专题17 力学计算题--【冲刺专练】2024年高考物理二轮复习考点冲刺专练精讲

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一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题17 力学计算题
一、计算题
1．（2024·广东佛山·二模）如图，两工人在安装一园林石牌时，通过绳子对石牌同时施加大小相等、方向与竖直方向成的力T，使石牌恰好离开水平地面并保持静止，然后突然一起发力把石牌拉起准备安装到预设位置，当石牌运动到离地面处时，两条绳子同时断裂，石牌继续上升后自由下落，已知石牌质量，取重力加速度，，。忽略空气阻力，求：
（1）T的大小；
（2）从绳断裂到石牌恰好接触地面的时间。
2．（2024·广东广州·二模）如图所示，水平传送带在电动机的带动下以的速度顺时针匀速转动。左端与粗糙的弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接，水平面上有两个位于同一直线上、处于静止状态的相同小球，小球质量。质量的物体（可视为质点）从轨道上高的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小。物体和传送带之间的动摩擦因数，传送带AB之间的距离。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰，不计空气阻力。重力加速度，。求：
（1）物体从P点下滑到A点的过程中，摩擦力做的功；
（2）物体第一次向右通过传送带的过程中，传送带对物体的冲量大小；
（3）物体第一次与小球碰后到第二次与小球碰前因为物体在传送带上滑动产生的热量。
3．（2024·广东·模拟预测）游客在动物园里常看到猴子在荡秋千和滑滑板，其运动可以简化为如图所示的模型，猴子需要借助悬挂在高处的秋千绳飞跃到对面的滑板上，质量为的猴子在竖直平面内绕圆心做圆周运动。若猴子某次运动到点的正下方时松手，猴子飞行水平距离后跃到对面的滑板上，点离平台高度也为，猴子与点之间的绳长，重力加速度大小，不考虑空气阻力，秋千绳视为轻绳，猴子可视为质点，求：
（1）猴子落到滑板时的速度大小；
（2）猴子运动到点的正下方时绳对猴子拉力的大小。
4．（2024·广东肇庆·二模）已知质量为1kg的物体A从高1.2m处自由下落，同时物体B从物体A正下方的地面上竖直上抛，经过0.2s后物体A、B发生碰撞，碰撞后两物体粘在一起且碰撞后的瞬间速度变为零，物体A、B均可视为质点，不计空气阻力，取g=10m/s2，求：
（1）碰撞时离地的高度；
（2）物体B的质量；
（3）碰撞损失的机械能。
5．（2024·广东惠州·二模）图为跳台滑雪运动赛道的简化示意图，由助滑道、起跳区、着陆坡等组成，助滑道和着陆坡与水平面的夹角θ均为37°，直线AB段长L=100m，BC段为圆弧状，半径R=40m，在B点与直线AB相切，在C点切线水平。运动员由A点无初速下滑，从起跳区的C点以速度v起跳，在空中飞行t=4.5s后降落在着陆坡上D点。运动员和装备总质量m=60kg，重力加速度，，忽略空气阻力。求：
（1）在起跳区C点的速度v的大小；
（2）在C处运动员对起跳区压力的大小；
（3）由A至C过程，运动员克服阻力所做的功。
6．（2024·广东江门·模拟预测）如图所示是一张常见的团圆餐桌。餐桌上放一半径可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，忽略两者之间的间隙，如图所示。将质量为的物体放置在圆盘边缘，该物体与圆盘的动摩擦因数为，与餐桌的动摩擦因数为，设物体与圆盘及餐桌间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，。
（1）由静止开始缓慢增大圆盘的角速度，求物体从圆盘上刚好甩出时圆盘的角速度和物体速度的大小；
（2）物体从圆盘上刚好甩出时，圆盘对物体的静摩擦力所做的功多大；
（3）为使物体不滑落到地面，餐桌半径R的最小值。
7．（2024·广东佛山·二模）台球是深受大众喜爱的娱乐健身活动。如图，运动员采用“点杆”击球法（当球杆杆头接触母球的瞬间，迅速将杆抽回，母球离杆后与目标球发生对心正碰，视为弹性碰撞）击打母球，使得目标球被碰撞后经CD边反弹进入球洞A，这种进球方式被称为“翻袋”进球法。已知两球质量均为，且可视为质点，球间距离为，目标球与CD挡壁间虚线距离为，目标球被CD挡壁反弹后向A球洞运动方向与AC挡壁间夹角为，，球与桌面间阻力为重力的，球与挡壁碰撞过程中损失的动能，重力加速度。
（1）求母球在桌面做直线运动时的加速度大小；
（2）若某次击打后母球获得的初速度为，且杆头与母球的接触时间为，求母球受到杆头的平均冲击力大小；
（3）若击打后母球获得速度，求目标球被碰撞后的速度大小；
（4）若能到达球洞上方且速率小于的球均可进洞，为使目标球能进洞，求母球初速度需要满足的条件。（计算结果都可以用根号表示）
计算题
8．（2024·广东惠州·三模）如图所示，一质量为M=2kg、右端带有一段半径为R=0.5m的四分之一圆弧的长木板停靠在墙边，木板左端固定一轻弹簧，弹簧右端紧靠一质量为m=1kg的小物块（不栓接），木板表面除长为L=2.5m的AB段外均光滑，AB段与物块间的滑动摩擦因数为μ=0.2。现用外力通过物块压缩弹簧，使其弹性势能Ep=18J，然后由静止释放物块。已知物块到达A点前已脱离弹簧，水平地面光滑且足够长，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）物块第一次到达A点时的动量大小；
（2）试通过计算判断物块能否到达圆弧轨道的最高点。
9．（2024·广东·一模）如图所示，P点左侧有一高的平台与半径的四分之一光滑圆弧底部相切，平台表面粗糙，长度为1.0m。现让一物块A从圆弧左侧与圆心等高处静止释放，下滑至平台与另一置于平台右侧边缘的物块B发生碰撞，碰后其中一个物块落在地面上的M点，另外一个物块落到N点，M点和N点与平台右侧边缘的水平距离为分别为1.0m和2.0m，已知A、B两物块可视为质点，物块A与平台的动摩擦因数为0.2，。求：
（1）碰撞前物块A的速度v的大小；
（2）落到M点和N点对应的平抛运动初速度和；
（3）物块A和物块B的质量之比。
10．（2024·广东东莞·模拟预测）如图所示，为竖直平面内固定的光滑轨道 AB、粗糙水平直轨道 BC、DE 和以速度v0 =3.0m/s 顺时针转动的传送带 MN，在轨道 DE 右端固定反弹装置。各轨道平滑连接，传送带与水平轨道等高、间隙不计。现有一个质量为 m=2.0kg 的滑块从轨道 AB 上高为 h 处由静止下滑，若滑块能运动到最右侧与反弹装置碰撞，则碰后立即以原速率被弹回。已知各部分的长度分别为 LBC=0.45m，LMN=0.675m，LDE=0.45m，滑块与水平轨道、传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5，重力加速度大小为 g=10m/s2。
（1）若滑块刚好能第一次到达 C 点，求滑块从轨道 AB 静止释放的高度；
（2）若滑块在传送带上加速并恰好在 N 点与传送带共速，求滑块与传送带之间摩擦产生的热量；
（3）若滑块最后停下前有且仅有两次经过传送带上的 N 点，求高度 h 应满足的条件。

11．（2024·贵州安顺·一模）如图，足够长的光滑水平桌面上静止着质量为3m的滑块，滑块右上角边缘AB为半径为R的光滑圆弧，圆弧最低点的切线沿水平方向。在桌子右侧有固定在水平地面上的管形轨道，轨道左端CD段为圆弧，对应的圆心角为60°，CD段圆弧和轨道上其余各竖直圆的半径均为R，小物体在轨道内运动时可以依次经过C、D、E、F、E、G、H、G、Ⅰ、L、I……。某时刻一质量为m的小物体自A点由静止释放，经过一段时间后恰好由C点沿着圆弧CD的切线无碰撞地进入管形轨道。已知轨道CD段和右侧各竖直圆内壁均光滑，轨道的内径相比R忽略不计，小物体与管形轨道各水平部分的动摩擦因数均为0.3，水平部分，重力加速度为g，不计空气阻力，小物体运动过程没有与桌面发生碰撞。
（1）求小物体离开滑块时的速度大小；
（2）求小物体开始释放时的位置距D点的水平距离；
（3）求小物体停止运动时的位置距D点的距离。
12．（2024·贵州毕节·二模）如图，倾角为的足够长斜面，其中MN段光滑，其长度，其余部分粗糙程度相同，长为的轻绳连接两个材料相同、质量分别为m、2m的小滑块（均可视为质点），小滑块与粗糙部分的动摩擦因数均为。开始时处于光滑部分的点，轻绳恰好伸直。现由静止同时释放小滑块a、b，经过一段时间后，与发生弹性碰撞。已知重力加速度，（以下计算结果可用分数表示）求：
（1）小滑块到点时的速度大小分别为多少？
（2）小滑块从释放经过多长时间会发生弹性碰撞？
（3）小滑块发生弹性碰撞后的瞬间速度大小分别为多少？
13．（2024·新疆乌鲁木齐·二模）如图所示为一电动打夯机的原理图，电动机的转轴上固定一轻杆，轻杆的另一端固定一铁球。工作时电动机带动杆上的铁球在竖直平面内转动。若调整转速使打夯机恰好不离开地面，且匀速转动一段时间后，切断电力，铁球继续做圆周运动。整个过程中打夯机的底座始终与地面相对静止。已知打夯机（包括铁球）的总质量为，重力加速度为g，铁球可视为质点，不计一切阻力。
（1）求切断电力前，打夯机匀速转动时对地面产生的最大压力；
（2）若切断电力后，打夯机对地面产生的最大压力为，求铁球的最小质量m。
14．（2024·湖南·二模）超市里用的购物车为顾客提供了购物方便，又便于收纳，收纳时一般采用完全非弹性碰撞的方式把购物车收到一起，如图甲所示。某兴趣小组在超市对同款购物车（以下简称“车”）的碰撞进行了研究，分析时将购物车简化为可视为质点的小物块，已知车的净质量为m=15kg，g=10m/s2.
（1）首先测车与超市地面间的动摩擦因数：取一辆车停在水平地面上，现给它向前的水平初速度v0=2m/s，测得该车能沿直线滑行x0=2m，求车与超市地面间的动摩擦因数μ；
（2）取编号为A、B的车，B车装上m0=15kg的货物后停在超市水平地面上，空车A的前端装上轻弹簧，将A车停在B车的正后方且相距x=5.5m处。现给A车施加向前的水平推力F0=75N，作用时间t0=1s后撤除。设A车与B车间的碰撞为弹性正碰（忽略相互作用时间），两车所在直线上没有其他车，求在A车运动的全过程中A车与地面间产生的摩擦热；
（3）如图乙所示，某同学把n（n>2）辆空车等间距摆在超市水平地面上的一条直线上，相邻两车间距为d=1m，用向前的水平恒力F=300N一直作用在1车上，推着1与正前方的车依次做完全非弹性正碰（碰撞时间极短），通过计算判断，他最多能推动多少辆车？[已知，]
一、计算题
15．（2024·山东青岛·一模）桶装水电动抽水器可以轻松实现一键自动取水。如图，某同学把一个简易抽水器安装在水桶上，出水口水平。某次取水时，桶内水位高度h1 = 20cm，按键后测得t = 16s内注满了0.8L的水壶。已知抽水器出水口高度H = 60cm、横截面积S = 0.5cm2，水壶的高度h2 = 15cm，若该次取水过程中抽水器将电能转化为水的机械能的效率η = 15%，忽略取水过程中桶内水位高度的变化，重力加速度g = 10m/s2，水的密度ρ = 1.0 × 103kg/m3。
（1）求接水时出水口到水壶口左边缘的最大水平距离；
（2）估算本次取水抽水器的功率。
16．（2024·四川宜宾·二模）如图，一中空建材板下端固定于水平地面上的P点，通过物体M的支撑使得该板与水平地面间夹角。建材板中为格子形状，每个格子的规格相同。一质量为m的小滑块从板底端P点以一定初速度沿板向上射出，小滑块沿着板面做了一次往返直线运动，小滑块在运动过程中受到的摩擦力大小不变。用频闪照相机连续记录了小滑块在板面中段运动过程中的部分位置，图甲和图乙分别是上滑过程和下滑过程的频闪照片。已知小滑块运动的最高点相对于板底端的距离为s，不计空气阻力，重力加速度为g，，。求：
（1）小滑块所受摩擦力的大小；
（2）小滑块下滑过程中，在距离板底端多远处其重力势能是动能的3倍（以板底端所在水平面为零势能面）。
17．（2024·江苏镇江·模拟预测）如图1所示为遥控爬墙小车，小车通过排出车身内部空气，和外界大气形成压差，使车吸附在墙壁等平面上。如图2所示，某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点，运动到D点时速度为3m/s。然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动。AB沿竖直方向，BC与竖直方向夹角θ为37°，CD沿水平方向，三段长度均为1m。小车质量为0.5kg，车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN，方向总与速度方向相反。小车可视为质点，忽略空气阻力，不计转折处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求小车在AB段向上运动时，小车所受阻力大小；
（2）遥控小车到水平天花板上做匀速圆周运动时，小车牵引力为15N，求此时小车的转动半径；
（3）求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中，小车牵引力所做的总功。