車也靜止。故重力勢能的減少故B處車速最大，設(shè)為v ,有Mv=mu列出（a）式的，給3分.列出（b）式的，給3分.列出（c）式的，給5分.列出（d）式的，給1分.解答：設(shè)桿和水平面成角時，木塊速度為V,水球速度為Vm,桿上和木塊接觸點 B的速度為VB,因B點和m在同一桿上以相同角速度繞O點轉(zhuǎn)動，所以有：vm =L = L= L sin . B點在瞬間的vBOB l/sin l速度水平向左，此速度可看作兩速度的合成，即 B點繞O轉(zhuǎn)動速度v- Vb及B點沿桿方向向m滑動的速度IIvj所以vb = vsin.故vm = v b- sin = vsin2 .因從初位置到末位置的過程中只有小球重力對小ll球、輕桿、木塊組成的系統(tǒng)做功，所以在上述過程中機械能守恒：mgL(sinsin 12)= - mvm121一Mv綜合上述得v = l 22mgL(sin sin )Ml 2 mL2 sin 410解答