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专题01 力学版块大题综合-2024年高考物理二轮复习大题必刷满分冲刺 (新高考广东专用)
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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01 力学版块大题综合
一、解答题
1.(2023·广东茂名·统考模拟预测)在交通事故现场勘查中,刹车痕迹是事故责任认定的一项重要依据。在平直的公路上,一辆汽车正以108km/h的速度匀速行驶,司机突然发现正前方不远处一辆货车正以36km/h的速度匀速行驶,汽车司机立即刹车以8的加速度做匀减速运动,结果还是撞上了货车,撞后瞬间两车速度相等。撞后汽车立即以7.5的加速度做减速运动直至停下来,汽车从开始刹车到最终停止运动,整个过程在地上留下的刹车痕迹长46.25m;撞后货车也立即以2.5的加速度向前减速运动,滑行45m后停下。已知货车质量为1.6t,两车碰撞时间极短可忽略不计,求:
(1)碰撞后瞬间货车的速度大小;
(2)汽车的司机发现货车时,两车之间的距离;
(3)两车碰撞过程中损失的机械能。
2.(2023·广东汕头·统考二模)如图是一位同学设计的直角输送推料装置,导轨输送线A与倾角为、长度为的导轨输送线B平滑连接。每相同时间间隔有一个质量的料盒通过输送线A被送到推杆前并处于静止状态,推杆将其沿输送线B推动距离后,快速缩回到原推料处,料盒离开推杆后恰能到达输送线B的顶端。已知输送线B与料盒的动摩擦因数,整个过程料盒可视为质点,输送线B静止不动,重力加速度,,,求:
(1)料盒离开推杆后,在输送线B上滑行的加速度;
(2)推杆对每个料盒做的功
3.(2023·广东广州·华南师大附中校考三模)某户外大型闯关游戏“渡河”环节中,小丁从高为的固定光滑水上滑梯滑下,小欧坐在气垫船一侧固定位置上操控气垫船,在滑梯底部等候小丁。气垫船与滑梯底部相切靠在一起,如图所示。小丁滑上气垫船的同时,小欧立即启动引擎,在恒定的牵引力F作用下驾驶气垫船沿着直线运动。假设船不会侧翻,小丁和小欧不会相撞,小丁与气垫船之间的动摩擦因数,水对气垫船的阻力f恒为484N,小丁的质量,气垫船与小欧的总质量,汽垫船长度,忽略其他阻力以及小丁滑到滑梯底端的能量损失,同时将小丁视为质点,重力加速度取,求:
(1)小丁刚滑上气垫船时的速度;
(2)为保证小丁不会滑离气垫船,牵引力F应满足的条件?
4.(2023·广东梅州·统考三模)滑板是冲浪运动在陆地上的延伸,是一种富有挑战性的极限运动,下面是该运动的一种场地简化模型。如图所示,右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道AB,半径,左侧是一固定的光滑曲面轨道CD,两轨道末端C与B等高,曲面在D点的切线与水平方向间的夹角。两轨道间有质量的长木板静止在光滑水平地面上,长木板右端紧靠圆弧轨道AB的B端,木板上表面与圆弧面相切于B点。一质量的小滑块P(可视为质点)从圆弧轨道AB最高点由静止滑下,经B点滑上长木板。已知重力加速度大小,小滑块与木板之间的动摩擦因数,木板厚度,D点离地面的高度,不计空气阻力。
(1)求小滑块P滑到B点时对轨道的压力大小。
(2)若木板只与C端发生了两次碰撞(未与B端发生碰撞),小滑块一直未与木板分离,木板与C端碰撞过程中没有机械能损失且碰撞时间极短。
①求开始时木板左端离C端的距离;
②求木板的最小长度。
5.(2023·广东·模拟预测)某卫视的“快乐向前冲”节目中有这样一个水上项目,挑战者需要借助悬挂在高处的轻绳飞跃到水池对面的平台上,已知开始时轻绳与竖直方向的夹角为,轻绳的悬挂点O的正下方恰好在水池的左端,且距平台的竖直高度为,水池的宽度,绳长为L(L小于H)。如果质量为60的挑战者抓住轻绳由静止开始摆动,运动到O点的正下方时松手做平抛运动,不考虑空气阻力,挑战者可视为质点,重力加速度。求:
(1)挑战者刚摆到最低点时所受轻绳的拉力;
(2)若挑战者某次飞跃过程中绳长为2.8m,试判断该挑战者能否飞跃到水池对面的平台上。如果不能,挑战者想安全飞跃到水池对面的平台上,绳长L需要满足的条件。
6.(2023·广东汕头·汕头金山中学南区学校校考三模)由螺杆A和螺母B组成的机械组件因为生锈很难被分离。如图所示为装置剖面示意图,现设想通过如下操作将其分开:将此组件竖直立于地面,在螺杆A顶端的T形螺帽与螺母B之间的空隙处装入适量火药并点燃,利用火药爆炸瞬间所释放的一部分化学能转化为系统的机械能E,使其被顺利“炸开”。已知螺杆A的质量,螺母B的质量为,火药爆炸所转化的机械能,B与A的竖直直杆间滑动摩擦力大小恒为,不计空气阻力,重力加速度。求:
(1)火药爆炸瞬间螺杆A和螺母B速度的大小;
(2)火药爆炸后瞬间螺杆A和螺母B加速度的大小与方向;
(3)忽略空隙及螺母B的厚度影响,要使A与B能顺利分开,螺杆A的竖直直杆的最大长度L。
7.(2023·广东·模拟预测)某游乐场有个“投篮”活动项目,可简化为如下过程。光滑的平直轨道上有一辆质量为的小车,以的速度匀速向右运动,小车下方用较长的轻绳竖直悬挂着一个质量的球筐,随小车一起运动。轨道下方有一个投球点A,与球筐的竖直高度,在小车运动的竖直面内,某时刻一玩家将质量的游戏球以与水平方向成角的速度斜向上抛出,恰好水平击中并落入球筐中,然后和球筐一起摆动,如图所示,重力加速度取,球筐和球均可视为质点,轨道足够长,空气阻力不计,求:
(1)球筐摆动的最大高度;
(2)轨道上小车的最大速度。
8.(2023·广东汕头·统考三模)如图甲是技术娴熟的服务员整理餐具的情景,服务员先把餐具摆在圆形玻璃转盘上,然后转动转盘,使餐具甩出后停在圆形桌面上。已知圆形转盘的半径,圆形桌面的半径,玻璃转盘与圆形桌面中心重合,二者的高度差。可看作质点的质量为m的餐具放在转盘的边沿,餐具与转盘的动摩擦因数,缓缓增大转盘的转速,其俯视图如图乙,不计空气阻力,重力加速度g取。求:
(1)餐具刚好被甩出去时转盘的角速度。
(2)若餐具落到圆形桌面上时不跳跃,且水平方向上的速度保持不变,为保证餐具不会滑落到地面上,求餐具与圆形桌面的动摩擦因数的取值范围(计算结果保留两位有效数字)。
9.(2023·广东清远·校考模拟预测)如图所示,水平地面AB与倾斜长传送带用光滑的小圆弧BC连接,传送带与水平面的夹角,传送带以速度逆时针转动,质量为的物块(可视为质点)静止在水平地面上的A处,一颗质量为的子弹以某一速度射入物块并留在其中(子弹和物块在极短时间内达到共速),经时间后物块运动到处,此时速度为,忽略物块从B点到C点的速率变化,物块与地面AB之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,。
(1)求子弹射入物块前的速率。
(2)若物块与传送带之间的动摩擦因数,物块恰好能到达传送带CD的最高点D,求传送带C、D间的长度。
(3)在(2)中,讨论物块在传送带上自最高点D向下滑到底部C点所需的时间与传送带速度的关系。
10.(2023·广东惠州·统考一模)如图,固定点O上用长的细绳系一质量的小球(可视为质点),小球与水平面上的B点刚好接触且无压力。一质量的物块(可视为质点)从水平面上A点以速度(未知)向右运动,在B处与静止的小球发生正碰,碰后小球在绳的约束下做圆周运动,经最高点C时,绳上的拉力恰好等于小球的重力的2倍,碰后物块经过后最终停在水平地面上的D点,其水平位移,取重力加速度。求:
(1)物块与水平面间的动摩擦因数;
(2)碰撞后瞬间物块的动量大小;
(3)设物块与小球的初始距离为,物块在A处的初速度大小。
11.(2023·广东深圳·深圳中学校考三模)如图,光滑水平面上静置一质量的木板,木板右侧某位置固定一半径的光滑绝缘竖直半圆轨道,轨道下端与木板上表面齐平,虚线右侧存在竖直方向的匀强电场,质量的物块a以的水平速度冲上木板左端,与木板的动摩擦因数,到达木板右端时刚好与木板共速,之后物块a与静止在半圆轨道底端的物块b(质量、电荷量)发生弹性正碰,碰后物块b电荷量不变,长木板瞬间停止且不再运动。已知物块b在半圆轨道内运动过程中对轨道各点的压力大小均相等。g取10,求:
(1)匀强电场的场强;
(2)长木板的长度;
(3)定量计算说明物块b离开半圆轨道后能否落回木板。
12.(2023·广东广州·统考三模)一篮球质量为m=0.60kg,一运动员使其从距地面高度为h1=1.8m处由静止自由落下,反弹高度为h2=1.2m,若使篮球从距地面h3=1.5m的高度由静止下落,并在开始下落的同时运动员向下拍球,球落地后反弹的高度也为1.5m,该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值K不变,重力加速度大小g取10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)比值K的大小;
(2)运动员拍球过程中对篮球所做的功。
13.(2023·广东茂名·茂名市第一中学校考三模)如图所示,右侧带有挡板的长木板质量M=6kg、放在水平面上,质量m=2kg的小物块放在长木板上,小物块与长木板右侧的挡板的距离为L。此时水平向右的力F作用于长木板上,长木板和小物块一起以v0=4m/s的速度匀速运动。已知长木板与水平面间的动摩擦因数为μ1=0.6,物块与长木板之间的动摩擦因数为μ2=0.4,某时刻撤去力F,最终小物块会与右侧挡板发生碰撞,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。
(1)求力F的大小;
(2)撤去力F时,分别求出长木板和小物块的加速度大小;
(3)小物块与右侧挡板碰撞前物块的速度v与L的关系式。
14.(2023·广东茂名·统考二模)一列简谐横波沿着x的正方向传播,时刻波源从坐标原点处开始振动。如图甲所示是波在时的部分波动图像,如图乙所示是这列波上处的质点的振动图像(开始振动),求:
(1)波的振动周期以及波源的振动方程;
(2)时间内,处的质点的路程。
15.(2023·广东湛江·统考二模)如图所示,固定水平桌面左右两端分别放有质量m1=0.5kg和m2=1kg的P、Q两物块(均可视为质点),现给物块P一水平向右的初速度,物块P向右运动一段时间后与物块Q发生弹性碰撞(时间极短),碰撞后物块P停在桌面上距右端L=0.25m处,物块Q离开桌面后做平抛运动,水平射程x=1m。已知桌面距水平地面的高度h=l.25m,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)物块Q离开桌面时的速度大小;
(2)物块P与桌面间的动摩擦因数。
16.(2023·广东潮州·统考二模)滑板运动是青少年喜欢的运动之一,某滑板运动场地如图所示,水平面与斜面和圆弧平滑连接,滑板爱好者站在滑板甲上由静止从A点滑下,同时另一完全相同的滑板乙从圆弧上的D点由静止释放.两滑板在水平面上互相靠近时,滑板爱好者跳到滑板乙上,并和滑板乙保持相对静止,此后两滑板沿同一方向运动且均恰好能到达D点,被站在D点的工作人员接收.已知斜面长,倾角为,圆心O与D点的连线与竖直方向的夹角,滑板质量,滑板爱好者的质量,不计空气阻力及滑板与轨道之间的摩擦,滑板爱好者与滑板均可视为质点,取。求:
(1)圆弧的半径;
(2)滑板乙在下滑过程中经过圆弧最低点时,对C点压力的大小。
17.(2023·广东深圳·校考模拟预测)小华受《三国演义》的启发,设计了一个“借箭”游戏模型。如图所示,城堡上装有一根足够长的光滑细杆,杆上套一个质量为的金属环,金属环用轻绳悬挂着一个质量为的木块,静止在城墙上方。若士兵以一定角度射出质量为的箭,箭刚好水平射中木块并留在木块中(箭与木块的作用时间很短),之后带动金属环运动。已知箭的射出点到木块的水平距离为、竖直高度为,取,箭、木块、金属环均可视为质点,忽略空气阻力,求:
(1)箭射中木块并留在木块中瞬间整体的速度多大;
(2)若箭和木块整体上升的最大高度小于绳长,则其第一次回到最低点时速度多大?
18.(2023·广东广州·统考三模)2022年4月16日清晨,北京天安门举行大型升旗仪式现场,欢迎航天英雄凯旋,国旗护卫队要将一面质量为的国旗升至旗杆顶端,国旗从静止开始匀加速达到最大速度,再匀速一段时间后匀减速运动,到达杆顶时速度恰好为0,整个过程用时,上升高度为,假设匀加速和匀减速的时间相同,不考虑空气阻力和浮力。取。求:
(1)匀速阶段的时间是多少;
(2)加速阶段和减速阶段轻绳对国旗拉力的大小之比是多少;
(3)国旗上升过程中的绳子对国旗拉力的冲量。
19.(2023·广东·广州市第二中学校联考三模)如图甲所示,辘轳是古代民间提水设施,由卷筒、支架、井绳、水斗等部分构成。图乙为提水设施工作原理简化图,高度为d=0.5m的圆柱状薄壁水斗的质量为m0=0.5kg。某次需从深井中汲取m=2kg的水(恰好装满水斗),并提升到井口,绳子拉装满水的水斗的最大功率P=75W,不计井绳的质量和转动轴处的摩擦,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)若装满水的水斗先以加速度a=2m/s2匀加速上升,匀加速运动最大速度v1的大小;
(2)若将装满水的水斗从刚好没过水面缓慢拉升H=8m,忽略水面高度变化但考虑浮力作用,则人做的功不应少于多少?
20.(2023·广东潮州·校考三模)近年来电动汽车越来越普及,有的电动汽车动力来源于直流电机。直流电机工作原理可简化如下图所示:在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,两光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,间距为L,两轨间接一电动势恒为E、内阻恒为r的直流电源。质量为m的导体棒ab垂直导轨静置于导轨上,接入电路部分的有效电阻为R,电路其余部分电阻不计。一根不可伸长的轻绳两端分别连接在导体棒的中央,和水平地面上质量为M的物块上,绳与水平面平行且始终处于伸直状态。已知物块与水平面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,闭合开关S,物块即刻开始加速。
(1)求S刚闭合瞬间物块加速度的大小,设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力;
(2)求当导体棒向右运动的速度为v时,流经导体棒的电流;
(3)求物块运动中最大速度的大小。
21.(2023·广东广州·统考二模)如图。玩具“火箭”由上下A、B两部分和一个劲度系数较大的轻弹簧构成,A的质量为0.2kg,B的质量为0.4kg,弹簧夹在中间,与两者不固连。开始时让A、B压紧弹簧并锁定为一个整体,为使A上升得更高,让“火箭”在距地面0.8m高处自由释放,“火箭”着地瞬间以原速率反弹,同时解除锁定,当弹簧恢复原长时,B 恰好停在地面上,不计空气阻力和“火箭”的体积以及弹簧解锁恢复原长的时间,重力加速度取10m/s2。求
(1)“火箭”着地时的速度大小;
(2)A上升的最大高度;
(3)弹簧被锁定时的弹性势能。
22.(2023·广东·模拟预测)如图所示,固定光滑曲面轨道在O点与光滑水平地面平滑连接,地面上静止放置一个表面光滑、质量为3m的斜面体C。一质量为m的小物块A从高h处由静止开始沿轨道下滑,在O点与质量为2m的静止小物块B发生碰撞,碰撞后A、B立即粘连在一起向右运动(碰撞时间极短),平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的高度小于斜面体高度,重力加速度为g,求:
(1)A到达O点时的速度;
(2)A、B碰撞过程中损失的机械能;
(3)A和B沿C能上升的最大高度。
23.(2023·广东茂名·统考二模)超市为节省收纳空间,常常将手推购物车相互嵌套进行收纳。质量均为m=16kg的两辆购物车相距静止在水平面上。第一辆车在工作人员猛推一下后,沿直线运动与第二辆车嵌套在一起,继续运动了后停了下来。人推车时间、两车相碰时间极短,可忽略,车运动时受到的阻力恒为车重的k=0.25倍,重力加速度取,求:
(1)两辆车从嵌套后运动到停下来所用时间;
(2)两辆车在嵌套过程中损失的机械能;
(3)工人对第一辆车所做的功。
24.(2023·广东江门·统考一模)如图所示,小球B静止在光滑的水平台面上,台面距离地面的高度为。小球A以速度向着B运动并发生正碰,之后A和B先后从台面水平抛出,落到地面上时的落点分别为a和b,测得a、b之间的距离,已知两个小球A和B的质量相同,取,求:
(1)小球A、B落到地面上的时间分别为多少;
(2)正碰后小球A、B的速度分别为多大?
25.(2023·广东·校联考模拟预测)如图所示,某冰雪游乐场中,质量的小游客静止在足够大的冰面上,他将质量的石块(视为质点)以大小的速度水平推向左侧静止在冰面上的楔形冰块的斜面上,结果石块滑回冰面上后恰好不能追上小游客。不计石块滑上冰块时的机械能损失,所有摩擦不计,取重力加速度大小。求:
(1)冰块的质量;
(2)石块沿斜面上滑的最大高度h。
26.(2023·广东茂名·统考二模)如图所示,半径为的光滑半圆弧轨道固定在竖直面内,水平面与圆弧轨道最低点A相切,AB垂直水平面。质量为的物块a放在水平面上的P点,质量为的物块b放在水平面上的Q点,,,C为PQ的中点,给物块b一个水平向右的恒定推力,当物块通过C点后的某位置撤去恒力,此后物块b与a发生弹性碰撞,a进入圆弧轨道后从B点飞出,恰好落在Q点,两物块大小不计,与水平面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度取,求(结果可带分式或根号):
(1)b与a碰撞后一瞬间,物块a的速度大小;
(2)作用在物块b上推力的大小范围。
27.(2023·广东佛山·佛山市高明区第一中学校联考模拟预测)如图所示,半径R=1.25m的光滑竖直四分之一圆轨道OAB与光滑水平轨道BC相切于B点,水平轨道BC右端与一长L=0.5m的水平传送带CD相连,传送带以速度v=2m/s顺时针匀速转动,两滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.4。小滑块1从四分之一圆轨道的A点由静止释放,滑上水平轨道后与静止在水平轨道上的小滑块2发生弹性正碰,两滑块经过传送带后从传送带末端D点水平抛出,落在水平地面上。已知两滑块质量分别为和,忽略传送带转轮半径,D点距水平地面的高度h=0.45m,g取。求:
(1)小滑块1首次经过圆轨道最低点B时对轨道的压力大小;
(2)两滑块碰后滑块2的速度大小;
(3)滑块2平抛的水平位移。
28.(2023·广东茂名·统考模拟预测)滑板是很多年轻人喜爱的运动,如图是滑板爱好者小明的训练情景。光滑水平轨道与竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道DE在D点相切,小明从竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道A点由静止下滑,从B点水平飞出落在静止于水平轨道C点的滑板上,小明落在滑板上立即与滑板一起沿着轨道运动,距E点正上方2m的F处有一小球,已知圆弧AB的半径,圆弧DE的半径,B点距水平轨道竖直高度,小明的质量,滑板的质量,不计空气阻力,小明和滑板可看成质点,重力加速度,求:
(1)C点与B点的水平距离;
(2)小明能否碰到小球。
29.(2023·广东·模拟预测)快递物流已经深入我们的生活,准确迅速分拣是一个重要环节,图1是快递分拣传送装置。它由两台传送机组成,一台水平传送,另一台倾斜传送,图2是该装置示意图,CD部分倾角,B、C间距离忽略不计。已知水平传送带以的速率顺时针转动。把一个可视为质点的货物无初速度放在A端,图3为水平传送带AB段数控设备记录的物体的运动图像,时刚好达到B端,且速率不变滑上C端,已知两段传送带的摩擦因数相同。g取。求:
(1)水平传送带AB的长度及滑动摩擦因数;
(2)若CD段的长度为米,则CD部分传送带速度至少为多少,快递员才能在D端取到快件。
30.(2023·广东广州·广州市第二中学校考三模)如图所示,长为的传送带以逆时针匀速转动,左端连接半径为的四分之一圆弧,右端连接倾角为,高为的斜面,斜面顶部连接水平面。传送带和斜面粗糙,其他接触面均光滑。可视为质点的物块B静止在圆弧底端,物块A在圆心等高处静止释放,在底端与物块B发生弹性碰撞后立马撤走A。已知物块A和B的质量分别为和m且,B与传送带和斜面间的动摩擦因数分别为和,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)A与B碰前瞬间的速度和所受支持力的大小;
(2)k为多少时,B刚好能滑上平台;
(3)k取不同值时,物块B从滑上传送带到第一次离开传送带过程中传送带对B做的功。
31.(2023·广东佛山·统考模拟预测)如图,光滑水平桌面右端固定有一个定滑轮和挡板P,长木板c质量为,物块a静止放在长木板c左端,并通过与桌面平行的轻绳与重物b相连。重物b由静止释放后时,长木板c与挡板P发生碰撞(碰撞时间极短),同时轻绳立即断裂,碰后长木板c以碰前速率的0.8倍反弹,已知物块a和重物b的质量均为,物块a与长木板c间的动摩擦因数为,光滑水平桌面足够长,重物b离地面的高度足够高,。求:
(1)重物b刚开始下落时轻绳的拉力及长木板c与挡板P碰前的速率为多少?
(2)长木板c至少需要多长,物块a才不会从c上滑出?
32.(2023·广东梅州·统考二模)某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角,顺时针转动的速率为。将质量为的物体无初速地放在传送带的顶端A,物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为的距离为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度(已知)。求:
(1)物体刚开始下滑时的加速度大小和物体滑上木板左端时的速度大小;
(2)若地面光滑,要使物体不会从木板上掉下,木板长度L至少应是多少;
(3)若木板与地面的动摩擦因数为,且物体不会从木板上掉下,求木板的最小长度与的关系式。
33.(2023·广东·模拟预测)如图所示,P为固定的竖直挡板,质量为的长木板A静置于光滑水平面上(A的上表面略低于挡板P下端),质量为的小物块B(可视为质点)以水平初速度从A的左端向右滑上A的上表面,经过一段时间A、B第一次达到共同速度,此时B恰好未从A上滑落,然后物块B与长木板A一起向右运动,在时刻,物块B与挡板P发生了第一次碰撞,经过一段时间物块B与长木板A第二次达到共同速度,之后物块B与挡板P发生了很多次碰撞,最终在(未知)时恰好相对地面静止。已知A、B间的动摩擦因数为,重力加速度为g,物块与挡板P发生碰撞时无机械能损失且碰撞时间极短,求:
(1)木板A的长度;
(2)A、B第二次达到共同速度时B离A左端的距离;
(3)时间内B经过的路程;
34.(2023·广东·统考二模)图甲是U形雪槽,某次滑板表演,在开始阶段,表演者在同一竖直平面内运动,可以把该场地简化为图乙的凹形场地;两端是的光滑圆弧面,半径均为L,中间是长为的粗糙水平面.表演者M的质量(含滑板)为m,从光滑圆弧面的A处滑下,进入水平面后,与质量(含滑板)为且静止在水平面中点O处的表演者N碰撞,碰后M以碰前速度的反弹,M、N在O处发生碰撞后,恰好不再发生第二次碰撞,且停在O、C间的某处。假设M、N在粗糙水平面上运动时,所受阻力与压力的比分别为(和都是未知量),且已知,表演者的动作不影响自身的速度,滑板的长度忽略不计,重力加速度为g.
(1)求M与N碰撞后瞬间M、N的速度大小之比;
(2)以O为起点,求M、N碰撞后在粗糙水平面上滑过的路程之比;
(3)试讨论k在不同取值范围时,M、N所停位置距C点的距离。
35.(2023·广东潮州·校考三模)如图所示,有一质量为的滑块静放在光滑的水平地面上,滑块上表面AB部分是半径、圆心角的光滑圆弧,圆弧底部与光滑水平部分BC相切,滑块水平面到地面的高度。现有质量的小球,从某一高处以的初速度水平抛出,小球恰能从A点沿切线进入滑块圆弧曲面,重力加速度g取,﹐,则
(1)小球抛出时距离滑块上表面A端的高度H应为多少?
(2)当小球滑至圆弧底端B时,滑块的速度大小为多少?
(3)若滑块左侧有段足够长的粗糙地面,小球刚离开滑块时,滑块恰好到达该段粗糙地面的边界线,滑块与粗糙地面间的动摩擦因数为μ,问当小球落地时,滑块在粗糙地面滑行的距离是多少?(结果可用含μ的表达式表示)
36.(2023·广东·模拟预测)如图所示,某一游戏装置由轻弹簧发射器、长度的粗糙水平直轨道AB与半径可调的光滑圆弧状细管轨道CD组成。质量的滑块1被轻弹簧弹出后,与静置于AB中点、质量的滑块2发生完全非弹性碰撞并粘合为滑块组。已知轻弹簧贮存的弹性势能,两滑块与AB的动摩擦因数均为,两滑块均可视为质点,各轨道间连接平滑且间隙不计,若滑块组从D飞出落到AB时不反弹且静止。
(1)求碰撞后瞬间滑块组的速度大小;
(2)调节CD的半径,求滑块组进入到圆弧轨道后在C点时对轨道的压力大小;
(3)改变CD的半径R,求滑块组静止时离B点的最远距离,并写出应满足的条件。
37.(2023·广东·模拟预测)水平面上O点的左边光滑,右边粗糙。材料不同、密度均匀的长方体物块甲和乙,乙的质量m2是甲的质量m1的3倍,两物块的底边长均为L=1m,甲乙分别以=2m/s的初速度先后从O的左边向右运动进入粗糙面,甲停在O点右端,其左端距离O点S=1.5m,乙恰好停在O点的右边(如下图)。重力加速度g=10m/s2。
(1)分别求出物块甲和乙与右平面的动摩擦因数μ1,μ2。
(2)保持乙在O的右侧,再次将甲从左光滑面上以8m/s的速度匀速向右滑动,t=0s时刻甲与乙发生弹性碰撞,同时在甲的左边光滑面上固定一挡板(甲与挡板碰撞后会立刻原速率返回),经过0.5s后,甲和乙再次发生弹性碰撞,求甲乙都静止时两者相隔的距离。(结果保留两位小数,)
38.(2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测)在航空托运中,时有损坏行李的事情发生,小华同学设计了如下图所示的缓冲转运装置,卸货时飞机不动,缓冲装置A紧靠飞机,转运车B靠紧A。包裹C沿缓冲装置A的光滑曲面由静止滑下,经粗糙的水平部分,滑上转运车B并最终停在转运车B上被运走,B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为,缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为,转运车B与地面间的摩擦可忽略。A、B的质量均为,A、B水平部分的长度均为。包裹C可视为质点且无其它包裹影响,重力加速度。C与B的右挡板发生碰撞时间极短,碰撞时间和损失的机械能都可忽略。
(1)要求包裹C在缓冲装置A上运动时A不动,则包裹C的质量m最大不超过多少;
(2)若某包裹的质量为,从处静止滑下,求包裹在距转运车右端多远的位置停下来;
(3)若包裹的质量还是,为使该包裹能滑上转运车B上,则该包裹释放时h的范围。(结果保留两位有效数字)
39.(2023·广东·模拟预测)动能回收系统是新能源汽车时代一项重要的技术,其主要原理是利用电磁制动回收动能以替代传统的刹车制动模式,其能源节省率高达。其原理为,当放开油门进行轻制动时,汽车由于惯性会继续前行,此时回收系统会让机械组拖拽发电机线圈,切割磁场并产生电流对电池进行供电。设汽车的质量为M,若把动能回收系统的发电机看成理想模型:线圈匝数为N,面积为S,总电阻为r,且近似置于一磁感应强度为B的匀强磁场中。若把整个电池组等效成一外部电阻R,则:
(1)若汽车系统显示发电机组此时的转速为n(r/s),则此时能向外提供多少有效充电电压?
(2)某厂家研发部为了把能量利用达到最大化,想通过设计“磁回收”悬挂装置对汽车行使过程中的微小震动能量回收,实现行驶更平稳,更节能的目的。其装置设计视图如图甲、乙所示,其中,避震筒的直径为D,震筒内有辐向磁场且匝数为的线圈所处位置磁感应强度均为,线圈内阻及充电电路总电阻为,外力驱动线圈,使得线圈沿着轴线方向往复运动,其纵向震动速度图像如图丙所示,忽略其他摩擦。试分析此避震装置提供的电磁阻尼随时间的表达式。
(3)在实际制动过程中,由于受充电电压限制,当车速大于一定值时,回收系统介入进行动能回收,此过程产生的阻力与车速成正比,当车速小于时,断开动能回收系统,传统机械制动介入,其阻力为车重的倍。当某次制动时车速为的m倍(m大于1),若动能的回收率为a,则制动过程中有多少动能被回收,总制动位移为多少?
40.(2023·广东深圳·统考二模)在火力发电厂,将煤块制成煤粉的球磨机的核心部件是一个半径的躺卧圆筒。圆筒绕水平中心轴旋转,将筒内的钢球带到一定高度后,钢球脱离筒壁落下将煤块击碎,截面简化如图。设筒内仅有一个质量为m=0.2kg、大小不计的钢球,初始静止在最低点A.()
(1)启动电机使圆筒加速转动,钢球与圆筒保持相对静止,第一次到达与圆心等高的位置B时,圆筒的角速度,求此时钢球线速度的大小和该过程中圆筒对钢球所做的功W;
(2)当钢球通过C点时,另一装置瞬间让钢球与圆筒分离(分离前后钢球速度不变),此后钢球仅在重力作用下落到位置D.CD连线过O点,与水平方向成45°。求分离时圆筒的角速度;
(3)停止工作后将圆筒洗净,内壁视为光滑。将一钢球从位置C正下方的E点由静止释放,与筒壁碰撞6次后恰好又回到E点。若所有碰撞都是弹性的(即碰撞前后沿半径方向速度大小相等方向相反,沿切线方向速度不变),求钢球从释放开始至第一次回到E点所用的时间;若改变钢球释放的高度,钢球能否与筒壁碰撞3次后回到释放点,并简要说明理由(取,)。
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